黃 超，鐘 顯，李付勤

（國(guó)家電網(wǎng)常德供電公司，湖南 常德415000）

引言

進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，工業(yè)迅猛發(fā)展，繼而帶動(dòng)了電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，變電站二次屏作為一次設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)變電站設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。

國(guó)家電網(wǎng)公司《電力安全工作規(guī)程（變電站和發(fā)電廠電氣部分）》第10 章第8 條規(guī)定“在全部或部分帶電的運(yùn)行屏（柜）上進(jìn)行工作時(shí)，應(yīng)將檢修設(shè)備與運(yùn)行設(shè)備前后以明顯的標(biāo)志隔開(kāi)”[1]，目前，為了規(guī)范檢修人員的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，大多采取在運(yùn)行二次屏粘貼“禁止開(kāi)啟，有人工作”紅布幔和在工作屏設(shè)置“在此工作”標(biāo)示牌的安措。然而，紅布幔的粘貼僅限于警示作用，無(wú)法閉鎖運(yùn)行屏，檢修人員仍然有誤開(kāi)或者私自開(kāi)啟屏門(mén)的可能。且對(duì)于220kV 變電站，二次屏較多，非檢修屏前后門(mén)全部粘貼紅布幔存在很大難度，有時(shí)紅布幔粘貼數(shù)量多達(dá)近兩百塊，且運(yùn)維人員二次安措設(shè)置過(guò)于繁瑣，增加了運(yùn)維人員的作業(yè)難度，需加以改進(jìn)。

按目前的管理機(jī)制，二次屏運(yùn)維管理工作中存在著各種安全隱患[2-3]，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

檢修人員誤開(kāi)屏門(mén)，可能造成運(yùn)行安全事故[4]；維護(hù)和檢修后漏關(guān)屏門(mén)；屏門(mén)機(jī)械鎖容易卡澀、損壞，機(jī)械鎖鑰匙管理混亂等，導(dǎo)致機(jī)械鎖無(wú)法起到有效閉鎖作用；對(duì)于電話許可工作，工作人員存在誤開(kāi)或者私自開(kāi)啟屏門(mén)的可能；檢修人員臨時(shí)起意，私自開(kāi)啟屏門(mén)進(jìn)行非報(bào)務(wù)檢修等。

以上問(wèn)題都是因?yàn)槎纹灵T(mén)不可有效監(jiān)視和控制原因?qū)е拢嬖诓煌潭鹊陌踩[患，將會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

為了增強(qiáng)變電站二次屏門(mén)實(shí)時(shí)監(jiān)控的可靠性，確保變電運(yùn)維工作的安全性，同時(shí)提高安全措施布置效率，本文設(shè)計(jì)一套基于電磁鎖裝置的變電站二次屏門(mén)安措智能布置系統(tǒng)，可隨時(shí)就地或遠(yuǎn)程控制、顯示二次屏狀態(tài)。系統(tǒng)支持屏門(mén)的多種開(kāi)啟方式，增加顯示的準(zhǔn)確性，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，系統(tǒng)可取代人工布置的大量安全措施，能夠精準(zhǔn)地檢測(cè)屏門(mén)開(kāi)閉狀態(tài)，并可就地或遠(yuǎn)程顯示，防止屏門(mén)漏關(guān)閉。

1 二次屏安全措施布置現(xiàn)狀

目前的二次屏門(mén)基本都采用機(jī)械鎖，以國(guó)網(wǎng)常德供電公司變電運(yùn)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(yùn)行年限較長(zhǎng)，站內(nèi)二次屏機(jī)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(yè)時(shí)，機(jī)械鎖已經(jīng)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(mén)上粘貼具有警示語(yǔ)的紅布條，該方法需要兩個(gè)人配合，耗時(shí)長(zhǎng)且效率低下，紅布條不具備絕緣性能，會(huì)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）用自帶磁鐵的盤(pán)式警示帶，該方法也具有耗時(shí)耗力的缺點(diǎn)，磁鐵對(duì)玻璃的吸附性較差，也導(dǎo)致警示帶不能牢固的粘貼到二次屏門(mén)上。

