淺析智能警示高壓試驗(yàn)圍欄的研制與應(yīng)用

陸曉紅

摘 要：在電力高壓試驗(yàn)中，需要人工操作對設(shè)備是假高電壓，從而達(dá)到檢驗(yàn)設(shè)備絕緣狀況的目的。隨著該類試驗(yàn)內(nèi)容的增加，以及相關(guān)的人身傷害事故、試驗(yàn)失敗案例等的出現(xiàn)和增加，迫切需求加強(qiáng)高壓試驗(yàn)的安全性，這就要求工作現(xiàn)場必須設(shè)置試驗(yàn)安全專用圍欄。因此，我們針對常規(guī)專用圍欄警示形式單一、效果一般的問題，提出智能警示高壓試驗(yàn)圍欄的研制。首先就其應(yīng)用環(huán)境和使用特點(diǎn)進(jìn)行介紹；然后分析常規(guī)專用圍欄存在的問題，并對智能警示高壓試驗(yàn)圍欄的創(chuàng)先點(diǎn)和優(yōu)勢進(jìn)行介紹；最后對研發(fā)工作進(jìn)行總結(jié)，并就本次研究取得的成果進(jìn)行匯總和進(jìn)一步探討。

關(guān)鍵詞：電力安全；高壓試驗(yàn)圍欄；智能高壓試驗(yàn)圍欄

中圖分類號：TM83 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）05-0014-02

1 高壓試驗(yàn)圍欄應(yīng)用背景介紹

1.1 高壓試驗(yàn)圍欄應(yīng)用概述

高壓設(shè)備交接試驗(yàn)、間隔投運(yùn)、預(yù)試等高壓試驗(yàn)的次數(shù)越來越多，高壓試驗(yàn)作為運(yùn)行維護(hù)的必要環(huán)節(jié)之一，不同環(huán)境下的高壓電氣試驗(yàn)都具有其特殊性和不確定性，在這樣的條件下很容易形成安全隱患，對人身和設(shè)備安全造成威脅，發(fā)生無關(guān)人員誤入高壓試驗(yàn)現(xiàn)場事故的潛在風(fēng)險(xiǎn)逐漸增大。在常規(guī)條件下，工作人員一般選擇使用專業(yè)圍欄進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)防患，這種圍欄通常識是帶有警示標(biāo)識的安全圍欄，警示形式相對單一，而且效果并不理想。更加需要值得注意的是，圍欄現(xiàn)場需要試驗(yàn)監(jiān)護(hù)人員的提醒和勸阻，如果沒有監(jiān)管人員在場，就有可能造成外人誤入試驗(yàn)圍欄，造成設(shè)備儀器損壞和人身安全危害的事故發(fā)生。

1.2 智能警示高壓試驗(yàn)圍欄開發(fā)簡介

在對實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上，我們提出智能警示高壓試驗(yàn)圍欄新的設(shè)計(jì)原理。這個(gè)設(shè)計(jì)原理即是微波探測傳感裝置應(yīng)用Doppler Radar（多普勒雷達(dá)）原理，發(fā)射一個(gè)低功率微波并接受物體反射來的能量，一旦物體的運(yùn)動(dòng)被其探測到，發(fā)射頻率就被反射回的微波頻率所替代，替代的微波與發(fā)射的微波混合在一起，結(jié)果一個(gè)低頻率的電壓從傳感器輸出?？刂坡暪鈭?bào)警輸出。即當(dāng)有人穿越感應(yīng)區(qū)域時(shí)，由于是運(yùn)動(dòng)體，傳感器接受反射波的頻率出現(xiàn)變化，內(nèi)部控制產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號。在這個(gè)原理的指導(dǎo)下，設(shè)置微波探測傳感器裝置，對于試驗(yàn)活動(dòng)進(jìn)行探測和報(bào)警，避免造成不必要的損傷。

2 智能警示高壓試驗(yàn)圍欄的研究與開發(fā)

