接曉霞 胡發(fā)明 余偉 王琦明 李志天

摘要：10KV或者35KV開關(guān)柜檢修中，對柜體檢修時內(nèi)部帶10KV或者35KV的電壓，帶電體外側(cè)只有一塊薄薄的鐵皮阻擋，在檢修中存在一定的安全隱患。在新版的《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》（修訂版）做了如下的規(guī)定。2.3.1.4規(guī)定：開關(guān)柜可觸及隔室、不可觸及隔室、活門和機構(gòu)等關(guān)鍵部位在出廠時應設置明顯的安全警告、警示標識。柜內(nèi)隔離金屬活門應可靠接地，活門機構(gòu)應選用可獨立鎖止的結(jié)構(gòu)，可靠防止檢修時人員失誤打開活門。但是在使用的一些老式的開關(guān)柜里并沒有有明顯的警示標示，存在一定的安全隱患。為了能杜絕安全事故的發(fā)生，剔除安全隱患，引起現(xiàn)場操作人員的警惕，在檢修過程中需要對操作人員進行明顯的安全警示提醒，包括燈光等提醒。所以特研制一款使用范圍廣，且實用的警示裝置勢在必行。

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜;檢修;智能警示裝置

1.設計原則

本項目的開發(fā)研制是基于現(xiàn)實需求和現(xiàn)實應用的思路出發(fā)，遵循綠色環(huán)保，安全高效的數(shù)字化賦能原則，遵循以下幾個原則：

（1）增加現(xiàn)場施工的安全系數(shù)但不增加工作量;（2）適用于不同電壓等級開關(guān)柜的警示裝置;（3）方便適用和攜帶。

技術(shù)路線和實現(xiàn)的功能要求如下幾點：（1）近距離紅外檢測及聲光報警系統(tǒng);（2）整體外觀結(jié)構(gòu)操作使用方便;（3）自帶鋰電池，能保持長時間運行。

2.結(jié)構(gòu)組成

開關(guān)柜檢修智能警示裝置采用STM32L051C8T6的微控制器、PIR人體運動傳感器及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)現(xiàn)場實時監(jiān)測報警和遠程管理功能。開關(guān)柜檢修智能警示裝置由運算中心，前端紅外實時監(jiān)測單元，報警單元，電源單元組成。

2.1運算中心

2.1.1主控芯片

開關(guān)柜檢修智能警示裝置主控制芯片采用的是美國意法半導體（ST）公司生產(chǎn)的型號為STM32L051C8T6的微控制器。該控制器是基于STM32L0系列Cortex-M0+超低功耗MCU。STM32L0MCU的每個部分都通過優(yōu)化達到了卓越的低功耗水平。由此產(chǎn)生了功耗性能破紀錄的真正超低功耗MCU。ARM?Cortex?-M0+內(nèi)核與STM32單片機超低功耗特性的獨有結(jié)合，使STM32L0MCU非常適合電池供電或供電來自能量收集的應用。

2.2前端紅外實時監(jiān)測單元

開關(guān)柜檢修智能警示裝置的前端紅外實時監(jiān)測端采用了人體感應模塊PIR模塊-紅外模塊熱釋電人體紅外傳感器。感應距離0-5米，輸出高電平，H=3.3V，L=0V，供電直流3.3V-12V，靜態(tài)電流20uA。

靈敏度高，響應速度快，靜態(tài)功耗小，體積小巧，易于安裝。

2.3報警單元模塊

開關(guān)柜檢修智能警示裝置的報警單元由爆閃燈光報警和語音報警，遠程報警組成。

2.3.1爆閃燈光報警：采用6顆爆閃紅LED燈，低功耗，高亮度。

2.3.2語音報警模塊

語音報警模塊采用WTN6040-8S工業(yè)級語音芯片作為語音驅(qū)動電路核心。語音芯片輸出后通過功率放大芯片LM4890來驅(qū)動高音喇叭，來播放錄制的語音消息。

WTN6040-8S工業(yè)級語音芯片，低功耗，高性能的CMOS語音芯片?？梢凿浿贫喾N語音音頻;喇叭聲音報警可達120分貝，聲音響度可調(diào);

