王育松 聶德志 紀松旭 吳曉露 王黎錠

（廣東電網(wǎng)有限責任公司潮州供電局）

0 引言

多數(shù)電廠或開關站配電裝置的帶電部分隔離使用簡單的金屬網(wǎng)門加掛機械鎖模式，工作人員在繁忙的工作狀態(tài)中可能會出現(xiàn)走錯間隔的情況［1］?，F(xiàn)有技術中的報警設備也無法對走錯人員給予提示，安全隱患較大。在此背景下，研究一種開關屏柜狀態(tài)警示裝置具有必要性，利用其自動播報功能進行開關屏柜工作狀態(tài)語音提醒，可避免作業(yè)人員誤入間隔。

1 作業(yè)人員誤入帶電間隔原因

電力作業(yè)人員誤入帶電間隔原因總結有兩種，分別為人為因素和設備因素［2］。

人為因素：當需要檢修某個間隔，就要對其斷電，其它間隔不斷電。但是，由于在工作中作業(yè)人員安全責任心不強，思想及注意力分散且在操作或工作中監(jiān)護不到位，未嚴格按照安全技術規(guī)范進行操作或工作，總是容易走進相鄰的帶著電的間隔，這樣就會發(fā)生觸電事故。

設備因素：設備標示不清、無可靠閉鎖、無安全警示及可靠的隔離措施。目前開關屏柜過于相似且多，且沒有相關提示，操作人員在重新返回對應間隔時需要確定間隔具體位置，存在走錯開關屏柜的安全隱患，一旦走錯帶電間隔，后果不堪設想。

基于此，為了保證工作人員能在離開工作范圍后，重新返回工作間隔時能快速準確地確定間隔名稱及間隔狀態(tài)，本文研制了一種屏柜狀態(tài)警示裝置，即便操作人員臨時離開工作位置，回來時也能聽到語音播報且亮燈提示，防止其走錯間隔。不但提高了工作效率，降低工作失誤率，同時該裝置安裝使用簡單方便，能很好地推廣使用。

2 基于人性化操作的屏柜警示裝置構成

本項目研制的接近保護屏柜自動播報間隔裝置，采用紅外傳感器技術，結合時間參數(shù)設定，進行實時的語音播報。顯示燈屏主要由MCU主控電路、顯示電路、聲音報警電路、復位電路、485通信電路、鍵盤電路等組成。鍵盤電路主要有測試鍵、消音鍵和確認鍵，按鍵安裝在燈屏面板上，測試鍵用于燈屏自檢，消音鍵是當工作人員聽到聲音報警時，查看報警位置，按消音鍵使聲音報警停止，按確認鍵排除故障。燈屏可根據(jù)不同程序設定多種顯示方式，裝置背面設有強力磁貼，能穩(wěn)固地固定在保護柜間隔上方（也可以根據(jù)實際情況多種方案固定）［3］。在設置完成并安裝本裝置后，當操作人員暫時離開間隔并重新返回時，可在間隔前短暫停留幾秒鐘，如果是在該間隔工作，裝置則會自動語音播報并亮燈提醒。短暫停留的目的是為了避免有人經過就提醒，并且該裝置可設置間歇性播放，如3min或5min播放一次警示語，并亮燈提醒，可避免由于長時間播報使操作人員分心而導致工作失誤等。主控室內配有報警器、語音播放器，保護屏柜內設有紅外線傳感器和門框壓力傳感器，主控室語音播放器可以與保護室語音播放器相連接。運維檢修人員在巡檢前先于語音播報系統(tǒng)確定需要巡視的保護屏柜，一旦運維檢修人員誤入其他間隔系統(tǒng)，裝置可以對其進行及時制止，防止因誤碰、誤動運行設備而引發(fā)事故。

