國(guó)家電網(wǎng)常德供電公司 黃 超 鐘 顯 李付勤

基于變電站二次屏門電磁鎖裝置安施自動(dòng)布置系統(tǒng)。該系統(tǒng)在每一塊門鎖中都安裝智能通信模塊，智能感知屏柜門狀態(tài)并實(shí)時(shí)反饋至調(diào)度中心，調(diào)度中心遠(yuǎn)程控制屏柜門狀態(tài)并根據(jù)實(shí)時(shí)反饋監(jiān)控屏柜門日常運(yùn)維狀態(tài)。本系統(tǒng)通過(guò)上位機(jī)與服務(wù)器建立實(shí)時(shí)通信socket長(zhǎng)連接，上位機(jī)與下位機(jī)之間建立串口通信機(jī)制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的智能感知與實(shí)時(shí)控制。系統(tǒng)在保證變電站運(yùn)維工作安全性的同時(shí)，減少了二次屏門安全措施布置的工作時(shí)間，提高了工作效率。

新世紀(jì)以來(lái)，國(guó)家經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平迅速提升，電網(wǎng)的建設(shè)與穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于社會(huì)發(fā)展及提升人民的幸福生活具有不可代替的作用。變電站是電力系統(tǒng)中不可或缺的部分，二次屏是一種一次設(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條中對(duì)于二次屏日常運(yùn)維中有如下規(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)”。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”紅布幔以及在工作屏設(shè)置“在此工作”標(biāo)示牌等安全措施。此項(xiàng)工作在日常維護(hù)中任務(wù)量重且無(wú)法閉鎖運(yùn)行屏，檢修人員仍然有誤開(kāi)或者私自開(kāi)啟屏門的可能。同時(shí)由于二次屏數(shù)量多，粘貼存在現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，因此急需進(jìn)行改進(jìn)。

二次屏運(yùn)維管理工作中存在以下幾種安全隱患：（1）檢修人員誤開(kāi)屏柜門可能造成運(yùn)行安全事故；（2）維護(hù)和檢修后忘記關(guān)門；（3）傳統(tǒng)機(jī)械鎖容易卡澀、損壞，導(dǎo)致鎖具維修工作量大；（4）機(jī)械鎖鑰匙管理難成體系。

以上存在的不同程度安全隱患疊加效應(yīng)之后將會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。為此設(shè)計(jì)的一種變電站屏柜門遠(yuǎn)程安措布置系統(tǒng)，在確保安全的前提下，可就地或遠(yuǎn)程控制、顯示二次屏狀態(tài)，支持屏門的多種開(kāi)啟方式，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，可取代大量人工安措工作，精準(zhǔn)地感知屏門開(kāi)閉狀態(tài)，強(qiáng)化監(jiān)控調(diào)度中心作用，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)化管理。

1 二次屏安全措施布置現(xiàn)狀分析

國(guó)網(wǎng)常德供電公司的二次屏門基本采用機(jī)械鎖。數(shù)量多、生產(chǎn)廠家不一致、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、運(yùn)行年代久遠(yuǎn)是公司在相關(guān)管理方面面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。且存在如下問(wèn)題：（1）數(shù)量多，220kV變電站有90面左右的二次屏，而110kV變電站也有接近40面。（2）生產(chǎn)廠家不一致，有些鎖甚至無(wú)廠家信息。（3）運(yùn)行時(shí)間久遠(yuǎn)，多已卡澀或損壞。（4）鑰匙遺失嚴(yán)重。故機(jī)械鎖已經(jīng)不能成為有效的安措手段。

目前變電站二次屏柜安全措施布置方法主要有以下幾種：（1）在二次屏門上粘貼具有警示語(yǔ)的紅布條；（2）用自帶磁鐵的盤式警示帶；（3）卷軸式可伸縮保護(hù)屏標(biāo)示牌。這三種方法都不能實(shí)時(shí)的監(jiān)控二次屏柜的狀態(tài)反饋給調(diào)度中心，且只能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員開(kāi)啟二次屏門，開(kāi)門方式比較單一。

針對(duì)上述對(duì)二次屏門機(jī)械鎖及目前二次屏門安全措施布置方法的不足，本文設(shè)計(jì)的一種變電站屏柜門遠(yuǎn)程安措布置系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)。

（1）二次屏門狀態(tài)智能感知；（2）監(jiān)控調(diào)度中心實(shí)時(shí)控制；（3）大大減少日常維護(hù)中安措布置時(shí)間，加快維護(hù)進(jìn)度；（4）提高二次屏的安全性。

2 一種變電站屏柜門遠(yuǎn)程安措布置系統(tǒng)系統(tǒng)

該系統(tǒng)下位機(jī)即智能屏門電磁鎖裝置與上位機(jī)即變電站現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控平臺(tái)采用串口通信，上位機(jī)與監(jiān)控調(diào)度中心采用socket通信實(shí)時(shí)傳輸下位機(jī)狀態(tài)碼并反饋實(shí)現(xiàn)二次屏門狀態(tài)的智能感知與控制，強(qiáng)化了監(jiān)控調(diào)度中心的大腦作用。二次屏門關(guān)閉時(shí)可靠閉鎖，并將電磁門的開(kāi)合狀態(tài)顯示在顯示屏上，其系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 基于電磁鎖裝置的二次屏門安措智能布置系統(tǒng)

