關(guān)于智能型高壓試驗(yàn)安全防護(hù)體系的研究

南通市海安縣供電公司 陳曉云

關(guān)于智能型高壓試驗(yàn)安全防護(hù)體系的研究

南通市海安縣供電公司 陳曉云

鑒于高壓電氣試驗(yàn)的安全考量，在分析當(dāng)前試驗(yàn)防護(hù)方法不足基礎(chǔ)上，提出一種智能型防護(hù)體系。首先進(jìn)行功能需求分析，定位為主動(dòng)型防護(hù)；其次作總體架構(gòu)勾勒，確定基于紅外觸發(fā)機(jī)制；再次進(jìn)行關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)；最后就應(yīng)用效果進(jìn)行分析。實(shí)踐表明，智能型試驗(yàn)安防體系可大大提升試驗(yàn)安全性，宜適當(dāng)推廣。

高壓試驗(yàn)；安全防護(hù)；紅外觸發(fā)

高壓試驗(yàn)是電力運(yùn)維和電力建設(shè)的必備環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)安防體系以安全圍欄為硬件、以監(jiān)護(hù)人員為管控，總體呈現(xiàn)被動(dòng)式防護(hù)特點(diǎn)[1]。這種防護(hù)模式對(duì)于簡(jiǎn)單試驗(yàn)(如10kV開(kāi)關(guān)耐壓測(cè)試)適應(yīng)，但不太滿足大型試驗(yàn)(如母線試驗(yàn))的要求(會(huì)有視覺(jué)死角)[2]。另外，伴隨勞務(wù)外包的擴(kuò)散，非電力系統(tǒng)編制人員參與高壓試驗(yàn)的情況將不斷增多，這給安全管控帶來(lái)新問(wèn)題。為改善以上問(wèn)題，需要在現(xiàn)有安規(guī)框架下，依托智能化技術(shù)，開(kāi)發(fā)新型試驗(yàn)安放體系，實(shí)現(xiàn)靈活防護(hù)、遠(yuǎn)距離防護(hù)和主動(dòng)防護(hù)。

1 需求分析

當(dāng)前針對(duì)高壓試驗(yàn)的安全管控措施主要為：①借助安全圍欄、繩等可見(jiàn)實(shí)物設(shè)定試驗(yàn)區(qū)域，并懸掛適當(dāng)數(shù)量警示牌。②采用熒光綠警示帶對(duì)試驗(yàn)區(qū)作圈定，輔之以安全標(biāo)識(shí)牌。顯然，以上方式具有成本低、布置易等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也明顯：①高度依賴現(xiàn)場(chǎng)人員的安全意識(shí)，安全隱患的不確定程度高；②警示手段單一(基本依靠視覺(jué))；③對(duì)監(jiān)護(hù)人員的數(shù)量要求高。

在厘清不足之后，結(jié)合文獻(xiàn)[2]研究成果，提出以下需求：①新型防護(hù)體系應(yīng)能根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況設(shè)定不同形狀的試驗(yàn)區(qū)域(不再限于長(zhǎng)方形)，單邊布防距離可在0-50m內(nèi)任意調(diào)節(jié)；②防護(hù)體系應(yīng)與試驗(yàn)電源相關(guān)聯(lián)，一旦“察覺(jué)”異常將主動(dòng)切斷試驗(yàn)電源；③要以多種形式作協(xié)同報(bào)警，防止單一模式的失效。此外，考慮到智能化需求，要求新型防護(hù)體系須集成電氣量采集、環(huán)境狀態(tài)顯示等功能，以簡(jiǎn)化試驗(yàn)準(zhǔn)備工作。

2 總體架構(gòu)

基于紅外線具備方向性好、對(duì)人體無(wú)傷害等優(yōu)勢(shì)，考慮以基于光束遮斷感應(yīng)原理的紅外線圍欄來(lái)替代傳統(tǒng)圍欄[3]。原理構(gòu)思見(jiàn)圖1所示。導(dǎo)讀：①圍欄的一端為發(fā)射器，負(fù)責(zé)紅外線發(fā)射；②另一端為受光器，負(fù)責(zé)紅外線接收；③當(dāng)有物體穿越紅外輻射區(qū)，由于光線被遮斷而使受光器的感受信號(hào)出現(xiàn)變動(dòng)，這樣就可產(chǎn)生報(bào)警。

