一種控制保護系統二次設備的智能安全防護裝置

［摘 要］對變電站二次設備進行維護檢修時，運行人員需要對壓板、空開等二次設備進行人工核對確認，自動化程度低，工作任務繁重。文章介紹了一種控制保護系統二次設備的智能安全防護裝置，由現場硬件、智能控制、網關、后臺服務器等聯合組成智能安措系統，通過后臺小程序一鍵完成智能鎖布防撤防的功能，利用后臺管理系統即時接收告警信息并進行告警管理和設備管理，在運行設備和施工設備之間形成一道可靠的智能防線。該裝置提高了人員的工作效率，降低了保護設備的誤動風險，為電力系統的安全穩定運行提供了重要保障。

［關鍵詞］變電站；保護裝置；二次設備；智能安措

［中圖分類號］TM77 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）03–0094–03

1 二次設備防誤操作現狀

長期以來，繼保班組進行保護裝置的維護定檢時，運行人員需要根據工作票內容，將同一保護屏內的無關設備進行隔離。常用的方法是利用黃色警示帶覆蓋住與工作無關的壓板、空開、操作把手、端子排等。但黃色警示帶隔離效果不佳，存在掉落風險，且警示帶有粘性，拆除時極易殘留污漬。整個過程靠運行人員純手工操作，工程量大，容易觸碰到設備連線或設備本身上，影響電氣回路，造成設備損壞或誤動作。特別是在無人值班站，電話下達許可方式的普及，運行人員更加難以把控現場情況。

2 二次設備智能安措系統

2.1 系統整體架構設計

如圖1 所示，智能安措系統主要分為4 個模塊：前端硬件、智能安措網關、系統后臺、微信小程序。其中，安措網關通過TCP Socket 與后臺服務器建立連接通道，用于數據交互；后臺服務器提供一個API接口，用于微信小程序的賬號驗證及項目數據同步。而硬件的狀態信息則由網關通過433 信號和Wi-Fi 信號同步給系統后臺，實現對現場二次設備的監視。

2.2 硬件設計

控制保護系統二次設備的智能安全防護裝置的硬件部分由屏蔽罩和智能鎖兩部分構成，鎖固定在屏蔽罩上。材料選取透明亞克力板，在保證了材料強度的同時，也不會影響對設備的觀察。根據二次設備的不同，設計了多種長度尺寸的屏蔽罩，并且屏蔽罩之間可以進行連接，保證可以適應不同的長度，最長支持2 m 的屏蔽。屏蔽罩外形依據所保護電氣設備外形的結構設計，中間鏤空，采用靈活擋板來保護需要保護的設備，如圖2 所示。當外部觸碰到屏蔽罩時，將觸發智能鎖3D 傳感器告警。

2.2.1 屏蔽罩設計

保護測控屏內的二次設備主要分為壓板、空開、端子排、操作把手等。由于壓板在布局上的高度密集性，所以圍蔽上通常以排為單位，將不同排的壓板作為一個整體進行隔離。屏蔽罩上有一個個鏤空小孔，適配有相同尺寸的可拆卸擋板，對非工作區域形成遮擋。屏蔽罩整體采用磁吸固定在智能安全防護裝置上，不與二次設備接觸，保證了設備和人身的安全。同時，磁吸強度經過測試，完全能承受住屏蔽罩自身重力或正常外力干擾，杜絕了屏蔽罩由于外界因素掉落的風險。

針對空開位置的不同，對柜內與柜外的空開屏蔽罩進行了區分，柜外空開本身就處于一個凹槽內，屏蔽罩可制作成平面，減少空間的消耗。而柜內空開的屏蔽罩則與壓板類似。端子排是二次線路連接的區域，線路密度大，且直接裸露在外界，極易產生脫線、觸電等危險，其屏蔽則是以長度作為量化，對非工作端子整體圍蔽，使外界無法觸碰到二次接線。操作把手是保護測控的控制機構，相對其他裝置較為獨立，使用單個的小型屏蔽罩就可實現隔離。