3 開關屏柜警示裝置的紅外探測原理

基于人性化操作考慮的開關屏柜警示裝置主要采用紅外探測原理，紅外探測的背后是紅外熱成像技術的成熟運用。在量子力學的理論體系中，任何物體在常溫下都會因自身的分子和原子無規(guī)則的運動，產生熱能。運動愈劇烈的分子和原子，其對外輻射出的能量就愈大；反之，其輻射的能量就愈?。?］。紅外熱成像技術最早是應用于軍事和科學探索領域，理論上認為，只要溫度高于絕對零度（－273℃）的物體，都會輻射出紅外線，工程師就利用這一特性，將物體發(fā)熱部位產生的輻射功率信號通過光電紅外探測器轉換成電信號，最終形成物體相對應的熱像圖。目前電力開關屏柜種類繁多，分布范圍廣，設備的運行狀態(tài)檢修壓力較大，引入紅外成像技術用于電力設備運行狀態(tài)探測具有積極意義。紅外成像根據(jù)設備熱狀態(tài)分布情況判斷設備運行狀態(tài)，給出診斷建議。紅外成像具有不停運、不接觸、遠距離、直觀對設備熱狀態(tài)進行成像的優(yōu)勢，可真實再現(xiàn)設備運行狀態(tài)及其溫度分布情況，幫助工作人員診斷設備狀態(tài)，明確設備隱患缺陷。目前，在人工智能技術的輔助下，紅外熱成像技術應用更為成熟與廣泛，特別是應用于開關屏柜警示裝置設計，借助紅外探測技術給出的準確反饋，使得電力檢修在不停電的情況下變得自動高效。

4 基于人性化操作的屏柜警示裝置功能設定

基于人性化操作的屏柜警示裝置是針對電氣操作人員，在實際操作過程中，為了避免事故的發(fā)生，有針對性地進行操作演練，防止帶負荷分／合隔離開關，防止誤分／誤合斷路器，防止接地開關處于閉合狀態(tài)時，分合斷路器、負荷開關，防止在帶電時誤合接地開關，防止誤入帶電室。在操作演練過程中，錯誤操作時會有聲光提示，讓操作人員能更直觀、簡潔、方便地知道錯誤發(fā)生的位置／步驟，及時糾正，該裝置主要有四大功能設定［5］。

4.1 溫濕度控制單元

該單元是針對各種電氣開關柜內部自動化控溫、除濕而設計開發(fā)的一種自動化儀表，對溫度過高、過低引起的各種元件使用壽命縮短或由于濕度過高而引起的爬電、閃絡事故等各種故障能有效地監(jiān)測和預防。裝置實時檢測環(huán)境的溫濕度，自動啟動和停止柜內加熱器，以調節(jié)環(huán)境溫濕度，且具備判斷檢測加熱器回路斷線報警功能。

4.2 高壓帶電顯示單元

該單元適用于額定電壓為3～35kV、額定頻率為50Hz的系統(tǒng)上，可與各類高低壓開關柜配套，也可以直接與隔離開關、接地開關配套，組成具有帶電顯示裝置功能的組合式高壓元件。高壓帶電顯示單元既能反映回路帶電狀況，又可與電磁鎖配合，實現(xiàn)強制閉鎖開關手柄、閥門等，還可將三相帶電的情況通訊給后臺主機，增強了其智能化和自動化程度。帶電顯示與強制閉鎖回路受同一高壓信號控制，但電路系統(tǒng)又相互獨立，互不干擾。在高壓A、B、C三相均無運行電壓時，閉鎖部分才解鎖；當A、B、C三相任意一相有運行電壓時，閉鎖部分都會可靠閉鎖。

4.3 語音播報提示單元

基于人性化操作的屏柜警示裝置主控室內有主控室報警器、語音播話器，保護室內則設有紅外線傳感器、門框壓力傳感器、邏輯處理器。上述傳感器、播話器、處理器有效連接。當紅外線傳感器感應到運維檢修人員打開保護屏柜柜門時，及時發(fā)出信號輸送到邏輯處理器中，邏輯處理器輸入端加以運算。此時，安裝于保護屏柜柜門把手上的壓力傳感器接收到信息并給出反饋指令，一旦運維檢修人員碰觸柜門把手，感應信號迅速反饋到邏輯處理器輸入端加以運算，并及時與語音播報系統(tǒng)中需要巡視的保護柜對比。如果對比一致，邏輯處理器輸出端不傳送啟動指令；如果對比不一致，邏輯處理器傳送啟動指令，并啟動主控室的報警器和室內報警器。通過報警提示運維人員及時停止操作，這種語音提示系統(tǒng)運行簡單，使用方便，運維人員在巡檢前只需要在語音播報系統(tǒng)中確定需要巡視的保護屏柜。一旦運維檢修人員走錯間隔，系統(tǒng)自動發(fā)出提示并制止其行為，可避免因誤碰誤動運行設備而引發(fā)事故，同時督促運維檢修人員規(guī)范操作。

