變電運(yùn)維現(xiàn)場作業(yè)安全防護(hù)與監(jiān)控技術(shù)

閆紅偉

摘要：定期巡視、檢查變電站設(shè)備是保證變電站正常運(yùn)行的關(guān)鍵。強(qiáng)化日常維護(hù)工作，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種異常情況、設(shè)備故障，優(yōu)化設(shè)備總體的運(yùn)行效率。然而當(dāng)前尚未形成成熟的安全防護(hù)技術(shù)，以確保變電運(yùn)維現(xiàn)場的正常運(yùn)行。由此當(dāng)務(wù)之急就是優(yōu)化現(xiàn)場安全管控水平，以確保變電站運(yùn)維作業(yè)的穩(wěn)定性?；诖耍疚膶⒕o扣變電運(yùn)維現(xiàn)場作業(yè)，深入剖析其安全防護(hù)、監(jiān)控技術(shù)。

關(guān)鍵詞：變電運(yùn)維；重要性；現(xiàn)場作業(yè)

中圖分類號：U664.156文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

引言

變電運(yùn)維在整個(gè)電力系統(tǒng)、電網(wǎng)中的重要性是不言而喻的。其作用主要體現(xiàn)在運(yùn)維管理變電站以及倒閘操作、處理事故等等。是確保整個(gè)電網(wǎng)得以安全運(yùn)行，并形成強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)效益的前提條件?？傊碗娏ιa(chǎn)的發(fā)展來看，非常有必要提升管控變電站運(yùn)維作業(yè)現(xiàn)場安全的能力?；诖?，本文首先緊扣變電站安全作業(yè)，深入剖析了該領(lǐng)域的監(jiān)控現(xiàn)狀，其次，從安全防護(hù)、監(jiān)控平臺等層面，扼要剖健全變電站監(jiān)控體系的相關(guān)策略。

一、變電站安全作業(yè)監(jiān)控研究現(xiàn)狀

直到2002年，國內(nèi)學(xué)者才提出巡檢這一概念。顯然，關(guān)于變電站安全作業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)方面的研究，我國要遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于國外其它國家。在國內(nèi)，仍有很多地區(qū)采用人工加紙的方式開展變電站巡檢工作，而只有一些發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)引入視頻監(jiān)控。顯然人工加紙這一模式不僅工作效率無法保證，且存在較大的安全隱患。首先后臺監(jiān)控中心無法及時(shí)監(jiān)測操作人員是否進(jìn)入變電站工作以及進(jìn)入之后所處的狀態(tài)，換言之即無法及時(shí)巡檢變電站現(xiàn)場中，操作人員的行動軌跡，甚至在操作人員誤進(jìn)帶電操作間隔時(shí)，也未能發(fā)出警告以警示人員，極易引發(fā)安全事故。可以說由于現(xiàn)場存在嚴(yán)重的信息脫節(jié)的現(xiàn)象，就意味著監(jiān)控人員很難有效追蹤現(xiàn)場內(nèi)的工作人員是否靠近危險(xiǎn)區(qū)域，為安全埋下了極大的隱患。一些經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)已經(jīng)運(yùn)用遙感控制以及通信等現(xiàn)代信息，設(shè)置遠(yuǎn)程視頻監(jiān)管方式，可實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備及工作人員，顯然這相較于純粹利用人工加紙的監(jiān)控方式具有優(yōu)化巡視率，同時(shí)還可設(shè)立多個(gè)變電站，動態(tài)的了解部分工作現(xiàn)場，有利于規(guī)避發(fā)生安全事故。但是不可否認(rèn)的是此方法過于依賴于監(jiān)控設(shè)備，且很多遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備也存在視頻死角以及各類缺點(diǎn)等問題。一旦監(jiān)管設(shè)備發(fā)生故事，更難以發(fā)現(xiàn)是否存在安全隱患。

二、變電運(yùn)維安全防護(hù)與監(jiān)控平臺

1.系統(tǒng)整體架構(gòu)