變電站二次屏門中間可裝設(shè)顯示器，原機(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。添加電磁鎖裝置后的二次屏前裝置設(shè)計(jì)圖如圖2所示，二次屏后裝置設(shè)計(jì)與此類似。

圖2所示為二次屏前裝置設(shè)計(jì)圖，屏門右上方為新增電磁鎖，采用暗裝結(jié)構(gòu)，無(wú)需改變屏門結(jié)構(gòu)。屏門中間為屏門狀態(tài)顯示器，關(guān)閉顯示“運(yùn)行設(shè)備”，開(kāi)啟顯示“在此工作”，原機(jī)械鎖下方為刷卡開(kāi)鎖區(qū)。

門禁系統(tǒng)控制終端主要由LCD，CAN及門禁組成。

圖2 二次屏前裝置設(shè)計(jì)圖

智能屏門電磁鎖裝置采用電磁門鎖實(shí)現(xiàn)，在屏門內(nèi)部設(shè)置主控制器CPU，在屏柜門上安裝彩色顯示屏，CPU通過(guò)傳感器檢測(cè)屏門的開(kāi)閉狀態(tài)。正常運(yùn)行工況下，屏門的彩色顯示屏顯示“運(yùn)行設(shè)備”，屏門開(kāi)啟時(shí)，相應(yīng)的顯示屏顯示“在此工作”。屏門狀態(tài)傳感器通過(guò)檢測(cè)屏門的開(kāi)閉狀態(tài)信號(hào)，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。如屏門狀態(tài)正常時(shí)，不做處理；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；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)屏門的開(kāi)啟與閉鎖。

3 實(shí)時(shí)控制與智能感知

3.1 系統(tǒng)軟件界面展示

監(jiān)控調(diào)度中心服務(wù)器軟件界面圖3所示。服務(wù)器與上位機(jī)通過(guò)socket建立長(zhǎng)效連接機(jī)制，將電磁門鎖狀態(tài)反應(yīng)在監(jiān)控調(diào)度中心，實(shí)時(shí)關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)日常作業(yè)情況。

socket是在應(yīng)用層和傳輸層之間的一個(gè)抽象層，本質(zhì)是編程接口(API)，它把TCP/IP層復(fù)雜的操作抽象為幾個(gè)簡(jiǎn)單的接口供應(yīng)用層調(diào)用以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程在網(wǎng)絡(luò)中通信。TCP/IP只是一個(gè)協(xié)議棧，必須要提供對(duì)外的操作接口（API）才能具體實(shí)現(xiàn)通信。

本系統(tǒng)上位機(jī)與監(jiān)控調(diào)度中心服務(wù)器之間采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行通信，中間采用光纜進(jìn)行物理連接。TCP協(xié)議連接保障了通信的穩(wěn)定性，為監(jiān)控中心的實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)度提供了保障。

3.2 上位機(jī)與下位機(jī)通信協(xié)議設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

上位機(jī)與下位機(jī)采用串口通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，串口數(shù)據(jù)包格式采用表1進(jìn)行設(shè)計(jì)。

表1 數(shù)據(jù)包格式

在進(jìn)行數(shù)據(jù)包設(shè)計(jì)時(shí)遵循以下原則：

（1）幀頭固定為0x5a；

（2）數(shù)據(jù)包最多為8個(gè)字節(jié)，超過(guò)8字節(jié)分包處理，不夠8個(gè)字節(jié)按零補(bǔ)全。

功能碼及內(nèi)容定義進(jìn)行如表2所示設(shè)計(jì)。

下位機(jī)通過(guò)串口將采集到的數(shù)據(jù)反饋給上位機(jī)。上位機(jī)根據(jù)該通信協(xié)議對(duì)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和分析，最終解析出當(dāng)前屏柜狀態(tài)。同時(shí)上位機(jī)根據(jù)通信協(xié)議拼接指令，通過(guò)串口傳達(dá)給下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)屏柜門狀態(tài)的智能感知與實(shí)時(shí)控制。

圖3 系統(tǒng)監(jiān)控中心畫(huà)面

表2 功能碼及內(nèi)容定義

結(jié)論：本系統(tǒng)經(jīng)服務(wù)器與上位機(jī)、上位機(jī)與下位機(jī)之間兩種通信機(jī)制的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了二次屏柜門狀態(tài)的智能感知與實(shí)時(shí)控制。系統(tǒng)提供的柜門異常檢測(cè)、保存歷史記錄為監(jiān)控中心提供了極大便利；遠(yuǎn)程控制開(kāi)門及顯示器提示語(yǔ)減少了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員安措工作量；硬件的抗磁干擾保障了可靠性；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)顯示二次屏狀態(tài)，提醒工作人員離開(kāi)時(shí)不要漏關(guān)屏門。本系統(tǒng)用于解決一線維護(hù)人員的工作困難，提高了工作人員的工作效率，增強(qiáng)了操作的安全性，推廣價(jià)值高。