變電站常用便攜式電器設備的管理技術探析

李順宇

變電站常用便攜式電器設備的管理技術探析

李順宇

（廣東電網有限責任公司湛江供電局，廣東 湛江 524000）

變電站常用便攜式電器設備在電力生產中的作用不可小覷，但此類設備往往疏于管理，或者管理技術手段落后，存在諸多弊端。以安全工器具管理為例，設計一整套智能安全工器具管理系統，它包括帶指紋鎖的門禁考勤機，記錄開鎖人員；每個安全工器具均放在柜內，柜內每個設備貼有一個RFID標簽，每個設備取/存還會觸動微動開關，實現設備按規定位置存放；安全用具室門口安裝一自帶天線的RFID讀卡器，將掃描到的標簽發送給上位機，即電容觸控一體機，一體機形成出入庫記錄，此記錄保存在網絡服務器上；接地線、驗電筆的取用/歸還過程中，會啟動告警提示或閉鎖電路，實現對接地線、驗電筆的安全管控。此套系統運行良好，其他便攜式電器設備也可以采用此技術管理，提高生產效率及安全運行水平。

安全工器具；RFID；接地線；嵌入式系統

變電站有眾多常用的便攜式電器設備，它們在保障電力安全生產方面的作用不容忽視，常用的便攜式電器設備按安全風險管理體系來劃分，主要有安全工器具、用電設備、測試設備、備品備件、應急裝備等。在實際生產過程中，對這些設備往往缺乏管理或技術手段落后，導致固定資產流失、工作效率低下，嚴重制約著電力事業的發展。

1 變電站常用便攜式設備的現存問題

出入庫記錄單一、繁雜，工作效率低下，紙張浪費嚴重，無法實時查看記錄。安全工器具在領用/歸還前，應填寫《電力安全工器具領用與返還記錄》，每次借出/歸還人工記錄在紙質表格，實際過程中會經常缺少記錄、填寫不規范、嚴重浪費紙張污染環境以及記錄不能實施查看等問題。紙質版安全工器具領用與返還記錄表如圖1所示。

圖1 紙質版安全工器具領用與返還記錄表

設備未定置于上鎖的柜內。設備未按安全風險管理體系的要求全部定置于上鎖的柜內，導致設備資產流失，其中不乏一些貴重的物品，如電腦、平板電腦、紅外成像儀等。

設備未定置放置時，沒有對應提醒、告警。在人員歸還物品時，由于時間倉促或責任心不強，往往未按要求放置，但這些行為沒有相應的語音提醒或告警，導致在查評時成為問題。

缺少設備試驗日期、使用日期到期提醒功能。在測試設備、安全用具的試驗日期、使用日期到期時，沒有相關的提醒，導致使用超期設備，埋下安全隱患。

接地線、驗電筆的管控力度不夠。驗電接地作為保證人員安全工作的重要技術措施，其管控上面存在諸多弊端。如在接地線前需要驗電，并在過程中穿絕緣手套，但有時會出現運行人員到現場后才發現未帶驗電筆或手套的情況，來回往返，延長了停送電時間。更有甚者為圖方便，直接不經驗電就接地，嚴重沖擊著電力安全生產的紅線和底線。

2 問題原因分析

針對以上問題，筆者認為主要有以下原因：①安全風險管理體系的要求精細，但實現方式并未明確要求，變電站常用便攜式設備的管理技術手段落后，導致出入庫記錄人工記錄多且繁雜，一些人員在做相關工作時有抵觸情緒或責任心缺失；②有些設備未存放在上鎖的柜內、便攜式設備未存放在專門的房室內或房室的鎖未得到有效管理；③設備定置只是靠標簽，沒有語音智能提醒，沒有告警、閉鎖功能；④設備試驗日期、使用日期到期通過每月人工檢查發現，在人員未及時檢查時，會發生過期現象；⑤接地線、驗電筆的取用/歸還未得到有效管理，取用地線時，未與關絕緣手套、對應電壓等級的驗電筆相關聯，無相應的告警、閉鎖措施，取用驗電筆時，也沒有需要使用絕緣手套的語音提醒功能。

3 解決對策

將設備放置在上鎖的柜內，柜內在每個設備的放置地點貼標簽，鎖可以是指紋鎖、二維碼鎖或智能考勤鎖。二維碼鎖使用方便，只要人員隨身攜帶手機，掃二維碼，就可以通過遠程或藍牙等方式開鎖。但單純靠此類方式開鎖，實現的功能太簡單，二維碼遠程開鎖可能后臺要收費，后臺給開發新的軟件費用太高，導致廠家往往不愿意修改軟件。藍牙開鎖較二維碼鎖功能相仿，其后臺無需收費，但同樣面臨著后臺不愿意修改軟件的問題。單純的指紋鎖可靠性高，但記錄往往不能在線實時查看。

設備放置時，可采用微動開關、紅外感應電路或RFID標簽加天線技術。紅外對射由于抗干擾能力比較差，一般不采用。RFID標簽加天線，每一個設備的放置格需一個天線，用8通道或12通道的接收天線，每個天線再連接讀卡器，則需要比較多的讀卡器及天線，制作成本比較大。微動開關電路在每個設備的放置處設計一微動開關，微動開關屬點通開關，每取/還一個設備，觸發微動開關動作，微動開關將這一開關量發送給嵌入式系統。嵌入式系統屬一種嵌入到專用對象中的計算機系統[2]，其核心部件為單片機，在設備未按規定放置時，會啟動報警或閉鎖電路。同時單片機輸出至電容觸控一體機顯示相關內容，另外單片機可通過無線、串口、藍牙等通訊方式將信息反饋給后臺管理系統或手機APP，在“智能安全工器具管理系統”中未使用此功能，此功能由一體機實現。

