一種開關柜誤入帶電間隔報警裝置的設計

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(中國國網福建技培中心，福建泉州，362000)

1 引言

隨著國民經濟的不斷發展，人們對電力的依賴也越來越強，電網的安全運行非常重要，我國每年因電力事故造成的財產損失和人員傷亡不計其數，總結造成的原因是安全意識淡薄，違規操作等。為減少和避免安全事故發生，安全報警裝置的應用能夠很大程度的降低安全事故發生的概率[1,2,3,4]。

從電網安全運行的安全性來考慮，為了能夠有效避免檢修及用電檢查人員誤入開關柜帶電間隔的現象，設計一種開關柜誤入帶電間隔報警裝置，通過該裝置能夠有效提示開關柜在手車拉出后，上觸頭或下觸頭依然帶電的情況下，檢修人員進入開關柜時，給予聲光信號提醒，防止操作人員誤入帶電間隔時的輔助報警提示。

2 設計方案

設計本裝置的目的是提供一種開關柜誤入帶電間隔報警裝置，該裝置具備紅外檢測及帶電檢測的功能，防止作業人員誤入帶電間隔，以此為依據實現上述目的，制定以下設計方案。

2.1 開關柜誤入帶電間隔報警裝置組成模塊設計

基于裝置的功能要求，裝置主要包含控制模塊、開關柜、帶電檢測模塊、手車位置檢測模塊、誤入間隔檢測模塊、通信模塊、語音模塊等。其中控制臺包括柜體、觸摸顯示器、操作鍵盤、電源總開關、電流檢測保護模塊、急停按鈕、電源指示等。觸摸顯示器安裝在柜體最上方，觸摸顯示器配備紅外觸摸屏可以通過觸摸的方式操作設備。操作鍵盤安裝在控制臺表面上，操作鍵盤為金屬架體，右側配置觸摸鼠標，代替普通鼠標的功能。電源總開關安裝在柜體的下部，控制整個裝置的電源。電流檢測保護模塊對整個裝置進行過流保護，包括電流互感器和電流繼電器。其中電流互感器檢測電流的大小，當電流值達到設定值時電流繼電器動作，斷開設備的電源，起到過流保護的作用。電源指示燈用來指示設備是否帶電。

2.1.1 組成模塊的作用

(1)帶電檢測模塊用來檢測開關柜上觸頭、下觸頭是否帶電，主要有電場強度檢測模塊、無線傳輸模塊組成，其特征在于該模塊安裝在觸頭附近，檢測觸頭是否帶電，并把信息經過處理后通過無線傳輸模塊傳遞給控制模塊。

(2)手車位置檢測模塊檢測手車觸頭是否分開、手車是否被拉出等，主要有開關量檢測模塊、位置傳感器、信號處理模塊、無線傳輸模塊等組成；所述開關量檢測模塊用來檢測手車觸頭是否分開；所述位置傳感器用來檢測手車的位置，并把位置信息傳遞給信號處理模塊，處理后通過無線傳輸模塊傳遞給計算機。

(3)誤入間隔檢測模塊檢測操作人員是否誤入帶電間隔，主要有光幕傳感器、信號處理模塊、無線傳輸模塊等組成；光幕傳感器用來檢測操作人員是否進入帶電間隔，并將信息送給信號處理模塊，將信息處理后通過無線傳輸模塊傳遞給控制模塊。

(4)通信模塊完成檢測模塊與計算機之間的通信，把各種狀態傳遞給計算機，主要有無線發射模塊、無線接收模塊組成；無線發射模塊完成各種采集信號的發射，采集信號經過處理后送給無線發射模塊，通過無線模塊來發送；無線接收模塊用來接收發射模塊發送的信息，接收后通過串口傳遞給計算機。

(5)聲光提示系統用來模擬誤入帶電間隔時的后果，主要有強光模擬裝置、煙霧模擬裝置、觸電提示模塊；強光模擬裝置用來模擬誤入帶電間隔后信號強烈提醒；觸電體驗模塊用來進行觸電提醒。

