近場周界智能警示監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

黎嘉潁，郭小華

（佛山供電局，廣東 佛山 528000）

1 現(xiàn) 狀

目前，大部分變電站站內(nèi)設(shè)備維護(hù)檢修作業(yè)專業(yè)分界點(diǎn)不能很清晰地劃分，現(xiàn)場跨專業(yè)作業(yè)情況經(jīng)常存在。由于不同專業(yè)的作業(yè)人員對設(shè)備整體的熟悉程度不一，因此現(xiàn)場作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)比較難控制。例如，變電站內(nèi)在運(yùn)中設(shè)備一次部分停電，二次部分不一定在停電狀態(tài)，有可能電流電壓回路還在帶電，當(dāng)一次專業(yè)人員對此類一次已停電的設(shè)備開展相應(yīng)維護(hù)工作時(shí)，在無法判別二次回路是否已停電的情況下，會(huì)造成設(shè)備短路及接地情況，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)人身傷害、設(shè)備損壞及產(chǎn)生電網(wǎng)危害的情況。作業(yè)人員在作業(yè)面存在交叉時(shí)，缺乏技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)支撐，同樣存在作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)在常用的標(biāo)示牌、警示標(biāo)簽往往局限在通用，而沒有針對性。此外，現(xiàn)場作業(yè)人員風(fēng)險(xiǎn)意識不足，直接導(dǎo)致存在跨專業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的作業(yè)出現(xiàn)不可控的場景，導(dǎo)致安全問題發(fā)生。

2 設(shè) 計(jì)

（1）每個(gè)變電站電氣設(shè)計(jì)不一樣，單憑通用模板去識別跨專業(yè)風(fēng)險(xiǎn)不符合現(xiàn)場實(shí)際需要，必須滿足現(xiàn)場實(shí)際設(shè)備需要。

（2）僅按照需要開展作業(yè)才開展風(fēng)險(xiǎn)辨識做法被動(dòng)，各專業(yè)的作業(yè)任務(wù)清單及關(guān)鍵作業(yè)任務(wù)都是原來固有的，可以根據(jù)這些作業(yè)任務(wù)清單和關(guān)鍵任務(wù)結(jié)合現(xiàn)場提前識別出跨專業(yè)風(fēng)險(xiǎn)模型，按照風(fēng)險(xiǎn)定級。

（3）根據(jù)跨專業(yè)風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致的后果建立一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評級體系，以區(qū)別不受控導(dǎo)致后果的嚴(yán)重性，并且以文字、燈光、聲音媒介對作業(yè)人員進(jìn)行提醒。

（4）監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)用途分為5個(gè)組成部分：定義系統(tǒng)、觸發(fā)系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、顯示輸出系統(tǒng)級電源及通信系統(tǒng)。圖1為近場周界智能警示監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖1 近場周界智能警示監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 定義系統(tǒng)

根據(jù)設(shè)備類型、設(shè)備覆蓋的任務(wù)清單、存在風(fēng)險(xiǎn)、可能引發(fā)的后果形成一個(gè)評級體系，根據(jù)使用現(xiàn)場不同對象切換模式。根據(jù)使用的場景不同，形成不同的使用方案。

2.1.1 編號定義

根據(jù)設(shè)備類型、存在風(fēng)險(xiǎn)、專業(yè)分界的編號原則，形成編制規(guī)則，形成數(shù)據(jù)庫，用于給裝置定義編號。

2.1.2 設(shè)備類型

根據(jù)變電站內(nèi)設(shè)備類型，一次設(shè)備定義為E01，二次設(shè)備定義為E02。

2.1.3 風(fēng)險(xiǎn)等級

根據(jù)存在風(fēng)險(xiǎn)可引發(fā)的后果進(jìn)行定義，可多個(gè)定義同時(shí)存在，本設(shè)計(jì)可標(biāo)識三個(gè)風(fēng)險(xiǎn)定義并存，具體如下。

（1）引發(fā)事故事件：引發(fā)事故D（Danger）；引發(fā)事件A（Alarm）。

（2）是否引發(fā)人身傷害：是H（Hurt）；否N/A。

（3）是否引發(fā)設(shè)備損壞：是（B）Broken；否N/A。

2.1.4 專業(yè)管理所屬

變電一次專業(yè)管理為P（Primary）；變電二次專業(yè)管理為S（Secondary）；站端自動(dòng)化專業(yè)為A（Automation）；輸電專業(yè)管理為L（Line）；其他為O（Other）。

2.1.5 專業(yè)界面

跨專業(yè)界面定義為Y，非跨專業(yè)界面定義為N。

2.1.6 編號舉例

圖2為編號定義規(guī)劃圖。例如，220 kV斷路器機(jī)構(gòu)箱01：E01-DAB-P-Y-01；220 kV母線差動(dòng)保護(hù)屏01：E02-DAB-P-Y-01。

圖2 編號定義規(guī)劃圖

2.2 觸發(fā)系統(tǒng)

