變電站二次安措布置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

楊 杰，應(yīng)丹紅

（國網(wǎng)浙江省電力有限公司檢修分公司，浙江 杭州311232）

變電站繼保小室內(nèi)的二次設(shè)備柜的安全措施，目前仍舊采用人工手動(dòng)布置的方式。這種方式在工作的效率上以及準(zhǔn)確率上都有所欠缺，容易引起安全隱患。本文設(shè)計(jì)一套安全措施布置系統(tǒng)，在確保準(zhǔn)確性的前提下，提高工作效率，解決存在的不安全點(diǎn)，確?，F(xiàn)場工作能安全有效的完成。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)需求分析

目前，變電站現(xiàn)場針對(duì)二次屏的安全措施主要采用人工方式，根據(jù)工作票的要求在工作屏前后放置“在此工作”標(biāo)示牌，在相鄰運(yùn)行屏前后掛運(yùn)行紅布。這種安全措施布置方式存在以下幾點(diǎn)不足：

安全措施的布置人工完成，在涉及的屏柜多，需要放置的標(biāo)示牌和運(yùn)行紅布數(shù)量多，消耗人力和時(shí)間，工作的效率低下，占用較多人力資源，影響其他工作的及時(shí)開展；

在涉及屏柜和安措布置多、工作現(xiàn)場較為混亂的時(shí)候，以及布置好的安全措施尤其是“在此工作”標(biāo)示牌放置的位置容易被改變，繼而造成安全措施布置不正確、不完整；

現(xiàn)場工作班組、人員、工作屏較多時(shí)，人員對(duì)自己的工作地點(diǎn)不熟悉時(shí)，容易走錯(cuò)間隔。

針對(duì)上述的不足，以及變電站無人化背景下，在二次屏柜安全措施布置的需求主要有以下幾點(diǎn)：

工作人員可以后臺(tái)[1]進(jìn)行二次安全措施的布置和回收，無需人員到現(xiàn)場手動(dòng)一一布置；

現(xiàn)場二次屏柜安全措施的狀態(tài)能及時(shí)反饋至后臺(tái)便于工作人員檢查。同時(shí)布置的安全措施不能被現(xiàn)場人員隨意變動(dòng)；

現(xiàn)場有相關(guān)的提示信息，便于工作人員準(zhǔn)確找準(zhǔn)自己工作的地點(diǎn)，避免走錯(cuò)間隔。

1.2 通信方式

無線通信較有線通信有著布線少、組網(wǎng)簡單、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但為了避免對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的影響，本文繼電保護(hù)小室內(nèi)仍采用有線通信方式。

鑒于通信距離、通信設(shè)備數(shù)量以及各設(shè)備間的通信方式等，在本文中采用RS-485串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS-485的通信距離從幾十米到上千米時(shí)。RS-485方式構(gòu)成的多機(jī)通信系統(tǒng)采用主從式結(jié)構(gòu)，由主機(jī)控制多個(gè)從機(jī)，從機(jī)之間不直接聯(lián)系，信息交換必須通過主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。

ModBus通信協(xié)議其標(biāo)準(zhǔn)、開發(fā)和免費(fèi)等特點(diǎn)，支持?jǐn)?shù)千種工業(yè)智能儀器儀表廠家數(shù)據(jù)通信，同時(shí)支持多種通信接口RS232、RS85、TTL、光纖和無線等方式，協(xié)議公開、格式通俗易懂，廣泛應(yīng)用于多種工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。因此，在有線通信接口采用RS-485，同時(shí)采用Modbus通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，能很好地滿足本文中相關(guān)需求。

低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）具備廣覆蓋、低功耗、低成本、等特點(diǎn)逐漸得到廣泛應(yīng)用，其中，低功耗局域網(wǎng)無線標(biāo)準(zhǔn)LoRa在無線數(shù)據(jù)傳輸具有低功耗、長距離等特點(diǎn)，能很好適應(yīng)變電站面積較大、位置較偏僻等特點(diǎn)。同時(shí)，LoRa數(shù)據(jù)傳輸可以不通過運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)私密性。因此，在本文中小室控制單元與后臺(tái)的通信方式采用LoRa通信方式。