4.4 智能操控及模擬顯示單元

該單元適用于中置柜、手車柜、固定柜、環(huán)網(wǎng)柜等多種開關柜，能夠完全取代現(xiàn)有的一次回路模擬圖、斷路器分合閘狀態(tài)指示、接地開關指示及彈簧儲能指示等。除可顯示開關分合狀態(tài)外，還可判斷開關小車是否處于試驗位置或工作位置，并進行顯示。

5 基于人性化操作的屏柜警示裝置應用效益

某供電局為防止作業(yè)人員誤入間隔，研發(fā)并推廣基于人性化操作的屏柜警示裝置。在開關屏柜側面定制機組號碼，多角度、多方位防止作業(yè)人員走錯間隔。當作業(yè)人員進入間隔，屏柜警示裝置發(fā)出聲光控制指令，信號控制中心識別需要進行操作的開關屏柜。信號終端獲取聲光控制指令后，發(fā)出指示燈亮的指令，并給出語音信號。當工作人員打開開關屏柜門后，信號終端控制揚聲器給出相應的語音信號。如某某開關柜允許／禁止操作，開關屏柜頂部的指示燈發(fā)出紅色信號，提醒作業(yè)人員此為非操作間隔，如果發(fā)出綠色信號，表示該間隔為待操作間隔，通過智能提示、語音播報，防止作業(yè)人員走錯間隔。在運維結束后，所有開關屏柜轉變?yōu)榻共僮鳡顟B(tài)?；谌诵曰僮鞯钠凉窬狙b置借助紅綠燈光、語音播報使得運維人員能快速識別間隔，提高操作的規(guī)范性與安全性。

開關柜智能操控裝置JZY-KG功能強大，用于3～35kV戶內開關柜，適用于中置柜、手車柜、固定柜、環(huán)網(wǎng)柜等多種開關柜，可取代傳統(tǒng)開關柜的一次回路模擬、帶電顯示器、自動加熱除濕控制器、斷路器分合閘按鈕等元件，具備了斷路器分合閘狀態(tài)指示、儲能指示、接地開關指示、手車位置指示、智能語言防誤提示等功能。開關柜智能操顯裝置是針對目前中壓系統(tǒng)開關技術發(fā)展而開發(fā)設計的一種多功能智能化開關模擬綜合動態(tài)指示裝置，主要應用于電壓等級為0.1～40.5kV的各種戶內開關柜。產品集中指示一次回路模擬狀態(tài)、手車位置、隔離刀位置、接地刀位置、開關狀態(tài)、操作機構儲能狀態(tài)；帶有高壓帶電指示、帶電閉鎖輸出、自動加熱除濕、實時數(shù)字顯示溫濕度值及加熱器故障監(jiān)測、超高溫報警并強制停止加熱、智能語音防誤提示、紅外人體感應、柜內電氣接點在線測溫、RS485通信接口等多種功能，簡化了開關柜面板設計，美化了部局，完善了開關狀態(tài)指示功能和安全性能。該裝置能監(jiān)控電氣設備運行狀態(tài)、保障變電設備的可靠運行，分析并改進電能質量參數(shù)，確保電能質量滿足用電設備安全需求。通過數(shù)據(jù)分析設備參數(shù)，優(yōu)化電氣資產配置，支持本地化及云化部署，具有靈活可擴展的系統(tǒng)架構，支持多用戶訪問，使用戶數(shù)據(jù)安全隔離。

6 結束語

基于人性化操作的屏柜警示裝置同時具有可靠性高、抗干擾能力強、壽命長、體積小、實用性高、多路擴展性能強、安裝方便等特點。能夠實時有效地對開關屏及關聯(lián)設備各種異常情況進行監(jiān)測并及時報警，為電網(wǎng)的安全可靠運行提供有力保障，具有良好的應用價值和廣闊的市場前景。