2.1 高壓試驗(yàn)圍欄應(yīng)用中的問題分析

常規(guī)高壓試驗(yàn)中，我們一般選擇圍欄規(guī)避試驗(yàn)中意外的人員闖入，避免危害事故的發(fā)生。但是，隨著近年來電力需求壓力的增大，高壓試驗(yàn)也越來越多，常規(guī)的圍欄已經(jīng)不能夠滿足警示的要求。特別體現(xiàn)在當(dāng)監(jiān)管人員不在崗或是稍有工作疏忽時(shí)，就可能對人員和電力設(shè)備造成危害和損壞。

面對應(yīng)用中的困境，我們需要在原有高壓試驗(yàn)圍欄基礎(chǔ)上，對產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步的創(chuàng)新。因此，我們試圖通過聲、光、波各個(gè)方面觸發(fā)人的感覺器官的途徑進(jìn)行研究，從而對于圍欄中的人員乃至設(shè)備應(yīng)用狀況進(jìn)行提醒，也可對意外入侵者起到警示作用。并且也在很大程度上降低了高壓試驗(yàn)人員的作業(yè)危險(xiǎn)，有助于幫助他們進(jìn)行安全作業(yè)。

2.2 智能高壓試驗(yàn)圍欄的開發(fā)與部署

通過對于傳統(tǒng)圍欄的應(yīng)用分析，我們看到已經(jīng)無法滿足新的需求，因此我們提出了智能高壓試驗(yàn)圍欄的項(xiàng)目。

首先，我們定義智能高壓圍欄的理論要點(diǎn)在于微波探測傳感器裝置的設(shè)計(jì)。在微波探測傳感裝置的發(fā)射點(diǎn)安裝一個(gè)圓柱體的孔狀物，有效阻擋椎體發(fā)射，使之成為線狀發(fā)射，當(dāng)移動(dòng)體欲進(jìn)入其所控空間，就發(fā)出聲光報(bào)警，預(yù)防誤報(bào)警的產(chǎn)生。實(shí)現(xiàn)100%的有效報(bào)警。采用多用途支架，不僅有常規(guī)的四腳支架，還有適用于變電站開關(guān)室或開關(guān)站的磁吸支架。當(dāng)檢修人員在開關(guān)室實(shí)施檢修或試驗(yàn)時(shí)，只需把支架吸附在相應(yīng)開關(guān)柜柜面上即可形成一個(gè)相對獨(dú)立的作業(yè)空間。微波探測傳感裝置在支架上可實(shí)現(xiàn)360 ？觷旋轉(zhuǎn)，使用更為便利。

其次，我們對這一創(chuàng)新的可行性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)這種微波探測裝置具有較大優(yōu)越性。在項(xiàng)目預(yù)算經(jīng)費(fèi)控制的前提下，我們按照設(shè)定的智能裝置結(jié)構(gòu)制作了5套，并把這五套裝置應(yīng)用在高壓試驗(yàn)中，使用狀況良好，符合我們的預(yù)想。此外，我們將其應(yīng)用在其他需要的場地，效果仍然較好，排除了智能高壓試驗(yàn)裝置對于產(chǎn)地的特殊性要求。

2.3 智能警示高壓圍欄的具體裝備研發(fā)

在本次創(chuàng)新性研究中，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的規(guī)劃圖紙，我們制作了微波探測傳感裝置，并設(shè)定技術(shù)要求為發(fā)射點(diǎn)安裝一個(gè)圓柱體的孔狀物，以實(shí)現(xiàn)有效阻擋椎體發(fā)射的功能；同時(shí)，研發(fā)了多用途支架，常規(guī)的四腳支架，以適用于變電站開關(guān)室的磁吸支架制作；最后，配以重新改造的充電式電池、充電器。為了節(jié)約成本，我們開模制造了5套裝置，事實(shí)證明，這五套裝置均具有良好的效果，值得進(jìn)一步的研究和開發(fā)。

3 智能警示高壓圍欄的功效與研究成效

我們對智能警示高壓圍欄裝置主要的創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行匯總，并對整個(gè)研發(fā)工作進(jìn)行總結(jié)。

