變電站二次安措布置系統的設計

楊 杰，應丹紅

（國網浙江省電力有限公司檢修分公司，浙江 杭州311232）

變電站繼保小室內的二次設備柜的安全措施，目前仍舊采用人工手動布置的方式。這種方式在工作的效率上以及準確率上都有所欠缺，容易引起安全隱患。本文設計一套安全措施布置系統，在確保準確性的前提下，提高工作效率，解決存在的不安全點，確保現場工作能安全有效的完成。

1 系統總體結構

1.1 系統需求分析

目前，變電站現場針對二次屏的安全措施主要采用人工方式，根據工作票的要求在工作屏前后放置“在此工作”標示牌，在相鄰運行屏前后掛運行紅布。這種安全措施布置方式存在以下幾點不足：

安全措施的布置人工完成，在涉及的屏柜多，需要放置的標示牌和運行紅布數量多，消耗人力和時間，工作的效率低下，占用較多人力資源，影響其他工作的及時開展；

在涉及屏柜和安措布置多、工作現場較為混亂的時候，以及布置好的安全措施尤其是“在此工作”標示牌放置的位置容易被改變，繼而造成安全措施布置不正確、不完整；

現場工作班組、人員、工作屏較多時，人員對自己的工作地點不熟悉時，容易走錯間隔。

針對上述的不足，以及變電站無人化背景下，在二次屏柜安全措施布置的需求主要有以下幾點：

工作人員可以后臺[1]進行二次安全措施的布置和回收，無需人員到現場手動一一布置；

現場二次屏柜安全措施的狀態能及時反饋至后臺便于工作人員檢查。同時布置的安全措施不能被現場人員隨意變動；

現場有相關的提示信息，便于工作人員準確找準自己工作的地點，避免走錯間隔。

1.2 通信方式

無線通信較有線通信有著布線少、組網簡單、擴展性強等優點。但為了避免對繼電保護設備的影響，本文繼電保護小室內仍采用有線通信方式。

鑒于通信距離、通信設備數量以及各設備間的通信方式等，在本文中采用RS-485串行總線標準。RS-485的通信距離從幾十米到上千米時。RS-485方式構成的多機通信系統采用主從式結構，由主機控制多個從機，從機之間不直接聯系，信息交換必須通過主機轉發。

ModBus通信協議其標準、開發和免費等特點，支持數千種工業智能儀器儀表廠家數據通信，同時支持多種通信接口RS232、RS85、TTL、光纖和無線等方式，協議公開、格式通俗易懂，廣泛應用于多種工業自動化領域。因此，在有線通信接口采用RS-485，同時采用Modbus通信協議進行數據傳輸，能很好地滿足本文中相關需求。

低功耗廣域網（LPWAN）具備廣覆蓋、低功耗、低成本、等特點逐漸得到廣泛應用，其中，低功耗局域網無線標準LoRa在無線數據傳輸具有低功耗、長距離等特點，能很好適應變電站面積較大、位置較偏僻等特點。同時，LoRa數據傳輸可以不通過運營商的網絡，實現數據私密性。因此，在本文中小室控制單元與后臺的通信方式采用LoRa通信方式。

1.3 系統功能結構

在本文中提出一種基于遠程控制的二次屏柜安措布置系統[2]，該系統主要由以下幾部分構成：

安裝于屏頂的標示牌投射裝置，可將符合國網要求的“在此工作”標示投射于屏前后的地面上，警示工作人員按要求在規定的屏進行工作；安裝于各個屏的電動紅布幔，其控制單元可根據指令驅動電機進行紅布幔的放下和收起；安裝于各個屏頂用于顯示相關工作負責人姓名、工作票編號等內容的顯示屏裝置；安裝于各小室用于控制投射裝置、電動紅布幔以及數據傳輸的現場控制單元；數據集中器，作為各終端和后臺數據傳輸的中轉裝置；遠程監控后臺，用于控制現場安全措施布置以及進行查詢等相關操作。

系統結構如圖1所示。安裝于小室的現場控制單元通過LoRa基站與遠程后臺進行數據通信，接收遠程后臺指令以及返回現場安全措施布置的狀態信息。

圖1 二次屏柜安全措施布置系統結構圖

2 現場控制單元

由于小室內二次屏柜數量較多，因此將現場控制單元劃分為2部分：小室控制單元。用于與接收后臺傳來的指令和將指令下送至二次屏控制單元，以及將二次屏控制單元反饋回來的安全措施布置的狀態傳送回后臺。二次屏控制單元。用于接收小室控制單元傳送的指令、控制投射燈、紅布幔、液晶顯示屏，并將投射燈、紅布幔以及液晶顯示屏的狀態發送至小室控制單元[3]。

投射燈的開啟可通過繼電器進行控制[4]；紅布幔放下和收起動作可采用小型電機驅動來進行控制；液晶顯示屏的顯示則主要由LED顯示屏控制器來控制其開啟關閉、顯示的內容以及內容的顏色（工作屏顯示白色，運行屏顯示紅色），如圖所示。

圖2 現場控制單元結構示意圖

現場控制單元的工作原理：小室控制單元接收到后臺傳送來的控制指令后，通過現場總線將需要開啟的二次屏的投射燈以及投射標示發送到指定的二次屏控制單元，二次屏控制單元接收到指令后控制繼電器以及小型電機控制投射燈開啟和投射要求的標示，將控制的結果反饋給小室控制單元，由小室控制單元發送給后臺。

3 后臺設計

考慮到使用的便捷性，在本設計中采用電腦端和移動端2種連接方式，可在電腦后臺或者手機直接進行相關設置和查看。遠程后臺主要實現以下幾個功能：根據工作要求，在電腦端或手機端設置相關二次屏的投射燈和紅布幔的狀態；二次屏柜的圖形化界面顯示，便于進行相關操作；顯示現場二次屏柜投射燈和紅布幔狀態；可根據現場的屏位圖以及工作屏的位置，尤其是在不同工作有交叉的時候（比如其中一個工作的相鄰運行屏是其他工作的工作屏），能夠根據設定的規則，自動計算出相關二次屏的需要的安全措施。該系統的使用可以很好的解決現場混亂造成的安全措施被改變的問題，提高工作效率和現場安全措施布置的可靠性。