陳 侃，夏正亞，茅曉亮，周超杰，管琰玲，王 潔

(國網(wǎng)上海市電力公司奉賢供電公司，上海 201499)

0 引言

隨著變電站建設(shè)與改造工程的逐年增多，安全生產(chǎn)問題突出，為保障變電站內(nèi)檢修人員進(jìn)行電氣設(shè)備檢修、試驗(yàn)等工作時(shí)的安全，檢修人員與帶電設(shè)備的隔離是重要安全措施之一，可有效防止工作人員誤入帶電區(qū)域或誤碰帶電設(shè)備[1]。但傳統(tǒng)圍欄在現(xiàn)場的警示作用已明顯存在不足，尤其對于變電站高處作業(yè)，傳統(tǒng)安全圍欄無法設(shè)置，現(xiàn)場的安全管控只能憑借人為監(jiān)督和作業(yè)人員自覺來執(zhí)行，存在著很大的安全隱患，因此，急需解決高處作業(yè)無法布置安全圍欄的問題。

目前社會(huì)上已研制出一些新型安全圍欄，可實(shí)現(xiàn)區(qū)域入侵報(bào)警、人員穿行警示區(qū)、誤入帶電間隔警示等功能[1-4]。但這些圍欄都無法實(shí)現(xiàn)高處作業(yè)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

基于紅外對射、無線傳輸技術(shù)構(gòu)建一套高處作業(yè)安全圍欄系統(tǒng)，對于高處作業(yè)來說，一旦有人或者吊車越線，裝置就會(huì)發(fā)出報(bào)警及手機(jī)APP推送報(bào)警，工作負(fù)責(zé)人、監(jiān)護(hù)人能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并制止危險(xiǎn)操作，使得工作區(qū)與帶電區(qū)域保持有效隔離，保障人員與設(shè)備的安全。同時(shí)現(xiàn)場人員能夠?qū)崟r(shí)掌握作業(yè)安全情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正作業(yè)現(xiàn)場安全距離不足的情況，提升對現(xiàn)場的監(jiān)控能力。

1 高處作業(yè)安全圍欄系統(tǒng)構(gòu)建

檢修人員在變電站高處作業(yè)過程中無法設(shè)置傳統(tǒng)安全圍欄，只能通過工作負(fù)責(zé)人、監(jiān)護(hù)人進(jìn)行監(jiān)督來完成工作，而高處作業(yè)安全圍欄系統(tǒng)則配置了主動(dòng)紅外發(fā)射機(jī)與接收機(jī)來發(fā)送、接收紅外線，當(dāng)發(fā)射與接收機(jī)之間的紅外光線被變電站內(nèi)高處作業(yè)檢修人員或越線的吊車完全遮擋或按指定百分比遮擋時(shí)，將產(chǎn)生大功率聲音報(bào)警，同時(shí)后臺(tái)手機(jī)APP提示工作負(fù)責(zé)人告警信息。系統(tǒng)中的電池通過太陽能供電，無需外接電源，耐用且安裝方便；同時(shí)由于系統(tǒng)采用無線調(diào)頻、跳頻信號進(jìn)行報(bào)警，無需外接信號線，解決了無線信號容易被其他信號干擾或誤報(bào)等問題。高處作業(yè)安全圍欄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 高處作業(yè)安全圍欄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圍欄系統(tǒng)底座采用16.67 cm平板與4個(gè)帶剎車的腳輪，腳輪直徑為125 mm，采用帶剎車的萬向輪，可實(shí)現(xiàn)任意方向移動(dòng)和固定，也可在粗糙或不平整的地面上使用；伸縮桿采用一體式抽拉鋼管，拆卸方便且結(jié)實(shí)耐用，升降、伸縮自如，具有任意高度控制、堅(jiān)固耐用的特點(diǎn)。紅外對射裝置固定在伸縮桿上，可自由調(diào)節(jié)高度，并集成太陽能電池、無線信號報(bào)警功能，無需接線，只需調(diào)試即可投入使用。系統(tǒng)參數(shù)見表1。

表1 圍欄系統(tǒng)參數(shù)

2 功能模塊設(shè)計(jì)