應用RFID超高頻射頻技術，射頻識別技術通過無線電磁波信號進行無接觸的雙向數據通信[2]，將每一個設備貼一個柔性抗金屬RFID標簽，在柜門口安裝一個自帶天線的RFID標簽讀卡器R2000，每次讀取到的標簽傳送給上位機。R2000超高頻RFID讀寫器可讀卡距離在0～5 m，有多種通訊端口可選，采用915M讀頭，一次最多可讀取50個標簽，讀取標簽可采用“主動模式”“應答模式”，項目中采用主動模式。讀卡器與上位機進行數據傳輸，上位機由一個電容觸控一體機構成，它是整個系統的大腦，起交互、顯示、控制等作用。

對接地線、絕緣桿、電容放電棒、驗電筆、絕緣手套、絕緣擋板等這些安全工器具，由于在邏輯上它們有一定的關聯性，比如接地線，需要先拿手套、對應電壓等級的驗電筆，使用驗電筆時也同時需要絕緣手套，這樣才能符合十個規定動作，通過智能安全工器具管理系統識別出要取用的工器具，并對其關聯的工器具取用進行提醒，提高工作效率及安全水平。接地線、驗電筆、絕緣手套的互鎖功能如圖2所示。

設備試驗日期、使用日期可能到期問題。通過最初的臺賬清冊錄入，智能安全工器具管理系統自動跟蹤識別下次試驗日期及使用期限，在到期前半個月至一個月會將相關的信息發送給管理人員，提醒及時處理。

圖2 接地線、驗電筆、絕緣手套的互鎖功能

4 變電站安全工器具管理技術

項目中設計一整套安全工器具管理系統，該套系統安裝在安全工器具室門口，由RFID讀卡器、觸控一體機、考勤機門禁、音響喇叭、攝像頭以及室內每個物品的超高頻射頻標簽、微動開關電路及嵌入式系統組成。

使用指紋考勤機門禁系統，開鎖記錄實時發送給上位機，同時遇到特殊情況也可以遠程開鎖，從而使設備出問題時責任具體到個人。在報警方面，考勤機門禁在有暴力開鎖的情況時會自動啟動報警電路，同時將相關信息發給管理員。項目中指紋考勤機門禁采用得力13704套裝，其功能強大，能較好地與上位機聯系。

應用嵌入式系統，實現對實際取用歸還設備與后臺記錄一致性核查。一致時后臺對應記錄，不一致時現場聲光報警，后臺也報錯。

每次取用/歸還物品時，讀卡器自動掃描RFID標簽，形成記錄，記錄報表的格式完全按照安全風險管理體系模板記錄，在必要時可以直接導出此表格打印，平時檢查人員在一體機或網頁上查看電子版的記錄表即可，如圖3所示。

圖3 一體機或網頁上保存的安全工器具使用/歸還記錄表

一體機內設計有一套智能安全工器具管理系統軟件，該軟件系統自主研發，以便后期維護。目前該軟件已獲得國家軟件著作權，變電站智能安全工器具管理系統的功能主要通過這套軟件實現，其界面如圖4所示。

圖4 智能安全工器具管理系統軟件界面

通過觸控一體機上的智能安全工器具管理系統，對整個出入庫進行管理及監控，一體機自帶或外接的攝像頭對每次取還工具進行拍照留底，并保存一段時間，可追蹤到工器具具體的取用/歸還人員以及未定置放置的人員。外接的攝像頭會實時監控房室內的變化情況，在人員有變動時會自動錄像，該錄像保存在本地或網絡服務器上，起到報警或特殊情況回查的作用。智能安全工器具管理系統軟件也可通過設計典型操作票、工作票的安全措施庫，即在智能安全工器具管理系統上選擇對應的作業類型，就會彈出提示要選擇的安全工具，在出庫不滿足典型的安全措施庫時發出警報，從而進一步提升工作效率和安全運行水平。

此項目在湛江供電局220 kV赤坎巡維中心得到運用，運行人員反映良好，也確實給基層人員減負不少，提高了工作效率，減少了紙張浪費，達到了保護設備固定資產的目的。同時，該項目在麻章供電局湖光供電所的安全工器具、手工具、應急裝備的管理上也有應用，供電所的人員也反饋良好，達到了項目預先設定的目標。

5 智能安全工器具管理技術應用推廣

上述為安全工器具的管理技術，對于其他變電站常用便攜式電器設備，包括用電設備、測試設備、備品備件，甚至是站內生活及辦公用品、五防解鎖管理等也可參考此類實現方法，統一放置，確保設備資產不流失，使用符合安全風險管理體系要求，同時實現智能管理。

6 總結

變電站常用便攜式電器設備管理存在諸多弊端，管理技術滯后于相關規定，急需一種新的技術解決此類問題。本文以變電站安全工器具管理為例，通過一整套智能的安全工器具管理系統硬件及軟件，實現對安全工器具的全過程管控，減少了固定資產遺失，避免重復性的記錄工作，減少紙張浪費。此套系統功能強大，不僅適用于安全工器具的管理，對變電站其他便攜式電器設備也可以使用這個技術。運行經驗表明，此套系統可操作性強，成本較低，在提高工作效率及安全運行水平的方面效果顯著。

［1］許斌.嵌入式系統的應用分析［J］.科技創新導報，2017（27）：130-131.

［2］陳璐.超高頻射頻識別閱讀器的頻譜研究與系統設計［D］.西安：西安電子科技大學，2014.

TM595

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.19.046

2095－6835（2019）19－0113－03

李順宇（1984—），男，福建龍巖人，大學本科，工程師，研究方向為變電運行及檢修、繼電保護。

〔編輯：王霞〕