南通市海安縣供電公司 陳曉云

關(guān)于智能型高壓試驗安全防護體系的研究

南通市海安縣供電公司 陳曉云

鑒于高壓電氣試驗的安全考量，在分析當前試驗防護方法不足基礎(chǔ)上，提出一種智能型防護體系。首先進行功能需求分析，定位為主動型防護；其次作總體架構(gòu)勾勒，確定基于紅外觸發(fā)機制；再次進行關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)計；最后就應(yīng)用效果進行分析。實踐表明，智能型試驗安防體系可大大提升試驗安全性，宜適當推廣。

高壓試驗；安全防護；紅外觸發(fā)

高壓試驗是電力運維和電力建設(shè)的必備環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)安防體系以安全圍欄為硬件、以監(jiān)護人員為管控，總體呈現(xiàn)被動式防護特點[1]。這種防護模式對于簡單試驗(如10kV開關(guān)耐壓測試)適應(yīng)，但不太滿足大型試驗(如母線試驗)的要求(會有視覺死角)[2]。另外，伴隨勞務(wù)外包的擴散，非電力系統(tǒng)編制人員參與高壓試驗的情況將不斷增多，這給安全管控帶來新問題。為改善以上問題，需要在現(xiàn)有安規(guī)框架下，依托智能化技術(shù)，開發(fā)新型試驗安放體系，實現(xiàn)靈活防護、遠距離防護和主動防護。

1 需求分析

當前針對高壓試驗的安全管控措施主要為：①借助安全圍欄、繩等可見實物設(shè)定試驗區(qū)域，并懸掛適當數(shù)量警示牌。②采用熒光綠警示帶對試驗區(qū)作圈定，輔之以安全標識牌。顯然，以上方式具有成本低、布置易等優(yōu)點，但缺點也明顯：①高度依賴現(xiàn)場人員的安全意識，安全隱患的不確定程度高；②警示手段單一(基本依靠視覺)；③對監(jiān)護人員的數(shù)量要求高。

在厘清不足之后，結(jié)合文獻[2]研究成果，提出以下需求：①新型防護體系應(yīng)能根據(jù)試驗現(xiàn)場的實際情況設(shè)定不同形狀的試驗區(qū)域(不再限于長方形)，單邊布防距離可在0-50m內(nèi)任意調(diào)節(jié)；②防護體系應(yīng)與試驗電源相關(guān)聯(lián)，一旦“察覺”異常將主動切斷試驗電源；③要以多種形式作協(xié)同報警，防止單一模式的失效。此外，考慮到智能化需求，要求新型防護體系須集成電氣量采集、環(huán)境狀態(tài)顯示等功能，以簡化試驗準備工作。

2 總體架構(gòu)

基于紅外線具備方向性好、對人體無傷害等優(yōu)勢，考慮以基于光束遮斷感應(yīng)原理的紅外線圍欄來替代傳統(tǒng)圍欄[3]。原理構(gòu)思見圖1所示。導讀：①圍欄的一端為發(fā)射器，負責紅外線發(fā)射；②另一端為受光器，負責紅外線接收；③當有物體穿越紅外輻射區(qū)，由于光線被遮斷而使受光器的感受信號出現(xiàn)變動，這樣就可產(chǎn)生報警。

圖1 紅外線圍欄構(gòu)思

圖2 紅外圍欄與實體圍欄的配合

當然，考慮到實體防護的需要，最好將紅外圍欄與傳統(tǒng)圍欄相配合(見圖2所示)，這樣就進一步增強防護效果。

在確立以上關(guān)鍵思路后，再考慮溫濕度顯示、電氣量采集等訴求，最后形成圖3所示的總體架構(gòu)。

圖3 新型試驗安防體系總體架構(gòu)

圖4 紅外信號的處理

3 關(guān)鍵部分設(shè)計

在本項目的研究中，牽涉到幾個關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)，下面逐一作闡述。

（1）紅外信號的比較與隔離。理論上，紅外避障傳感器能根據(jù)有無障礙物而分別輸出高、低電平，但考慮到監(jiān)測范圍與信號強度之間的不對等，為保證信號處理單元能“截取”準確的指示信號，擇定以LM358為核心的電壓比較器和電壓跟隨器來達成信號的放大、比較等目的，見圖4。

（2）紅外信號鎖存。為保證異物進入紅外輻射區(qū)時紅外設(shè)備產(chǎn)生的高電平信號能驅(qū)動相關(guān)繼電器，需要對該信號作鎖存處理以維持持續(xù)響應(yīng)。因此設(shè)計如圖5所示電路。

圖5 紅外信號鎖存

（3）紅外對射裝置響應(yīng)時間的確立。在高試環(huán)境下，電磁干擾是不可避免的，為消除遲報和漏報，必須設(shè)定合理的響應(yīng)時間。一般以l0m/s作為最短遮光時間計算中的穿越速度(參考)[6]。不失一般性，假定人的寬度為20cm，則在參考速度下的最短遮斷時間就是20ms。因此，在本項研究中可將遮斷時間設(shè)定為20ms，即：“感受”到紅外光被遮斷達20ms，則判定為異物進入高試場所，啟動報警；當遮斷時間不足20ms，則認為是隨機干擾。

4 應(yīng)用分析

在完成設(shè)備開發(fā)和測試后，供電公司進行了實際使用，并對使用情況作技術(shù)比對，具體為：①系統(tǒng)投入后，因無須攜帶溫濕度計、電纜盤等小物件(系統(tǒng)為一箱式裝配)，使得試驗準備效率提升20%；②系統(tǒng)投入后，參試人員由平均5～8人下降為2～4人，降幅50%；③因系統(tǒng)高集成性，使試驗用時下降20%。

5 結(jié)語

本文設(shè)計的智能型高壓試驗安全防護系統(tǒng)以紅外觸發(fā)為依托，變被動型防護為主動型防護，大大提升了電氣高壓試驗的效率和安全性，適合推廣。

[1]金雍奧,曲金秋,周志昊等．變電設(shè)備高壓試驗安全防護措施[J]．電氣技術(shù),2015,42(5)：85-87．

[2]徐光潔,賈楠,袁朝暉．一種新型電力高壓智能安全監(jiān)護裝置研究[J]．機電信息,2013,384(30)：136-137．

[3]錢錫穎,舒建華．新型高壓試驗安全防護裝置設(shè)計分析[J]．機電信息,2012,321(3)：114-115．

陳曉云（1970—），江蘇南通人，大專，海安供電公司電氣工程設(shè)計人員。