觸發(fā)原理采用雙采集來源觸發(fā)，即熱能+超聲波。

2.2.1 超聲波測距

本系統(tǒng)利用超聲波回波原理測定靠近物體與測定物的距離。根據(jù)電力系統(tǒng)安全規(guī)程，安全作業(yè)距離最低電壓等級10 kV為0.7 m，本設(shè)計(jì)就根據(jù)此規(guī)定，超聲波測距觸發(fā)裝置認(rèn)定人體靠近開展作業(yè)距離為小于0.7 m。（可根據(jù)使用者實(shí)際需要進(jìn)行重新定義）

2.2.2 熱能采集

用于判定臨近環(huán)境物體是否為生物，本設(shè)計(jì)針對人的作業(yè)過程及環(huán)境使用，所以不考慮動(dòng)物類鄰近模式，不考慮動(dòng)物類體溫補(bǔ)償。人體正常溫度為35～37 ℃，以25 ℃環(huán)境溫度為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，觸發(fā)溫度取30 ℃，可根據(jù)現(xiàn)場四季氣候變化取溫度補(bǔ)償值。熱能采集媒介采用射線紅外線采集物體表面溫度以區(qū)別人體及非人體。

2.2.3 觸發(fā)、確認(rèn)停止

觸發(fā)：本設(shè)計(jì)定義以上兩個(gè)條件滿足后，10 s觸發(fā)，啟動(dòng)信號系統(tǒng)及顯示輸出系統(tǒng)，發(fā)出警示信息，并利用顯示輸出系統(tǒng)開出，延續(xù)下一步需要的動(dòng)作及功能；10 s內(nèi)離開測定物，采集測量重置，停止觸發(fā)計(jì)時(shí)，重新實(shí)時(shí)采集。

確認(rèn)停止：觸發(fā)警示信息現(xiàn)場作業(yè)人員確認(rèn)風(fēng)險(xiǎn)控制措施已確認(rèn)，由作業(yè)人員確認(rèn)，按確認(rèn)按鈕停止發(fā)出信號。

超聲波測距及紅外測溫同時(shí)無測量數(shù)據(jù)讀取為0，而且5 min內(nèi)無新采集數(shù)據(jù)，停止發(fā)出信號，重新進(jìn)入采集模式。觸發(fā)系統(tǒng)工作流程如圖3所示。

2.3 信號系統(tǒng)

信號系統(tǒng)負(fù)責(zé)反映設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及動(dòng)作狀態(tài)。

信號由兩部分組成：視覺告警、聽覺告警。

視覺告警：按狀態(tài)指示燈的功能分為電源指示燈、正常燈、告警燈，三者組成視覺感知的告警。

聽覺告警：根據(jù)不同的設(shè)備類型、潛在的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，播放出語音警示信息。例如，根據(jù)定義系統(tǒng)定義的設(shè)備，對應(yīng)的語音提示信息：“XXX設(shè)備屬于XXX風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備，必須做好XXXXX控制措施才能開展作業(yè)，請注意！措施確認(rèn)請復(fù)位！”

圖3 觸發(fā)系統(tǒng)工作流程

2.4 顯示輸出系統(tǒng)

顯示輸出系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制顯示屏以及開出外部設(shè)備功能。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要，定義告警信息并在裝置達(dá)到動(dòng)作要求下以液晶LCD顯示。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際需要，定義告警信息并在裝置達(dá)到動(dòng)作要求下啟動(dòng)其他外在設(shè)備。

2.5 電源及通信系統(tǒng)

電源及通信系統(tǒng)為監(jiān)控系統(tǒng)提供工作電源，以及對外傳輸工作信息。

電源分為內(nèi)部工作電源和外部工作電源。其中內(nèi)部工作電源是供給系統(tǒng)定義、觸發(fā)系統(tǒng)、信號系統(tǒng)及顯示輸出系統(tǒng)正常工作狀態(tài)所需要電源。外部工作電源是維持警示系統(tǒng)整體正常工作所需，也是內(nèi)部工作電源的減壓源。

通信系統(tǒng)采用無線與有線聯(lián)絡(luò)方式，作用是將現(xiàn)場數(shù)據(jù)上傳遠(yuǎn)端或云端。

3 優(yōu) 點(diǎn)

本文的監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場不同設(shè)備類型、管轄分解以及錯(cuò)誤作業(yè)產(chǎn)生的后果定義不同的設(shè)備組別，實(shí)用性廣；根據(jù)雙觸發(fā)原理確認(rèn)是否人來開展作業(yè)任務(wù)，既能提前識別、提前警示，又能避免誤報(bào)。此外，根據(jù)場景不同，監(jiān)控系統(tǒng)使用的電源可選擇性強(qiáng)，續(xù)航時(shí)間長。監(jiān)控系統(tǒng)有就地與現(xiàn)場檢查機(jī)制，能監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行情況，有問題能及時(shí)處理。

4 結(jié) 論

本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)可應(yīng)用于110～500 kV變電站內(nèi)戶內(nèi)及戶外場所重要回路箱柜、端子排的警示提醒；可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際要求變更警示對象：電流回路（帶點(diǎn)運(yùn)行、和電流）、電壓回路、跳閘回路以及其他重要回路的文字、語音信息。本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)安裝、調(diào)試簡單，使用方便，并且擁有自主產(chǎn)權(quán)，利于推廣生產(chǎn)及應(yīng)用。