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(中國國網(wǎng)福建技培中心，福建泉州，362000)

1 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對電力的依賴也越來越強(qiáng)，電網(wǎng)的安全運(yùn)行非常重要，我國每年因電力事故造成的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡不計(jì)其數(shù)，總結(jié)造成的原因是安全意識淡薄，違規(guī)操作等。為減少和避免安全事故發(fā)生，安全報(bào)警裝置的應(yīng)用能夠很大程度的降低安全事故發(fā)生的概率[1,2,3,4]。

從電網(wǎng)安全運(yùn)行的安全性來考慮，為了能夠有效避免檢修及用電檢查人員誤入開關(guān)柜帶電間隔的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)一種開關(guān)柜誤入帶電間隔報(bào)警裝置，通過該裝置能夠有效提示開關(guān)柜在手車?yán)龊?，上觸頭或下觸頭依然帶電的情況下，檢修人員進(jìn)入開關(guān)柜時(shí)，給予聲光信號提醒，防止操作人員誤入帶電間隔時(shí)的輔助報(bào)警提示。

2 設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)本裝置的目的是提供一種開關(guān)柜誤入帶電間隔報(bào)警裝置，該裝置具備紅外檢測及帶電檢測的功能，防止作業(yè)人員誤入帶電間隔，以此為依據(jù)實(shí)現(xiàn)上述目的，制定以下設(shè)計(jì)方案。

2.1 開關(guān)柜誤入帶電間隔報(bào)警裝置組成模塊設(shè)計(jì)

基于裝置的功能要求，裝置主要包含控制模塊、開關(guān)柜、帶電檢測模塊、手車位置檢測模塊、誤入間隔檢測模塊、通信模塊、語音模塊等。其中控制臺包括柜體、觸摸顯示器、操作鍵盤、電源總開關(guān)、電流檢測保護(hù)模塊、急停按鈕、電源指示等。觸摸顯示器安裝在柜體最上方，觸摸顯示器配備紅外觸摸屏可以通過觸摸的方式操作設(shè)備。操作鍵盤安裝在控制臺表面上，操作鍵盤為金屬架體，右側(cè)配置觸摸鼠標(biāo)，代替普通鼠標(biāo)的功能。電源總開關(guān)安裝在柜體的下部，控制整個(gè)裝置的電源。電流檢測保護(hù)模塊對整個(gè)裝置進(jìn)行過流保護(hù)，包括電流互感器和電流繼電器。其中電流互感器檢測電流的大小，當(dāng)電流值達(dá)到設(shè)定值時(shí)電流繼電器動(dòng)作，斷開設(shè)備的電源，起到過流保護(hù)的作用。電源指示燈用來指示設(shè)備是否帶電。

2.1.1 組成模塊的作用

(1)帶電檢測模塊用來檢測開關(guān)柜上觸頭、下觸頭是否帶電，主要有電場強(qiáng)度檢測模塊、無線傳輸模塊組成，其特征在于該模塊安裝在觸頭附近，檢測觸頭是否帶電，并把信息經(jīng)過處理后通過無線傳輸模塊傳遞給控制模塊。

(2)手車位置檢測模塊檢測手車觸頭是否分開、手車是否被拉出等，主要有開關(guān)量檢測模塊、位置傳感器、信號處理模塊、無線傳輸模塊等組成；所述開關(guān)量檢測模塊用來檢測手車觸頭是否分開；所述位置傳感器用來檢測手車的位置，并把位置信息傳遞給信號處理模塊，處理后通過無線傳輸模塊傳遞給計(jì)算機(jī)。

(3)誤入間隔檢測模塊檢測操作人員是否誤入帶電間隔，主要有光幕傳感器、信號處理模塊、無線傳輸模塊等組成；光幕傳感器用來檢測操作人員是否進(jìn)入帶電間隔，并將信息送給信號處理模塊，將信息處理后通過無線傳輸模塊傳遞給控制模塊。

(4)通信模塊完成檢測模塊與計(jì)算機(jī)之間的通信，把各種狀態(tài)傳遞給計(jì)算機(jī)，主要有無線發(fā)射模塊、無線接收模塊組成；無線發(fā)射模塊完成各種采集信號的發(fā)射，采集信號經(jīng)過處理后送給無線發(fā)射模塊，通過無線模塊來發(fā)送；無線接收模塊用來接收發(fā)射模塊發(fā)送的信息，接收后通過串口傳遞給計(jì)算機(jī)。

(5)聲光提示系統(tǒng)用來模擬誤入帶電間隔時(shí)的后果，主要有強(qiáng)光模擬裝置、煙霧模擬裝置、觸電提示模塊；強(qiáng)光模擬裝置用來模擬誤入帶電間隔后信號強(qiáng)烈提醒；觸電體驗(yàn)?zāi)K用來進(jìn)行觸電提醒。