（3）卷軸式可伸縮保護(hù)屏標(biāo)示牌：該標(biāo)示牌取用簡(jiǎn)單，相比于前兩種方法來(lái)說(shuō)提高了工作效率，但這三種方法都不能實(shí)時(shí)可靠的監(jiān)控二次屏柜的狀態(tài)，不能及時(shí)的反饋給維修人員現(xiàn)場(chǎng)信息，且只能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員開(kāi)啟二次屏門(mén)，開(kāi)門(mén)方式比較單一。

針對(duì)上述對(duì)二次屏門(mén)機(jī)械鎖及目前二次屏門(mén)安全措施布置方法的不足，基于以下5 點(diǎn)要求，本文設(shè)計(jì)了一套基于電磁鎖裝置的變電站二次屏門(mén)安措智能布置系統(tǒng)。

（1）屏門(mén)可靠閉鎖，可控制開(kāi)啟。

（2）實(shí)時(shí)可靠的監(jiān)控二次屏門(mén)的狀態(tài)。

（3）減少二次屏柜安全措施布置的時(shí)間，從而縮短設(shè)備停電檢修所需時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)降低工作人員的工作強(qiáng)度。

（4）提高二次屏柜安全措施布置時(shí)的安全性。

（5）多種二次屏門(mén)開(kāi)啟方式，減少不便。

2 基于電磁鎖裝置的二次屏門(mén)安措智能布置系統(tǒng)

該系統(tǒng)采用智能屏門(mén)電磁鎖裝置，變電站中心監(jiān)控平臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控平臺(tái)不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)控到電磁鎖的工作狀態(tài)而且可以對(duì)其控制，控制二次屏門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，關(guān)閉時(shí)可靠閉鎖，并將電磁門(mén)的開(kāi)合狀態(tài)顯示在顯示屏上，其系統(tǒng)示意圖如圖1 所示。

屏門(mén)通過(guò)加裝電磁鎖，達(dá)到可靠閉鎖的目的。

圖1 基于電磁鎖裝置的二次屏門(mén)安措智能布置系統(tǒng)

變電站二次屏門(mén)通過(guò)機(jī)械鎖開(kāi)啟。屏門(mén)中間可裝設(shè)顯示器，機(jī)械鎖下方可裝刷卡區(qū)，變電站中心監(jiān)控平臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控平臺(tái)安裝集中控制顯示器，接入電磁鎖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和顯示。添加電磁鎖裝置后如圖2 所示。屏門(mén)右上方為新增電磁鎖，采用暗裝結(jié)構(gòu)，無(wú)需改變屏門(mén)結(jié)構(gòu)。屏門(mén)中間為屏門(mén)狀態(tài)顯示器，關(guān)閉顯示“運(yùn)行設(shè)備”，開(kāi)啟顯示“在此工作”，機(jī)械鎖下方為刷卡開(kāi)鎖區(qū)。

