關于智能型高壓試驗安全防護體系的研究

南通市海安縣供電公司 陳曉云

關于智能型高壓試驗安全防護體系的研究

南通市海安縣供電公司 陳曉云

鑒于高壓電氣試驗的安全考量，在分析當前試驗防護方法不足基礎上，提出一種智能型防護體系。首先進行功能需求分析，定位為主動型防護；其次作總體架構勾勒，確定基于紅外觸發機制；再次進行關鍵環節的設計；最后就應用效果進行分析。實踐表明，智能型試驗安防體系可大大提升試驗安全性，宜適當推廣。

高壓試驗；安全防護；紅外觸發

高壓試驗是電力運維和電力建設的必備環節。傳統安防體系以安全圍欄為硬件、以監護人員為管控，總體呈現被動式防護特點[1]。這種防護模式對于簡單試驗(如10kV開關耐壓測試)適應，但不太滿足大型試驗(如母線試驗)的要求(會有視覺死角)[2]。另外，伴隨勞務外包的擴散，非電力系統編制人員參與高壓試驗的情況將不斷增多，這給安全管控帶來新問題。為改善以上問題，需要在現有安規框架下，依托智能化技術，開發新型試驗安放體系，實現靈活防護、遠距離防護和主動防護。

1 需求分析

當前針對高壓試驗的安全管控措施主要為：①借助安全圍欄、繩等可見實物設定試驗區域，并懸掛適當數量警示牌。②采用熒光綠警示帶對試驗區作圈定，輔之以安全標識牌。顯然，以上方式具有成本低、布置易等優點，但缺點也明顯：①高度依賴現場人員的安全意識，安全隱患的不確定程度高；②警示手段單一(基本依靠視覺)；③對監護人員的數量要求高。

在厘清不足之后，結合文獻[2]研究成果，提出以下需求：①新型防護體系應能根據試驗現場的實際情況設定不同形狀的試驗區域(不再限于長方形)，單邊布防距離可在0-50m內任意調節；②防護體系應與試驗電源相關聯，一旦“察覺”異常將主動切斷試驗電源；③要以多種形式作協同報警，防止單一模式的失效。此外，考慮到智能化需求，要求新型防護體系須集成電氣量采集、環境狀態顯示等功能，以簡化試驗準備工作。

2 總體架構

基于紅外線具備方向性好、對人體無傷害等優勢，考慮以基于光束遮斷感應原理的紅外線圍欄來替代傳統圍欄[3]。原理構思見圖1所示。導讀：①圍欄的一端為發射器，負責紅外線發射；②另一端為受光器，負責紅外線接收；③當有物體穿越紅外輻射區，由于光線被遮斷而使受光器的感受信號出現變動，這樣就可產生報警。

圖1 紅外線圍欄構思

圖2 紅外圍欄與實體圍欄的配合

當然，考慮到實體防護的需要，最好將紅外圍欄與傳統圍欄相配合(見圖2所示)，這樣就進一步增強防護效果。

在確立以上關鍵思路后，再考慮溫濕度顯示、電氣量采集等訴求，最后形成圖3所示的總體架構。

圖3 新型試驗安防體系總體架構

圖4 紅外信號的處理

3 關鍵部分設計

在本項目的研究中，牽涉到幾個關鍵的技術環節，下面逐一作闡述。

（1）紅外信號的比較與隔離。理論上，紅外避障傳感器能根據有無障礙物而分別輸出高、低電平，但考慮到監測范圍與信號強度之間的不對等，為保證信號處理單元能“截取”準確的指示信號，擇定以LM358為核心的電壓比較器和電壓跟隨器來達成信號的放大、比較等目的，見圖4。

（2）紅外信號鎖存。為保證異物進入紅外輻射區時紅外設備產生的高電平信號能驅動相關繼電器，需要對該信號作鎖存處理以維持持續響應。因此設計如圖5所示電路。

圖5 紅外信號鎖存

（3）紅外對射裝置響應時間的確立。在高試環境下，電磁干擾是不可避免的，為消除遲報和漏報，必須設定合理的響應時間。一般以l0m/s作為最短遮光時間計算中的穿越速度(參考)[6]。不失一般性，假定人的寬度為20cm，則在參考速度下的最短遮斷時間就是20ms。因此，在本項研究中可將遮斷時間設定為20ms，即：“感受”到紅外光被遮斷達20ms，則判定為異物進入高試場所，啟動報警；當遮斷時間不足20ms，則認為是隨機干擾。

4 應用分析

在完成設備開發和測試后，供電公司進行了實際使用，并對使用情況作技術比對，具體為：①系統投入后，因無須攜帶溫濕度計、電纜盤等小物件(系統為一箱式裝配)，使得試驗準備效率提升20%；②系統投入后，參試人員由平均5～8人下降為2～4人，降幅50%；③因系統高集成性，使試驗用時下降20%。

5 結語

本文設計的智能型高壓試驗安全防護系統以紅外觸發為依托，變被動型防護為主動型防護，大大提升了電氣高壓試驗的效率和安全性，適合推廣。

[1]金雍奧,曲金秋,周志昊等．變電設備高壓試驗安全防護措施[J]．電氣技術,2015,42(5)：85-87．

[2]徐光潔,賈楠,袁朝暉．一種新型電力高壓智能安全監護裝置研究[J]．機電信息,2013,384(30)：136-137．

[3]錢錫穎,舒建華．新型高壓試驗安全防護裝置設計分析[J]．機電信息,2012,321(3)：114-115．

陳曉云（1970—），江蘇南通人，大專，海安供電公司電氣工程設計人員。