(6)語音模塊用來進(jìn)行語音提示、模擬短路時(shí)的爆炸聲。語音提示的功能是當(dāng)操作人員剛進(jìn)入帶電間隔時(shí)，語音提示“有電危險(xiǎn)，請勿進(jìn)入”。爆炸聲的功能是，當(dāng)操作人員繼續(xù)進(jìn)入帶電間隔時(shí)會發(fā)出短路時(shí)的放電聲、爆炸聲等。

上述裝置可以檢測開關(guān)柜手車是否拉出，開關(guān)的上觸頭、下觸頭是否帶電，操作人員是否進(jìn)入帶電間隔，并且具備強(qiáng)烈的信號提醒及觸電提醒功能。

2.2 開關(guān)柜誤入帶電間隔報(bào)警裝置的控制原理

2.2.1 裝置控制原理

開關(guān)柜誤入帶電間隔報(bào)警裝置的控制原理圖如圖1所示。其中狀態(tài)檢測模塊用于檢測各種工作狀態(tài)，包含帶電檢測、手車位置檢測、誤入間隔檢測。帶電檢測用來檢測開關(guān)柜上觸頭、下觸頭是否帶電。手車位置檢測主要用于檢測手車觸頭是否分開、手車是否被拉出；誤入間隔檢測用于檢測操作人員是否誤入帶電間隔。狀態(tài)檢測模塊把檢測到的信息經(jīng)過處理后通過無線遙控發(fā)射系統(tǒng)和無線遙控接收系統(tǒng)傳遞給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)相應(yīng)的狀態(tài)做出分析判斷，確定是否有誤入帶電間隔狀況出現(xiàn)，并把指令傳送給事故觸發(fā)模塊，由聲光觸發(fā)模塊控制事提示裝置產(chǎn)生相應(yīng)信號提示。

圖1 控制原理框圖

2.2.2 帶電檢測原理

帶電檢測模塊主要包含電場強(qiáng)度檢測裝置、信號處理模塊、無線通信模塊和PC機(jī)，檢測原理如圖2所示。

圖2 帶電檢測原理圖

電場強(qiáng)度檢測裝置安裝在上觸頭、下觸頭附近，當(dāng)觸頭帶電時(shí)檢測出電場信號，經(jīng)過信號處理模塊處理后通過無線發(fā)射模塊來傳送到PC機(jī)，最后PC機(jī)接收到信號后進(jìn)行分析判斷，以確定上觸頭、下觸頭是否帶電。

2.2.3 手車位置檢測原理

手車位置檢測原理如圖3所示。手車位置檢測首先需要檢測手車觸頭是否被拉開，通過手車的輔助觸頭來檢測，手車的常閉觸頭接在檢測模塊上，當(dāng)手車?yán)鰰r(shí)常閉觸頭動(dòng)作，來判斷手車觸頭是否分開。手車是否被拉出通過光幕傳感器來檢測，在手車?yán)龅奈恢冒惭b3組光幕傳感器，當(dāng)手車?yán)鰰r(shí)相對應(yīng)的光幕傳感器動(dòng)作，并且拉出的位置不同有不同的光幕傳感器動(dòng)作，以此來判斷手車?yán)龅奈恢谩z測模塊把檢測到的信號經(jīng)過處理后通過無線的方式傳遞給PC機(jī)，PC機(jī)經(jīng)過分析發(fā)出相應(yīng)的指令。

2.2.4 誤入帶電間隔檢測原理

圖3 手車位置檢測原理圖

圖4 誤入帶電間隔檢測原理圖

誤入帶電間隔原理如圖4所示。操作人員誤入帶電間隔檢測是通過光幕傳感器來檢測，在帶電間隔的位置安裝3組光幕傳感器，當(dāng)操作人員進(jìn)入帶電間隔時(shí)相對應(yīng)的光幕傳感器動(dòng)作，并且進(jìn)入間隔不同位置有不同的光幕傳感器動(dòng)作，以此來判斷操作人員在帶電間隔中的位置。檢測模塊把檢測到的信號經(jīng)過處理后通過無線的方式傳遞給PC機(jī)，PC機(jī)經(jīng)過分析發(fā)出相應(yīng)的指令。

3 結(jié)束語

為了電網(wǎng)的安全運(yùn)行，降低因電力事故造成的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，提高操作人員的安全意識，減少違規(guī)操作，安裝報(bào)警裝置能夠很大程度的降低安全事故發(fā)生概率。所設(shè)計(jì)誤入帶電間隔報(bào)警裝置具備了帶電檢測、手車位置檢測、誤入間隔檢測的功能。裝置將檢測到的信息通過無線傳輸模塊反饋至PC機(jī)，通過程序的分析，給出相應(yīng)的強(qiáng)烈的報(bào)警信號。該裝置的應(yīng)用在電力行業(yè)將有廣泛的應(yīng)用。