監(jiān)控管理平臺整體系統(tǒng)主要可分為如下三部分：其一是應(yīng)用系統(tǒng)；其二是核心系統(tǒng)；其三是傳感網(wǎng)絡(luò)。其中前兩者又可稱為系統(tǒng)軟件。

應(yīng)用系統(tǒng)：可進(jìn)一步細(xì)分為：其一平臺業(yè)務(wù)；其二平臺管理。前者主要運(yùn)用地理信息系統(tǒng)以及監(jiān)控子系統(tǒng)，即可通過觀察平面圖了解人員、設(shè)備的具體位置。該系統(tǒng)所獲取的數(shù)據(jù)來自于中間件服務(wù)，通過監(jiān)控子系統(tǒng)平面圖，即可判斷業(yè)務(wù)邏輯并顯示報(bào)警信息。通過系統(tǒng)，即可使相關(guān)人員了解作業(yè)人員當(dāng)前的狀態(tài)、位置，從而有效判斷、控制現(xiàn)場。另外相關(guān)使用者還可結(jié)合應(yīng)用系統(tǒng)合理配置、維護(hù)服務(wù)器以及現(xiàn)場內(nèi)各種設(shè)備。

核心系統(tǒng)：該系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)計(jì)算前端傳感網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)一封裝設(shè)備信息、算法，形成格式，并最后發(fā)送至應(yīng)用程序。作為分層結(jié)構(gòu)，核心系統(tǒng)還可分為很多個(gè)層次：

核心服務(wù)：毋庸置疑在核心系統(tǒng)中，核心服務(wù)是最為關(guān)鍵的一部分，向下具有管控傳感網(wǎng)絡(luò)的作用，而向上則主要應(yīng)用于系統(tǒng)。同時(shí)為了滿足各用戶的使用需求，還可封裝核心服務(wù)，使其成為公共API接口，并充分發(fā)揮其開發(fā)程序的優(yōu)勢。核心服務(wù)是應(yīng)用系統(tǒng)得以查詢到相關(guān)信息的關(guān)鍵，比如設(shè)備的狀態(tài)、撤、布防情況、報(bào)警設(shè)置等等。核心服務(wù)會在設(shè)備發(fā)生異常情況或者其它有需要報(bào)警的情況下，以發(fā)送消息的方式告之應(yīng)用系統(tǒng)；計(jì)算中心：計(jì)算中心的輸入指的是是接收自前端通信模塊的特征信號，結(jié)合分析處理，并持久化存數(shù)處理結(jié)果，同時(shí)還具有充當(dāng)輸入信號的作用，優(yōu)化核心服務(wù)性能；前端通訊其作用主要體現(xiàn)在封裝、隔離傳感網(wǎng)絡(luò)等方面。具有轉(zhuǎn)化設(shè)備數(shù)據(jù)，同時(shí)使數(shù)據(jù)以既定格式的方式佃入給計(jì)算中心，提供可操作傳感網(wǎng)絡(luò)的核心服務(wù)；持久化服務(wù)：顧名思義指的是持久化操作系統(tǒng)各數(shù)據(jù)；公共庫，屬于公共模塊部分，在封裝核心系統(tǒng)時(shí)需要運(yùn)用到；傳感網(wǎng)絡(luò)，具有集成處理前端數(shù)據(jù)傳輸、傳感硬件的作用。同時(shí)還可結(jié)合傳感數(shù)據(jù)的需要進(jìn)行分析、篩選、組合、分發(fā)等相關(guān)工作。

2.系統(tǒng)功能

區(qū)域顯示：利用GIS，即可充分發(fā)揮監(jiān)控管理平臺的功能和作用，呈現(xiàn)各個(gè)不同的區(qū)域。通過該平臺，可滿足監(jiān)管理人員查看作業(yè)區(qū)域額的需要，即通過區(qū)域額平面圖，準(zhǔn)確標(biāo)準(zhǔn)出包括可作業(yè)區(qū)域、禁入?yún)^(qū)域等各種區(qū)域，同時(shí)利用各種顏色顯示各區(qū)域。