2.3.3遠程報警

采用荷蘭greenpeakGP590芯片，通信協(xié)議采用greenpower超低功耗協(xié)議，可以直接把報警信號以短信的方式直接傳輸?shù)街付ǖ氖謾C上。也可以通過zigbee協(xié)議與dusun的智能網(wǎng)關(guān)進行連接，并通過網(wǎng)關(guān)把傳感器數(shù)據(jù)傳送到dusun的云端或者是客戶指定的云端，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能。

2.4電源模塊

開關(guān)柜檢修智能警示裝置的電源可以用市電220V直接供電，或者以自帶鋰電池供電。

開關(guān)柜檢修智能警示裝置的運行功率在5W左右，鋰電池的功率為800mAH，連續(xù)運行時間可以達到5個工作日。

電源模塊由鋰電池，電池供電電路，電壓轉(zhuǎn)換電路組成。

2.4.1電池供電電路

采用專用鋰電池管理芯片IP5306，該芯片是大電流高集成度移動電源SOC，具有以下特性：

同步開關(guān)充放電：

2.4A同步升壓轉(zhuǎn)換，2.1A同步開關(guān)充電，升壓效率高達92%，充電效率高達91%，內(nèi)置電源路徑管理，支持邊充邊放。

充電：自適應充電電流調(diào)節(jié)，支持4.20/4.30/4.35/4.40V電池

功能豐富：內(nèi)置照明燈驅(qū)動，自動檢測手機插入和拔出

低功耗智能識別負載，自動進待機，待機功耗小于100uA

BOM極簡：功率MOS內(nèi)置，單電感實現(xiàn)充放電

多重保護、高可靠性：出過流、過壓、短路保護;輸入過壓、過充、過放、過流放電保護;整機過溫保護;ESD4KV，瞬間耐壓12V

2.5外觀結(jié)構(gòu)設計

開關(guān)柜檢修智能警示裝置尺寸大小為高14.5cm*φ8.5cm，并且底部裝有軟磁鐵，可以根據(jù)現(xiàn)場的需要安裝的開關(guān)柜底部或者側(cè)面。

3.技術(shù)要點總結(jié)

（1）以STM32L051C8T6的微控制器為核心的，采用PIR人體運動傳感器實現(xiàn)近距離開關(guān)柜實時的紅外檢測。

（2）設計國網(wǎng)版的語音播報內(nèi)容，根據(jù)現(xiàn)場的需要進行切換。

（3）利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以進行實時的遠程手機報警。

4.使用特點及效果

該裝置使用近距離紅外線探測和聲光報警系統(tǒng)，在檢修過程中能給操作者明顯地發(fā)出安全警告。使用本裝置可以在不增加工作量的情況下，增加現(xiàn)場施工的安全系數(shù)，安全可靠，靈敏度高，質(zhì)量有保證;且適用于不同等級的開關(guān)柜，方便使用和攜帶。

5.結(jié)束語

高壓開關(guān)柜在檢修過程中觸電事故時有發(fā)生，其所產(chǎn)生的嚴重后果往往令人痛心。變電所高壓開關(guān)柜檢修智能預警裝置的開發(fā)較好地解決了這一問題，它采用紅外探測技術(shù)，結(jié)合語音警告、燈光警示技術(shù)，對檢修人員既可視又可聽，又可有效地彌補由于管理、麻痹、不負責任、精神恍惚等原因造成的工作漏洞，提醒和糾正有意圖犯罪者的錯誤行為，保證施工人員的人身安全。但是目前開關(guān)柜檢修智能警示裝置檢測到范圍內(nèi)的信號就會報警，無法進行距離的識別，因此下一步需要對警示裝置進行智能化180°范圍內(nèi)的距離識別升級，并且對硬件系統(tǒng)進行改造升級，使智能警示裝置的應用范圍更加廣泛。

參考文獻

[1]魏彬，王欣，杜岳凡，王小朋，董政，閆立東，劉常軍.開關(guān)柜局部放電分析定位[J].電工電氣，2021（09）：50-53.