圖2 二次屏前裝置設(shè)計(jì)圖

門(mén)禁系統(tǒng)控制終端主要由LCD，CAN 及門(mén)禁組成，其系統(tǒng)示意圖如圖3。

圖3 門(mén)禁系統(tǒng)控制終端示意圖

智能屏門(mén)電磁鎖裝置采用電磁門(mén)鎖實(shí)現(xiàn)，在屏門(mén)內(nèi)部設(shè)置主控制器CPU，在屏柜門(mén)上安裝彩色顯示屏，CPU通過(guò)傳感器檢測(cè)屏門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)，針對(duì)同一機(jī)柜的前后門(mén)，電磁門(mén)鎖、屏門(mén)狀態(tài)檢測(cè)傳感器、工作狀態(tài)顯示屏、讀卡器等都設(shè)置了兩套，分別管控機(jī)柜的前后門(mén)。正常運(yùn)行工況下，前后屏門(mén)的彩色顯示屏顯示“運(yùn)行設(shè)備”，屏門(mén)開(kāi)啟時(shí)，相應(yīng)的顯示屏顯示“在此工作”。屏門(mén)狀態(tài)傳感器通過(guò)檢測(cè)屏門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)信號(hào)，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，如屏門(mén)狀態(tài)正常時(shí)，不做處理，檢測(cè)到屏門(mén)狀態(tài)不正常時(shí)，通過(guò)相應(yīng)的故障報(bào)警設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)報(bào)警，當(dāng)人工介入恢復(fù)正常狀態(tài)時(shí)，報(bào)警信號(hào)消除。系統(tǒng)通過(guò)控制電磁鎖線圈的通斷控制電磁鎖的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)屏門(mén)的開(kāi)啟與閉鎖。系統(tǒng)通過(guò)讀卡器接收相應(yīng)的非接觸卡片信號(hào)，通過(guò)卡片的ID 信息等進(jìn)行相應(yīng)的處理，如果該卡片已經(jīng)獲得開(kāi)門(mén)授權(quán)，則操作電磁鎖線圈進(jìn)行相應(yīng)屏門(mén)的開(kāi)門(mén)操作，否則不做處理?？刂破飨到y(tǒng)通過(guò)通訊接口與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控平臺(tái)通信，從而可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的開(kāi)關(guān)屏門(mén)及屏門(mén)狀態(tài)的檢測(cè)與顯示。

該二次屏門(mén)安措智能布置系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)以下四種功能：（1）前后LCD 顯示屏柜的狀態(tài)（正常運(yùn)行或檢修）及柜門(mén)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)（開(kāi)或關(guān)）。（2）變電站主控室集中控制開(kāi)啟、控制中心遠(yuǎn)程開(kāi)啟二次屏門(mén)。（3）可通過(guò)刷卡實(shí)現(xiàn)本地控制柜門(mén)開(kāi)關(guān)。（4）實(shí)現(xiàn)CAN 總線對(duì)終端實(shí)施監(jiān)控。

屏門(mén)有3 種具體開(kāi)啟方式：（1）二次屏刷卡開(kāi)鎖；（2）主控室的集中控制顯示器開(kāi)鎖；（3）遠(yuǎn)程開(kāi)鎖。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)物展示

3.1 系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)

基于電磁鎖裝置的變電站二次屏門(mén)安措智能系統(tǒng)的原理圖如圖4 所示，系統(tǒng)統(tǒng)一采用DC-12V 電源，由門(mén)禁電源AC220-DC12/5A 提供；CPU 采用STM32F103 系列。采集器與終端設(shè)備之間的通信網(wǎng)絡(luò)由CAN 總線搭建，采集器與pc 端通信是串口通信。

圖4 系統(tǒng)原理圖

3.2 整體系統(tǒng)實(shí)物圖

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)集中控制顯示器、屏門(mén)刷卡控制電磁鎖，實(shí)現(xiàn)屏門(mén)開(kāi)啟，在二次屏門(mén)顯示器和集中控制顯示器上顯示二次屏的狀態(tài)，可隨時(shí)監(jiān)控二次屏狀態(tài)。檢修作業(yè)時(shí)可近控或遠(yuǎn)控開(kāi)門(mén)，不需要設(shè)置大量紅布幔和“在此工作”標(biāo)示牌，二次安措可自動(dòng)布置。電磁鎖閉鎖可靠，工作人員無(wú)法誤開(kāi)啟或者私自開(kāi)啟，杜絕安全隱患。顯示器隨時(shí)監(jiān)控二次屏狀態(tài)，不會(huì)漏關(guān)屏門(mén)。提高了工作人員的工作效率，增強(qiáng)了操作的安全性，具有很強(qiáng)的推廣價(jià)值。