行動軌跡監(jiān)控：具有顯示作業(yè)人員實(shí)際位置的作用。運(yùn)用GIS可清楚的通過監(jiān)控管理平臺實(shí)時(shí)顯示作業(yè)人員的運(yùn)動軌跡、方位信息。這樣一來也就意味著通過監(jiān)控室，平臺監(jiān)控人員即可很輕松的獲得與作業(yè)人員作業(yè)的相關(guān)信息以及他們所處的物理位置，從而提升管理的效率，并準(zhǔn)確評估、判斷現(xiàn)場工作環(huán)境。此外平臺還會如實(shí)記錄并存儲所有作業(yè)人員在現(xiàn)場的行動軌跡、作業(yè)地點(diǎn)等相關(guān)信息，形成數(shù)據(jù)庫。從而方便監(jiān)控管理人員查詢歷史數(shù)據(jù)，通過積累總結(jié)相關(guān)數(shù)據(jù)，有利于日后深入分析。

危險(xiǎn)警告：作業(yè)環(huán)境通常會設(shè)立一些禁入?yún)^(qū)域。所謂禁入?yún)^(qū)域，也就是禁止作業(yè)人員靠近的區(qū)域。正如上文分析的那樣平臺具有實(shí)時(shí)以信息的方式“報(bào)告”作業(yè)人員的運(yùn)動軌跡，位置信息，準(zhǔn)確計(jì)算系統(tǒng)預(yù)設(shè)禁入?yún)^(qū)域、人員具體信息情況。換言之即一旦作業(yè)人員靠近禁入?yún)^(qū)域，就會形成預(yù)警機(jī)制，并通過智能近電告警安全帽的方式提前通知作業(yè)人員。另外現(xiàn)場監(jiān)控人員還可透過該平臺，查看與形成警告相關(guān)信息，比如人員的實(shí)際位置、姓名等等。

環(huán)境監(jiān)測：在分析現(xiàn)場作業(yè)人員是否處于安全范圍時(shí)，要結(jié)合各因素進(jìn)行合理考量，而周圍電場場強(qiáng)度就是一個(gè)重要的考量指標(biāo)。監(jiān)測電場場強(qiáng)是否發(fā)生變化以及變化的程度，并結(jié)合相關(guān)計(jì)算方法，充分發(fā)揮監(jiān)控管理平臺的作用，計(jì)算得出當(dāng)前的安全系數(shù)。假設(shè)設(shè)計(jì)得出的安全系數(shù)，顯示人員所處的環(huán)境是危險(xiǎn)的，那么會以智能近電告警安全帽的方式，提醒作業(yè)人員。此外平臺還會顯示出告警信息，準(zhǔn)確定位施工人員以及電場產(chǎn)生源的實(shí)際情況。endprint

3開發(fā)定位服務(wù)程序

定位服務(wù)程序具有處理超聲數(shù)據(jù)，計(jì)算目標(biāo)坐標(biāo)等強(qiáng)大的功能。除此之外運(yùn)用其它功能模塊還具有利用GIS系統(tǒng)，顯示安全監(jiān)控、地理位置等相關(guān)信息。數(shù)據(jù)通訊，存在于定位服務(wù)程序、監(jiān)控平臺其余功能模塊，定義各通訊數(shù)據(jù)的字段含義、通訊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。而消息中間件具有收發(fā)數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)存、丟包等強(qiáng)大的功能作用。

