變配電站二次屏門安措智能布置系統*

黃 超，鐘 顯，李付勤

（國家電網常德供電公司，湖南 常德415000）

引言

進入21 世紀以來，工業迅猛發展，繼而帶動了電力系統的快速發展，變電站二次屏作為一次設備保護系統，對變電站設備的穩定運行起著至關重要的作用。

國家電網公司《電力安全工作規程（變電站和發電廠電氣部分）》第10 章第8 條規定“在全部或部分帶電的運行屏（柜）上進行工作時，應將檢修設備與運行設備前后以明顯的標志隔開”[1]，目前，為了規范檢修人員的作業現場，大多采取在運行二次屏粘貼“禁止開啟，有人工作”紅布幔和在工作屏設置“在此工作”標示牌的安措。然而，紅布幔的粘貼僅限于警示作用，無法閉鎖運行屏，檢修人員仍然有誤開或者私自開啟屏門的可能。且對于220kV 變電站，二次屏較多，非檢修屏前后門全部粘貼紅布幔存在很大難度，有時紅布幔粘貼數量多達近兩百塊，且運維人員二次安措設置過于繁瑣，增加了運維人員的作業難度，需加以改進。

按目前的管理機制，二次屏運維管理工作中存在著各種安全隱患[2-3]，具體表現為以下幾個方面：

檢修人員誤開屏門，可能造成運行安全事故[4]；維護和檢修后漏關屏門；屏門機械鎖容易卡澀、損壞，機械鎖鑰匙管理混亂等，導致機械鎖無法起到有效閉鎖作用；對于電話許可工作，工作人員存在誤開或者私自開啟屏門的可能；檢修人員臨時起意，私自開啟屏門進行非報務檢修等。

以上問題都是因為二次屏門不可有效監視和控制原因導致，存在不同程度的安全隱患，將會嚴重影響電網的穩定可靠運行。

為了增強變電站二次屏門實時監控的可靠性，確保變電運維工作的安全性，同時提高安全措施布置效率，本文設計一套基于電磁鎖裝置的變電站二次屏門安措智能布置系統，可隨時就地或遠程控制、顯示二次屏狀態。系統支持屏門的多種開啟方式，增加顯示的準確性，降低勞動強度，系統可取代人工布置的大量安全措施，能夠精準地檢測屏門開閉狀態，并可就地或遠程顯示，防止屏門漏關閉。

1 二次屏安全措施布置現狀

目前的二次屏門基本都采用機械鎖，以國網常德供電公司變電運維室所轄變電站為例，220kV 變電站一般為90 面左右的二次屏，110kV 變電站一般為40 面左右。而大部分變電站運行年限較長，站內二次屏機械鎖容易卡澀且損壞較多，鎖具鑰匙大部分已遺失，檢修作業時，機械鎖已經不能作為閉鎖的安措手段。

變電站二次屏柜安全措施布置[5-8]方法主要有以下幾種：

（1）在二次屏門上粘貼具有警示語的紅布條，該方法需要兩個人配合，耗時長且效率低下，紅布條不具備絕緣性能，會存在一定的風險。

（2）用自帶磁鐵的盤式警示帶，該方法也具有耗時耗力的缺點，磁鐵對玻璃的吸附性較差，也導致警示帶不能牢固的粘貼到二次屏門上。

（3）卷軸式可伸縮保護屏標示牌：該標示牌取用簡單，相比于前兩種方法來說提高了工作效率，但這三種方法都不能實時可靠的監控二次屏柜的狀態，不能及時的反饋給維修人員現場信息，且只能通過現場作業人員開啟二次屏門，開門方式比較單一。

針對上述對二次屏門機械鎖及目前二次屏門安全措施布置方法的不足，基于以下5 點要求，本文設計了一套基于電磁鎖裝置的變電站二次屏門安措智能布置系統。

（1）屏門可靠閉鎖，可控制開啟。

（2）實時可靠的監控二次屏門的狀態。

（3）減少二次屏柜安全措施布置的時間，從而縮短設備停電檢修所需時長，同時降低工作人員的工作強度。

（4）提高二次屏柜安全措施布置時的安全性。

（5）多種二次屏門開啟方式，減少不便。

2 基于電磁鎖裝置的二次屏門安措智能布置系統

該系統采用智能屏門電磁鎖裝置，變電站中心監控平臺和現場監控平臺不僅可以實時監控到電磁鎖的工作狀態而且可以對其控制，控制二次屏門的開啟和關閉，關閉時可靠閉鎖，并將電磁門的開合狀態顯示在顯示屏上，其系統示意圖如圖1 所示。