(6)語音模塊用來進行語音提示、模擬短路時的爆炸聲。語音提示的功能是當操作人員剛進入帶電間隔時，語音提示“有電危險，請勿進入”。爆炸聲的功能是，當操作人員繼續進入帶電間隔時會發出短路時的放電聲、爆炸聲等。

上述裝置可以檢測開關柜手車是否拉出，開關的上觸頭、下觸頭是否帶電，操作人員是否進入帶電間隔，并且具備強烈的信號提醒及觸電提醒功能。

2.2 開關柜誤入帶電間隔報警裝置的控制原理

2.2.1 裝置控制原理

開關柜誤入帶電間隔報警裝置的控制原理圖如圖1所示。其中狀態檢測模塊用于檢測各種工作狀態，包含帶電檢測、手車位置檢測、誤入間隔檢測。帶電檢測用來檢測開關柜上觸頭、下觸頭是否帶電。手車位置檢測主要用于檢測手車觸頭是否分開、手車是否被拉出；誤入間隔檢測用于檢測操作人員是否誤入帶電間隔。狀態檢測模塊把檢測到的信息經過處理后通過無線遙控發射系統和無線遙控接收系統傳遞給計算機，計算機根據相應的狀態做出分析判斷，確定是否有誤入帶電間隔狀況出現，并把指令傳送給事故觸發模塊，由聲光觸發模塊控制事提示裝置產生相應信號提示。

圖1 控制原理框圖

2.2.2 帶電檢測原理

帶電檢測模塊主要包含電場強度檢測裝置、信號處理模塊、無線通信模塊和PC機，檢測原理如圖2所示。

圖2 帶電檢測原理圖

電場強度檢測裝置安裝在上觸頭、下觸頭附近，當觸頭帶電時檢測出電場信號，經過信號處理模塊處理后通過無線發射模塊來傳送到PC機，最后PC機接收到信號后進行分析判斷，以確定上觸頭、下觸頭是否帶電。

2.2.3 手車位置檢測原理

手車位置檢測原理如圖3所示。手車位置檢測首先需要檢測手車觸頭是否被拉開，通過手車的輔助觸頭來檢測，手車的常閉觸頭接在檢測模塊上，當手車拉出時常閉觸頭動作，來判斷手車觸頭是否分開。手車是否被拉出通過光幕傳感器來檢測，在手車拉出的位置安裝3組光幕傳感器，當手車拉出時相對應的光幕傳感器動作，并且拉出的位置不同有不同的光幕傳感器動作，以此來判斷手車拉出的位置。檢測模塊把檢測到的信號經過處理后通過無線的方式傳遞給PC機，PC機經過分析發出相應的指令。

2.2.4 誤入帶電間隔檢測原理

圖3 手車位置檢測原理圖

圖4 誤入帶電間隔檢測原理圖

誤入帶電間隔原理如圖4所示。操作人員誤入帶電間隔檢測是通過光幕傳感器來檢測，在帶電間隔的位置安裝3組光幕傳感器，當操作人員進入帶電間隔時相對應的光幕傳感器動作，并且進入間隔不同位置有不同的光幕傳感器動作，以此來判斷操作人員在帶電間隔中的位置。檢測模塊把檢測到的信號經過處理后通過無線的方式傳遞給PC機，PC機經過分析發出相應的指令。

3 結束語

為了電網的安全運行，降低因電力事故造成的財產損失和人員傷亡，提高操作人員的安全意識，減少違規操作，安裝報警裝置能夠很大程度的降低安全事故發生概率。所設計誤入帶電間隔報警裝置具備了帶電檢測、手車位置檢測、誤入間隔檢測的功能。裝置將檢測到的信息通過無線傳輸模塊反饋至PC機，通過程序的分析，給出相應的強烈的報警信號。該裝置的應用在電力行業將有廣泛的應用。