近场周界智能警示监控系统的应用

黎嘉颍，郭小华

（佛山供电局，广东 佛山 528000）

1 现 状

目前，大部分变电站站内设备维护检修作业专业分界点不能很清晰地划分，现场跨专业作业情况经常存在。由于不同专业的作业人员对设备整体的熟悉程度不一，因此现场作业风险比较难控制。例如，变电站内在运中设备一次部分停电，二次部分不一定在停电状态，有可能电流电压回路还在带电，当一次专业人员对此类一次已停电的设备开展相应维护工作时，在无法判别二次回路是否已停电的情况下，会造成设备短路及接地情况，严重的会出现人身伤害、设备损坏及产生电网危害的情况。作业人员在作业面存在交叉时，缺乏技术和经验支撑，同样存在作业风险。现在常用的标示牌、警示标签往往局限在通用，而没有针对性。此外，现场作业人员风险意识不足，直接导致存在跨专业风险的作业出现不可控的场景，导致安全问题发生。

2 设 计

（1）每个变电站电气设计不一样，单凭通用模板去识别跨专业风险不符合现场实际需要，必须满足现场实际设备需要。

（2）仅按照需要开展作业才开展风险辨识做法被动，各专业的作业任务清单及关键作业任务都是原来固有的，可以根据这些作业任务清单和关键任务结合现场提前识别出跨专业风险模型，按照风险定级。

（3）根据跨专业风险导致的后果建立一个风险评级体系，以区别不受控导致后果的严重性，并且以文字、灯光、声音媒介对作业人员进行提醒。

（4）监控系统根据用途分为5个组成部分：定义系统、触发系统、信号系统、显示输出系统级电源及通信系统。图1为近场周界智能警示监控系统结构图。

图1 近场周界智能警示监控系统结构图

2.1 定义系统

根据设备类型、设备覆盖的任务清单、存在风险、可能引发的后果形成一个评级体系，根据使用现场不同对象切换模式。根据使用的场景不同，形成不同的使用方案。

2.1.1 编号定义

根据设备类型、存在风险、专业分界的编号原则，形成编制规则，形成数据库，用于给装置定义编号。

2.1.2 设备类型

根据变电站内设备类型，一次设备定义为E01，二次设备定义为E02。

2.1.3 风险等级

根据存在风险可引发的后果进行定义，可多个定义同时存在，本设计可标识三个风险定义并存，具体如下。

（1）引发事故事件：引发事故D（Danger）；引发事件A（Alarm）。

（2）是否引发人身伤害：是H（Hurt）；否N/A。

（3）是否引发设备损坏：是（B）Broken；否N/A。

2.1.4 专业管理所属

变电一次专业管理为P（Primary）；变电二次专业管理为S（Secondary）；站端自动化专业为A（Automation）；输电专业管理为L（Line）；其他为O（Other）。

2.1.5 专业界面

跨专业界面定义为Y，非跨专业界面定义为N。

2.1.6 编号举例

图2为编号定义规划图。例如，220 kV断路器机构箱01：E01-DAB-P-Y-01；220 kV母线差动保护屏01：E02-DAB-P-Y-01。

图2 编号定义规划图

2.2 触发系统

触发原理采用双采集来源触发，即热能+超声波。

2.2.1 超声波测距

本系统利用超声波回波原理测定靠近物体与测定物的距离。根据电力系统安全规程，安全作业距离最低电压等级10 kV为0.7 m，本设计就根据此规定，超声波测距触发装置认定人体靠近开展作业距离为小于0.7 m。（可根据使用者实际需要进行重新定义）

2.2.2 热能采集

用于判定临近环境物体是否为生物，本设计针对人的作业过程及环境使用，所以不考虑动物类邻近模式，不考虑动物类体温补偿。人体正常温度为35～37 ℃，以25 ℃环境温度为设计标准，触发温度取30 ℃，可根据现场四季气候变化取温度补偿值。热能采集媒介采用射线红外线采集物体表面温度以区别人体及非人体。

2.2.3 触发、确认停止

触发：本设计定义以上两个条件满足后，10 s触发，启动信号系统及显示输出系统，发出警示信息，并利用显示输出系统开出，延续下一步需要的动作及功能；10 s内离开测定物，采集测量重置，停止触发计时，重新实时采集。

确认停止：触发警示信息现场作业人员确认风险控制措施已确认，由作业人员确认，按确认按钮停止发出信号。

超声波测距及红外测温同时无测量数据读取为0，而且5 min内无新采集数据，停止发出信号，重新进入采集模式。触发系统工作流程如图3所示。

2.3 信号系统

信号系统负责反映设备的运行状态及动作状态。

信号由两部分组成：视觉告警、听觉告警。

视觉告警：按状态指示灯的功能分为电源指示灯、正常灯、告警灯，三者组成视觉感知的告警。

听觉告警：根据不同的设备类型、潜在的作业风险，播放出语音警示信息。例如，根据定义系统定义的设备，对应的语音提示信息：“XXX设备属于XXX风险设备，必须做好XXXXX控制措施才能开展作业，请注意！措施确认请复位！”

图3 触发系统工作流程

2.4 显示输出系统

显示输出系统负责控制显示屏以及开出外部设备功能。

根据现场实际需要，定义告警信息并在装置达到动作要求下以液晶LCD显示。根据现场实际需要，定义告警信息并在装置达到动作要求下启动其他外在设备。

2.5 电源及通信系统

电源及通信系统为监控系统提供工作电源，以及对外传输工作信息。

电源分为内部工作电源和外部工作电源。其中内部工作电源是供给系统定义、触发系统、信号系统及显示输出系统正常工作状态所需要电源。外部工作电源是维持警示系统整体正常工作所需，也是内部工作电源的减压源。

通信系统采用无线与有线联络方式，作用是将现场数据上传远端或云端。

3 优 点

本文的监控系统可根据现场不同设备类型、管辖分解以及错误作业产生的后果定义不同的设备组别，实用性广；根据双触发原理确认是否人来开展作业任务，既能提前识别、提前警示，又能避免误报。此外，根据场景不同，监控系统使用的电源可选择性强，续航时间长。监控系统有就地与现场检查机制，能监控设备运行情况，有问题能及时处理。

4 结 论

本文设计的监控系统可应用于110～500 kV变电站内户内及户外场所重要回路箱柜、端子排的警示提醒；可根据现场实际要求变更警示对象：电流回路（带点运行、和电流）、电压回路、跳闸回路以及其他重要回路的文字、语音信息。本文设计的监控系统安装、调试简单，使用方便，并且拥有自主产权，利于推广生产及应用。