圖1 紅外線圍欄構(gòu)思

圖2 紅外圍欄與實(shí)體圍欄的配合

當(dāng)然，考慮到實(shí)體防護(hù)的需要，最好將紅外圍欄與傳統(tǒng)圍欄相配合(見(jiàn)圖2所示)，這樣就進(jìn)一步增強(qiáng)防護(hù)效果。

在確立以上關(guān)鍵思路后，再考慮溫濕度顯示、電氣量采集等訴求，最后形成圖3所示的總體架構(gòu)。

圖3 新型試驗(yàn)安防體系總體架構(gòu)

圖4 紅外信號(hào)的處理

3 關(guān)鍵部分設(shè)計(jì)

在本項(xiàng)目的研究中，牽涉到幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)，下面逐一作闡述。

（1）紅外信號(hào)的比較與隔離。理論上，紅外避障傳感器能根據(jù)有無(wú)障礙物而分別輸出高、低電平，但考慮到監(jiān)測(cè)范圍與信號(hào)強(qiáng)度之間的不對(duì)等，為保證信號(hào)處理單元能“截取”準(zhǔn)確的指示信號(hào)，擇定以LM358為核心的電壓比較器和電壓跟隨器來(lái)達(dá)成信號(hào)的放大、比較等目的，見(jiàn)圖4。

（2）紅外信號(hào)鎖存。為保證異物進(jìn)入紅外輻射區(qū)時(shí)紅外設(shè)備產(chǎn)生的高電平信號(hào)能驅(qū)動(dòng)相關(guān)繼電器，需要對(duì)該信號(hào)作鎖存處理以維持持續(xù)響應(yīng)。因此設(shè)計(jì)如圖5所示電路。

圖5 紅外信號(hào)鎖存

（3）紅外對(duì)射裝置響應(yīng)時(shí)間的確立。在高試環(huán)境下，電磁干擾是不可避免的，為消除遲報(bào)和漏報(bào)，必須設(shè)定合理的響應(yīng)時(shí)間。一般以l0m/s作為最短遮光時(shí)間計(jì)算中的穿越速度(參考)[6]。不失一般性，假定人的寬度為20cm，則在參考速度下的最短遮斷時(shí)間就是20ms。因此，在本項(xiàng)研究中可將遮斷時(shí)間設(shè)定為20ms，即：“感受”到紅外光被遮斷達(dá)20ms，則判定為異物進(jìn)入高試場(chǎng)所，啟動(dòng)報(bào)警；當(dāng)遮斷時(shí)間不足20ms，則認(rèn)為是隨機(jī)干擾。

4 應(yīng)用分析

在完成設(shè)備開(kāi)發(fā)和測(cè)試后，供電公司進(jìn)行了實(shí)際使用，并對(duì)使用情況作技術(shù)比對(duì)，具體為：①系統(tǒng)投入后，因無(wú)須攜帶溫濕度計(jì)、電纜盤等小物件(系統(tǒng)為一箱式裝配)，使得試驗(yàn)準(zhǔn)備效率提升20%；②系統(tǒng)投入后，參試人員由平均5～8人下降為2～4人，降幅50%；③因系統(tǒng)高集成性，使試驗(yàn)用時(shí)下降20%。

5 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的智能型高壓試驗(yàn)安全防護(hù)系統(tǒng)以紅外觸發(fā)為依托，變被動(dòng)型防護(hù)為主動(dòng)型防護(hù)，大大提升了電氣高壓試驗(yàn)的效率和安全性，適合推廣。

[1]金雍奧,曲金秋,周志昊等．變電設(shè)備高壓試驗(yàn)安全防護(hù)措施[J]．電氣技術(shù),2015,42(5)：85-87．

[2]徐光潔,賈楠,袁朝暉．一種新型電力高壓智能安全監(jiān)護(hù)裝置研究[J]．機(jī)電信息,2013,384(30)：136-137．

[3]錢錫穎,舒建華．新型高壓試驗(yàn)安全防護(hù)裝置設(shè)計(jì)分析[J]．機(jī)電信息,2012,321(3)：114-115．

陳曉云（1970—），江蘇南通人，大專，海安供電公司電氣工程設(shè)計(jì)人員。