2.1 紅外對射裝置

目前的紅外對射裝置應(yīng)用比較成熟，主要運(yùn)用于技防方面。紅外對射裝置主要由主動(dòng)紅外發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成，其工作原理為紅外光束一直發(fā)送，此時(shí)繼電器得電，常閉觸點(diǎn)打開；當(dāng)紅外光線被遮擋時(shí)，繼電器失電，常閉觸點(diǎn)閉合，信號從防區(qū)輸入，觸發(fā)報(bào)警信號。主動(dòng)紅外發(fā)射機(jī)采用12 V直流電源；經(jīng)過穩(wěn)壓電源為發(fā)光二極管提供電壓；發(fā)光二極管發(fā)出紅外光束被接收機(jī)接收，此時(shí)光的信號變成電流的信號，通過放大器放大，從而啟動(dòng)繼電器輸出。

2.2 無線傳輸技術(shù)

系統(tǒng)采用無線調(diào)頻+跳頻信號發(fā)送，解決了無線信號容易被干擾和誤收誤報(bào)的問題；選用的數(shù)據(jù)編碼方式實(shí)現(xiàn)了數(shù)萬對光強(qiáng)不重碼，同時(shí)應(yīng)用二次調(diào)制編碼光信號能消除幾種紅外對射與光墻之間相互干擾問題。系統(tǒng)具備自檢能力，發(fā)生故障時(shí)能夠向主機(jī)發(fā)送故障信息以實(shí)現(xiàn)自檢功能，如惡劣天氣影響造成偏移可發(fā)送偏移信息。

2.3 實(shí)現(xiàn)流程

變電站高處作業(yè)安全圍欄系統(tǒng)典型應(yīng)用如圖2所示，工作流程如圖3所示。常規(guī)高處作業(yè)過程中無法設(shè)置紅白帶、遮欄等安全措施，而高處作業(yè)安全圍欄系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警及APP告警推送等多種報(bào)警方式。系統(tǒng)應(yīng)用中會(huì)布設(shè)兩組紅外對射裝置，一組用于距離警示，另一組用于距離報(bào)警。當(dāng)高處作業(yè)檢修人員或吊車越過警示距離時(shí)，將觸發(fā)APP告警，通知工作負(fù)責(zé)人、監(jiān)護(hù)人進(jìn)行預(yù)防；當(dāng)越過警示距離時(shí)，現(xiàn)場系統(tǒng)聲音報(bào)警同時(shí)APP推送給工作負(fù)責(zé)人，提醒及時(shí)處置，以達(dá)到隔離帶電設(shè)備的作用。

圖2 高處作業(yè)安全圍欄系統(tǒng)應(yīng)用

圖3 功能流程

3 實(shí)際應(yīng)用

某220 kV變電站第一階段改造中需拆除旁路母線、構(gòu)架、支柱絕緣子及旁路母線閘刀引下線。為了配合該階段施工任務(wù)，220 kV進(jìn)線1、220 kV旁母和1號主變在檢修狀態(tài)，220 kV進(jìn)線2和2號主變在運(yùn)行狀態(tài)，2號主變旁路閘刀主變側(cè)上樁頭帶電。在拆除220 kV旁母時(shí)，兩個(gè)高處作業(yè)安全圍欄系統(tǒng)投入應(yīng)用來輔助運(yùn)維人員進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時(shí)安全監(jiān)控。

以帶電點(diǎn)為圓心6 m (220 kV設(shè)備不停電安全距離-報(bào)警距離)和7 m (預(yù)留警示距離)為半徑，設(shè)置兩套高處作業(yè)安全圍欄裝置。系統(tǒng)的設(shè)置使得運(yùn)維人員能實(shí)時(shí)掌握高處作業(yè)檢修現(xiàn)場的情況，及時(shí)對越線人員或吊車進(jìn)行相應(yīng)處理，方便現(xiàn)場安全管理。

4 結(jié)束語

基于紅外對射、無線傳輸技術(shù)設(shè)計(jì)了變電站高處作業(yè)安全圍欄系統(tǒng)，具備監(jiān)測人員或吊車越線、大功率警鈴報(bào)警等功能，同時(shí)可通過APP將告警信息推送至負(fù)責(zé)人、監(jiān)護(hù)人，實(shí)現(xiàn)變電站高處作業(yè)過程中只要監(jiān)測到越線，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，及時(shí)提醒運(yùn)維人員，起到實(shí)時(shí)監(jiān)視的作用，保證檢修人員及設(shè)備的安全。未來當(dāng)系統(tǒng)接入數(shù)字化平臺(tái)后，可以根據(jù)需求增加新的功能，如當(dāng)檢修人員或高處作業(yè)車突破安全距離時(shí)，可以通過數(shù)字平臺(tái)聯(lián)動(dòng)大型機(jī)械兜臂動(dòng)力開關(guān)，阻止其繼續(xù)靠近帶電設(shè)備，進(jìn)而保證檢修人員、工器具和設(shè)備的安全。