3.1 智能高壓警示圍欄裝置的創(chuàng)新與突破

①我們研發(fā)的微波探測傳感發(fā)射是直線狀，消除誤報(bào)的可能性。通過使用無線紅外報(bào)警器及微波探測傳感圍欄技術(shù)，可以使誤入高壓試驗(yàn)現(xiàn)場事故大大減少，防范于未然。

②采用多用途支架，使用不受場地限制，方便簡單，在實(shí)際使用上更具針對性。并且每場試驗(yàn)還可以節(jié)省2～3個(gè)勞動(dòng)力，這就使得高峰度假期間，人手不足的問題得到改善。

③采用充電式電池，無需電源和布線，一次充電可連續(xù)使用3天以上。

④微波探測不受熱、嗓音、濕度、氣流、塵埃等影響，適合惡劣環(huán)境。

⑤非接觸性，對人體無損害，安全。需要短時(shí)間恢復(fù)供電時(shí)，新技術(shù)的應(yīng)用減輕了檢修眼里，提高了公司供電可靠率。

3.2 智能警示高壓圍欄裝置的應(yīng)用成效

總結(jié)目前智能警示高壓圍欄裝置取得的成效，我們看到它的優(yōu)越性逐步體現(xiàn)出來。

3.2.1 經(jīng)濟(jì)效益

成本投入：設(shè)計(jì)、生產(chǎn)微波探測傳感報(bào)警圍欄5套，共計(jì)費(fèi)用Y0=7.5萬元；

節(jié)約人工成本：每次高壓試驗(yàn)節(jié)省2～3人次，每人次工資200元，計(jì)算如下：

1（每次）×3（人次）×200（工資）=600元。

2014高壓試驗(yàn)總場次為480次，總計(jì)節(jié)約人工成本約：

Y1=0.06×480=28.8萬元

由于節(jié)省人力物力，可以同時(shí)進(jìn)行多項(xiàng)高壓試驗(yàn)，縮短停電時(shí)間，多供電效益：

W=1 000×0.1×380=38 000 ？觷，

Y2=38 000 ？觷×1（元/kw·h）=3.8萬元（每次高壓試驗(yàn)節(jié)省6 min，每天10 kV出線供電負(fù)荷為1 000 kVA，每度電1元錢）。

總經(jīng)濟(jì)效益為：

Y=Y1+Y2-Y0=28.8+3.87.5=25.1萬元

3.2.2 安全效益

縮短停電時(shí)間，提高供電可靠性運(yùn)行，減少了人員誤入高壓試驗(yàn)現(xiàn)場事故。

3.2.3 研發(fā)成果

通過該項(xiàng)目的實(shí)施，能在高壓試驗(yàn)時(shí)，對外來人員或活動(dòng)物體的入侵，直接進(jìn)行監(jiān)測報(bào)警，提高現(xiàn)場人員的安全意識、保證現(xiàn)場試驗(yàn)的安全可靠進(jìn)行。同時(shí)，也能保障試驗(yàn)人員的人身安全。該裝置已經(jīng)取得了一項(xiàng)國家創(chuàng)新型專利。

3.3 智能警示高壓圍欄研發(fā)和應(yīng)用的不足

從目前應(yīng)用來看，智能警示裝置的功效是較為顯著的。與此同時(shí)，我們通過實(shí)踐總結(jié)和細(xì)化分析，該裝置仍然存在幾個(gè)方面的不足。

①紅外探測器不能安裝在發(fā)熱體附件上，會產(chǎn)生誤報(bào)。

②如果探測范圍內(nèi)有大面積遮擋物，會受到一定程度影響。

③電池使用一段時(shí)間后，應(yīng)該定期試驗(yàn)，有可能會誤報(bào)漏報(bào)警。

4 結(jié) 語

通過研究，新型裝置獲得了國家認(rèn)可，獲得了一項(xiàng)國家實(shí)用新型專利，更重要的是一次大膽的創(chuàng)新和嘗試。未來，針對研發(fā)和應(yīng)用的不足，我們將進(jìn)一步進(jìn)行分析，規(guī)范作業(yè)流程，強(qiáng)化系統(tǒng)研究。

參考文獻(xiàn)：

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