屏門通過加裝電磁鎖，達到可靠閉鎖的目的。

圖1 基于電磁鎖裝置的二次屏門安措智能布置系統

變電站二次屏門通過機械鎖開啟。屏門中間可裝設顯示器，機械鎖下方可裝刷卡區，變電站中心監控平臺和現場監控平臺安裝集中控制顯示器，接入電磁鎖信號，實現遠程控制和顯示。添加電磁鎖裝置后如圖2 所示。屏門右上方為新增電磁鎖，采用暗裝結構，無需改變屏門結構。屏門中間為屏門狀態顯示器，關閉顯示“運行設備”，開啟顯示“在此工作”，機械鎖下方為刷卡開鎖區。

圖2 二次屏前裝置設計圖

門禁系統控制終端主要由LCD，CAN 及門禁組成，其系統示意圖如圖3。

圖3 門禁系統控制終端示意圖

智能屏門電磁鎖裝置采用電磁門鎖實現，在屏門內部設置主控制器CPU，在屏柜門上安裝彩色顯示屏，CPU通過傳感器檢測屏門的開閉狀態，針對同一機柜的前后門，電磁門鎖、屏門狀態檢測傳感器、工作狀態顯示屏、讀卡器等都設置了兩套，分別管控機柜的前后門。正常運行工況下，前后屏門的彩色顯示屏顯示“運行設備”，屏門開啟時，相應的顯示屏顯示“在此工作”。屏門狀態傳感器通過檢測屏門的開閉狀態信號，并進行相應的處理，如屏門狀態正常時，不做處理，檢測到屏門狀態不正常時，通過相應的故障報警設備進行系統報警，當人工介入恢復正常狀態時，報警信號消除。系統通過控制電磁鎖線圈的通斷控制電磁鎖的動作，實現屏門的開啟與閉鎖。系統通過讀卡器接收相應的非接觸卡片信號，通過卡片的ID 信息等進行相應的處理，如果該卡片已經獲得開門授權，則操作電磁鎖線圈進行相應屏門的開門操作，否則不做處理。控制器系統通過通訊接口與現場監控平臺通信，從而可以實現遠程的開關屏門及屏門狀態的檢測與顯示。

該二次屏門安措智能布置系統能實現以下四種功能：（1）前后LCD 顯示屏柜的狀態（正常運行或檢修）及柜門開關的狀態（開或關）。（2）變電站主控室集中控制開啟、控制中心遠程開啟二次屏門。（3）可通過刷卡實現本地控制柜門開關。（4）實現CAN 總線對終端實施監控。

屏門有3 種具體開啟方式：（1）二次屏刷卡開鎖；（2）主控室的集中控制顯示器開鎖；（3）遠程開鎖。

3 系統設計與實物展示

3.1 系統原理設計

基于電磁鎖裝置的變電站二次屏門安措智能系統的原理圖如圖4 所示，系統統一采用DC-12V 電源，由門禁電源AC220-DC12/5A 提供；CPU 采用STM32F103 系列。采集器與終端設備之間的通信網絡由CAN 總線搭建，采集器與pc 端通信是串口通信。

圖4 系統原理圖

3.2 整體系統實物圖

4 結束語

通過集中控制顯示器、屏門刷卡控制電磁鎖，實現屏門開啟，在二次屏門顯示器和集中控制顯示器上顯示二次屏的狀態，可隨時監控二次屏狀態。檢修作業時可近控或遠控開門，不需要設置大量紅布幔和“在此工作”標示牌，二次安措可自動布置。電磁鎖閉鎖可靠，工作人員無法誤開啟或者私自開啟，杜絕安全隱患。顯示器隨時監控二次屏狀態，不會漏關屏門。提高了工作人員的工作效率，增強了操作的安全性，具有很強的推廣價值。