1.3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

在本文中提出一種基于遠(yuǎn)程控制的二次屏柜安措布置系統(tǒng)[2]，該系統(tǒng)主要由以下幾部分構(gòu)成：

安裝于屏頂?shù)臉?biāo)示牌投射裝置，可將符合國網(wǎng)要求的“在此工作”標(biāo)示投射于屏前后的地面上，警示工作人員按要求在規(guī)定的屏進(jìn)行工作；安裝于各個(gè)屏的電動(dòng)紅布幔，其控制單元可根據(jù)指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行紅布幔的放下和收起；安裝于各個(gè)屏頂用于顯示相關(guān)工作負(fù)責(zé)人姓名、工作票編號(hào)等內(nèi)容的顯示屏裝置；安裝于各小室用于控制投射裝置、電動(dòng)紅布幔以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)默F(xiàn)場控制單元；數(shù)據(jù)集中器，作為各終端和后臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹修D(zhuǎn)裝置；遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)，用于控制現(xiàn)場安全措施布置以及進(jìn)行查詢等相關(guān)操作。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。安裝于小室的現(xiàn)場控制單元通過LoRa基站與遠(yuǎn)程后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，接收遠(yuǎn)程后臺(tái)指令以及返回現(xiàn)場安全措施布置的狀態(tài)信息。

圖1 二次屏柜安全措施布置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 現(xiàn)場控制單元

由于小室內(nèi)二次屏柜數(shù)量較多，因此將現(xiàn)場控制單元?jiǎng)澐譃?部分：小室控制單元。用于與接收后臺(tái)傳來的指令和將指令下送至二次屏控制單元，以及將二次屏控制單元反饋回來的安全措施布置的狀態(tài)傳送回后臺(tái)。二次屏控制單元。用于接收小室控制單元傳送的指令、控制投射燈、紅布幔、液晶顯示屏，并將投射燈、紅布幔以及液晶顯示屏的狀態(tài)發(fā)送至小室控制單元[3]。

投射燈的開啟可通過繼電器進(jìn)行控制[4]；紅布幔放下和收起動(dòng)作可采用小型電機(jī)驅(qū)動(dòng)來進(jìn)行控制；液晶顯示屏的顯示則主要由LED顯示屏控制器來控制其開啟關(guān)閉、顯示的內(nèi)容以及內(nèi)容的顏色（工作屏顯示白色，運(yùn)行屏顯示紅色），如圖所示。

圖2 現(xiàn)場控制單元結(jié)構(gòu)示意圖

現(xiàn)場控制單元的工作原理：小室控制單元接收到后臺(tái)傳送來的控制指令后，通過現(xiàn)場總線將需要開啟的二次屏的投射燈以及投射標(biāo)示發(fā)送到指定的二次屏控制單元，二次屏控制單元接收到指令后控制繼電器以及小型電機(jī)控制投射燈開啟和投射要求的標(biāo)示，將控制的結(jié)果反饋給小室控制單元，由小室控制單元發(fā)送給后臺(tái)。

3 后臺(tái)設(shè)計(jì)

考慮到使用的便捷性，在本設(shè)計(jì)中采用電腦端和移動(dòng)端2種連接方式，可在電腦后臺(tái)或者手機(jī)直接進(jìn)行相關(guān)設(shè)置和查看。遠(yuǎn)程后臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：根據(jù)工作要求，在電腦端或手機(jī)端設(shè)置相關(guān)二次屏的投射燈和紅布幔的狀態(tài)；二次屏柜的圖形化界面顯示，便于進(jìn)行相關(guān)操作；顯示現(xiàn)場二次屏柜投射燈和紅布幔狀態(tài)；可根據(jù)現(xiàn)場的屏位圖以及工作屏的位置，尤其是在不同工作有交叉的時(shí)候（比如其中一個(gè)工作的相鄰運(yùn)行屏是其他工作的工作屏），能夠根據(jù)設(shè)定的規(guī)則，自動(dòng)計(jì)算出相關(guān)二次屏的需要的安全措施。該系統(tǒng)的使用可以很好的解決現(xiàn)場混亂造成的安全措施被改變的問題，提高工作效率和現(xiàn)場安全措施布置的可靠性。