2.2.2 智能鎖設計

智能鎖是實現監控功能的關鍵裝置，外殼上貼有不同的二維碼進行區分，并設置了3 個小燈便于觀測智能鎖狀態，如圖3 所示，通過觀察小燈的顏色和閃爍頻率可識別所處的狀態。指示燈狀態見表1。

智能鎖能實時感應屏蔽罩的狀態，當屏蔽罩或擋板被人為移動時，智能鎖將會震動，告警指示燈閃爍同時發出警報聲，提醒現場工作人員觸碰到無關設備。并且智能鎖還會將告警傳送給后臺，告知運行人員正有人觸碰運行設備，使得運行人員可以及時前往查看，避免事故的發生。

2.3 軟件設計

為了實現現場布防和后臺監視，將智能安措的控制軟件分為以下兩個部分。

（1）后臺管理系統（圖4），用于項目管理、設備狀態管理、用戶權限管理及日志管理，在后臺系統可以對智能安措裝置進行實時管控。

（2）可以在移動設備上進行操作，通過微信小程序掃一掃智能鎖上的二維碼，實現對二次設備的快速設防與撤防。項目創建時會自動生成一個版本號，此版本號會根據項目變動而更改。后臺會將此版本號發布至項目相關的安措網關，由網關通過433 信號同步至前端設備上。當用戶使用小程序通過藍牙連接前端設備時，會讀取設備上的版本號與小程序緩存的版本號進行比對，如果一致才允許小程序對設備進行布防/ 撤防操作。

3 裝置的實際應用

3.1 應用情況

以某變電站為例，引入智能安全防護裝置之前，繼保室的安全措施全由人工完成，時常發生隔離措施掉落的問題，日常工作需要運行人員定期巡視監督，加重了工作任務。在智能安全防護裝置試運行后，完成了現場與后臺的數據關聯，將所有試點的二次設備屏蔽罩狀態在監視界面集中顯示，現場有任一安全措施遭到破壞，后臺主機同步發出告警，提醒運行人員前往查看，成功解決了以往安全措施難以監測的難題。

試運行期間，安全措施的完整率為100%，后臺信號的正確率為100%，二次設備的誤操作率為0。數據表明，該裝置的可靠性高，穩定性良好。試驗過程中成功實現了裝置的預期效果，對電力系統的穩定運行和運行人員的減負起到了積極的作用。

3.2 性能分析

（1）智能鎖與屏蔽罩一體化設計，結構簡單，防護更為靈敏可靠，當外部觸碰到屏蔽罩時，可立即觸發告警。

（2）屏蔽罩有多種尺寸大小，可以滿足不同的工作需求，并且屏蔽罩可以進行級聯，實現全方位、最大化防護。而且屏蔽罩采用透明材質，能夠清晰辨識壓板名稱，使用后不會遮擋其他設備，不會產生像傳統標識牌阻礙工作開展的現象。

（3）智能安措系統采用人工智能及物聯網技術，采用三制式網關，使報警及防護功能更快、更智能、更規范、更安全。

（4）系統操作日志在服務器進行記錄存檔，可作為將來事件回溯的參考依據。

4 結束語

智能安全防護裝置的應用成功解決了二次設備難以統一管理的缺點，通過技術手段將現場設備狀態實時回傳到后臺，提高了運維效率，節省了大量人力資源。同時，智能安全防護裝置形成了全封閉硬質防護，不僅布防簡單，而且避免了誤碰或誤操作，安全性得到了有效保障。擅自變更現場安措時系統也將會記錄和提醒，增強了安措的可靠性。而且整個布防過程不會觸碰到二次設備，杜絕了因操作失誤造成設備誤動的風險。在后續的研究中，可對后臺界面和小程序做進一步優化，使之更加簡潔明了，以便大范圍的推廣。

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