关于智能型高压试验安全防护体系的研究

南通市海安县供电公司 陈晓云

关于智能型高压试验安全防护体系的研究

南通市海安县供电公司 陈晓云

鉴于高压电气试验的安全考量，在分析当前试验防护方法不足基础上，提出一种智能型防护体系。首先进行功能需求分析，定位为主动型防护；其次作总体架构勾勒，确定基于红外触发机制；再次进行关键环节的设计；最后就应用效果进行分析。实践表明，智能型试验安防体系可大大提升试验安全性，宜适当推广。

高压试验；安全防护；红外触发

高压试验是电力运维和电力建设的必备环节。传统安防体系以安全围栏为硬件、以监护人员为管控，总体呈现被动式防护特点[1]。这种防护模式对于简单试验(如10kV开关耐压测试)适应，但不太满足大型试验(如母线试验)的要求(会有视觉死角)[2]。另外，伴随劳务外包的扩散，非电力系统编制人员参与高压试验的情况将不断增多，这给安全管控带来新问题。为改善以上问题，需要在现有安规框架下，依托智能化技术，开发新型试验安放体系，实现灵活防护、远距离防护和主动防护。

1 需求分析

当前针对高压试验的安全管控措施主要为：①借助安全围栏、绳等可见实物设定试验区域，并悬挂适当数量警示牌。②采用荧光绿警示带对试验区作圈定，辅之以安全标识牌。显然，以上方式具有成本低、布置易等优点，但缺点也明显：①高度依赖现场人员的安全意识，安全隐患的不确定程度高；②警示手段单一(基本依靠视觉)；③对监护人员的数量要求高。

在厘清不足之后，结合文献[2]研究成果，提出以下需求：①新型防护体系应能根据试验现场的实际情况设定不同形状的试验区域(不再限于长方形)，单边布防距离可在0-50m内任意调节；②防护体系应与试验电源相关联，一旦“察觉”异常将主动切断试验电源；③要以多种形式作协同报警，防止单一模式的失效。此外，考虑到智能化需求，要求新型防护体系须集成电气量采集、环境状态显示等功能，以简化试验准备工作。

2 总体架构

基于红外线具备方向性好、对人体无伤害等优势，考虑以基于光束遮断感应原理的红外线围栏来替代传统围栏[3]。原理构思见图1所示。导读：①围栏的一端为发射器，负责红外线发射；②另一端为受光器，负责红外线接收；③当有物体穿越红外辐射区，由于光线被遮断而使受光器的感受信号出现变动，这样就可产生报警。

图1 红外线围栏构思

图2 红外围栏与实体围栏的配合

当然，考虑到实体防护的需要，最好将红外围栏与传统围栏相配合(见图2所示)，这样就进一步增强防护效果。

在确立以上关键思路后，再考虑温湿度显示、电气量采集等诉求，最后形成图3所示的总体架构。

图3 新型试验安防体系总体架构

图4 红外信号的处理

3 关键部分设计

在本项目的研究中，牵涉到几个关键的技术环节，下面逐一作阐述。

（1）红外信号的比较与隔离。理论上，红外避障传感器能根据有无障碍物而分别输出高、低电平，但考虑到监测范围与信号强度之间的不对等，为保证信号处理单元能“截取”准确的指示信号，择定以LM358为核心的电压比较器和电压跟随器来达成信号的放大、比较等目的，见图4。

（2）红外信号锁存。为保证异物进入红外辐射区时红外设备产生的高电平信号能驱动相关继电器，需要对该信号作锁存处理以维持持续响应。因此设计如图5所示电路。

图5 红外信号锁存

（3）红外对射装置响应时间的确立。在高试环境下，电磁干扰是不可避免的，为消除迟报和漏报，必须设定合理的响应时间。一般以l0m/s作为最短遮光时间计算中的穿越速度(参考)[6]。不失一般性，假定人的宽度为20cm，则在参考速度下的最短遮断时间就是20ms。因此，在本项研究中可将遮断时间设定为20ms，即：“感受”到红外光被遮断达20ms，则判定为异物进入高试场所，启动报警；当遮断时间不足20ms，则认为是随机干扰。

4 应用分析

在完成设备开发和测试后，供电公司进行了实际使用，并对使用情况作技术比对，具体为：①系统投入后，因无须携带温湿度计、电缆盘等小物件(系统为一箱式装配)，使得试验准备效率提升20%；②系统投入后，参试人员由平均5～8人下降为2～4人，降幅50%；③因系统高集成性，使试验用时下降20%。

5 结语

本文设计的智能型高压试验安全防护系统以红外触发为依托，变被动型防护为主动型防护，大大提升了电气高压试验的效率和安全性，适合推广。

[1]金雍奥,曲金秋,周志昊等．变电设备高压试验安全防护措施[J]．电气技术,2015,42(5)：85-87．

[2]徐光洁,贾楠,袁朝晖．一种新型电力高压智能安全监护装置研究[J]．机电信息,2013,384(30)：136-137．

[3]钱锡颖,舒建华．新型高压试验安全防护装置设计分析[J]．机电信息,2012,321(3)：114-115．

陈晓云（1970—），江苏南通人，大专，海安供电公司电气工程设计人员。