4設(shè)計(jì)開發(fā)消息中間件

要求監(jiān)控平臺、定位系統(tǒng)要具有精確性、實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)。系統(tǒng)是否可實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，與數(shù)據(jù)通信服務(wù)質(zhì)量有著直接的關(guān)系。通信中間件技術(shù)契合了系統(tǒng)對互操作性、實(shí)時(shí)性等相關(guān)要求，具促進(jìn)信息共享、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葟?qiáng)大的功能作用。中間件屬于軟件層的一部分，其主要界于底層通信協(xié)議、分布式應(yīng)用程序間。針對各分布式軟件模塊，構(gòu)建相應(yīng)的互操作機(jī)制，同時(shí)支持開發(fā)分布式應(yīng)用程序，取締存在異構(gòu)性、復(fù)雜性的分布式環(huán)境。中間件服務(wù)所形成的協(xié)議、程序接口具有標(biāo)準(zhǔn)性。結(jié)合各硬件平臺、操作系統(tǒng)可知，機(jī)制有利于規(guī)范協(xié)議、符合接口的相關(guān)設(shè)計(jì)要求。不僅極大的簡化了開發(fā)程序，同時(shí)其應(yīng)用程序還兼具較強(qiáng)的可用性、可擴(kuò)展性以及健壯性。

三、如何進(jìn)一步完善變電站監(jiān)控系統(tǒng)

強(qiáng)化監(jiān)視設(shè)備關(guān)鍵位置力度。在操作電氣設(shè)備方面，有機(jī)結(jié)合了遠(yuǎn)程操作與就地操作兩大方式，且通常在變電站進(jìn)行，很明顯其目的在于保障人身安全。一般情況下電網(wǎng)運(yùn)維人員會在操作完成后，核心刀閘、開關(guān)狀態(tài)，另外結(jié)合實(shí)際需要核實(shí)是否有必要增加硬、軟壓板的投入，比如如果有二次操作設(shè)備的需要就有必要增加投入。從某一方面來說，直到當(dāng)前變電站尚未能真正實(shí)現(xiàn)無人操作。而自動化電網(wǎng)設(shè)備持續(xù)創(chuàng)新和運(yùn)用的今天，不斷深入順控、程序操作，比如操作刀閘等設(shè)備中。遠(yuǎn)程監(jiān)控校核相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行情況，紹壓板的投入位置、刀閘位置等等。所以除了要靈活運(yùn)用現(xiàn)有的監(jiān)視電氣設(shè)備系統(tǒng)之外，還要加大監(jiān)視新增設(shè)備的力度，這也是順控操作、程序操作的基本要求；其次，強(qiáng)化警告信號辨識度。毋庸置疑當(dāng)前我國很多地區(qū)的電氣設(shè)備，尤其是一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，仍沿用60年代的傳統(tǒng)設(shè)備。雖說已經(jīng)投入變電站，且不斷更新智能變電站技術(shù)，但是是未能統(tǒng)一形成警告信號。隨著智能電站的發(fā)展，極大的改變了CT、PT以及設(shè)備告警信息。最后GOOSE網(wǎng)的通通信也對保護(hù)、上傳數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定影響。所以針對各類型號的變電站設(shè)備，非常有必要結(jié)合開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)的程度，結(jié)合運(yùn)用上層，強(qiáng)化辨識度。這有利于更準(zhǔn)確的剖析故障原因、辨識故障元件，大幅度提升變電站的運(yùn)維監(jiān)控水平。

結(jié)語

毋庸置疑，在變電運(yùn)維班管理變電站持續(xù)增加的今天，對班組管理的工作量也提出更大的要求。然而，現(xiàn)有的安全防護(hù)、監(jiān)控技術(shù)尚無法應(yīng)對、管理現(xiàn)場復(fù)雜的施工情況。為了提升投產(chǎn)后的電站的安全性、經(jīng)濟(jì)性，減少發(fā)生事故的機(jī)率，文章重點(diǎn)解析了與變電站運(yùn)維服務(wù)相關(guān)的監(jiān)視系統(tǒng)，同時(shí)提出相關(guān)改進(jìn)建議，以期為電網(wǎng)的發(fā)展做出一份貢獻(xiàn)。

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