变电运维现场作业安全防护及监控技术研究与应用蔡宏宇

变电运维现场作业安全防护及监控技术研究与应用蔡宏宇

蔡宏宇

国网冀北电力有限公司唐山供电公司河北唐山063000

摘要：当前，随着变电运维班管理变电站数量增多，班组管理的现场工程量增大，因现场施工人员的复杂性，使现场安全防护与监控相对薄弱。变电站是电力系统生产活动的基层结构，随着倒间操作、运行维护、设备巡视、事故或异常处理等作业行为在变电站中的大量开展，如何有效管控变电站运维现场的作业行为，防止事故发生，成了变电运维管理中的难题。

关键词：管控制度；变电运维；电力系统

引言

目前现场的安全管控制度已经完备，工作票制度、操作票制度、标准作业卡制度、危险源点分析管控制度均是保障安全生产的手段，但这些组织措施的有效性依赖于作业人员的规范执行，层次不齐的人员素质和现场突发的作业环境会埋下安全隐患。而现有变电运维现场的安全防护技术也存在一定的局限性，视频监控设备安装相对固定，管控范围有死角；五防装置只能管控常规倒闸操作，无法满足特殊运方及检修操作。因此，如何提高变电站运维作业现场安全管控水平是电力生产过程中的迫切难题[1]。

一、变电站安全作业监控研究现状

直到2002年，国内学者才提出巡检这一概念。显然，关于变电站安全作业监控系统方面的研究，我国要远远滞后于国外其它国家。在国内，仍有很多地区采用人工加纸的方式开展变电站巡检工作，而只有一些发达地区已经引入视频监控。显然人工加纸这一模式不仅工作效率无法保证，且存在较大的安全隐患。首先后台监控中心无法及时监测操作人员是否进入变电站工作以及进入之后所处的状态，换言之即无法及时巡检变电站现场中，操作人员的行动轨迹，甚至在操作人员误进带电操作间隔时，也未能发出警告以警示人员，极易引发安全事故。可以说由于现场存在严重的信息脱节的现象，就意味着监控人员很难有效追踪现场内的工作人员是否靠近危险区域，为安全埋下了极大的隐患。一些经济较发达的地区已经运用遥感控制以及通信等现代信息，设置远程视频监管方式，可实时监控现场设备及工作人员，显然这相较于纯粹利用人工加纸的监控方式具有优化巡视率，同时还可设立多个变电站，动态的了解部分工作现场，有利于规避发生安全事故。但是不可否认的是此方法过于依赖于监控设备，且很多远程监控设备也存在视频死角以及各类缺点等问题。一旦监管设备发生故事，更难以发现是否存在安全隐患。

二、变电运维安全防护与监控平台

1.系统整体架构

监控管理平台整体系统主要可分为如下三部分：其一是应用系统；其二是核心系统；其三是传感网络。其中前两者又可称为系统软件。

应用系统：可进一步细分为：其一平台业务；其二平台管理。前者主要运用地理信息系统以及监控子系统，即可通过观察平面图了解人员、设备的具体位置。该系统所获取的数据来自于中间件服务，通过监控子系统平面图，即可判断业务逻辑并显示报警信息。通过系统，即可使相关人员了解作业人员当前的状态、位置，从而有效判断、控制现场。另外相关使用者还可结合应用系统合理配置、维护服务器以及现场内各种设备。

核心系统：该系统的作用主要体现计算前端传感网络，统一封装设备信息、算法，形成格式，并最后发送至应用程序。作为分层结构，核心系统还可分为很多个层次：

核心服务：毋庸置疑在核心系统中，核心服务是最为关键的一部分，向下具有管控传感网络的作用，而向上则主要应用于系统。同时为了满足各用户的使用需求，还可封装核心服务，使其成为公共API接口，并充分发挥其开发程序的优势。核心服务是应用系统得以查询到相关信息的关键，比如设备的状态、撤、布防情况、报警设置等等。核心服务会在设备发生异常情况或者其它有需要报警的情况下，以发送消息的方式告之应用系统；计算中心：计算中心的输入指的是是接收自前端通信模块的特征信号，结合分析处理，并持久化存数处理结果，同时还具有充当输入信号的作用，优化核心服务性能；前端通讯其作用主要体现在封装、隔离传感网络等方面。具有转化设备数据，同时使数据以既定格式的方式佃入给计算中心，提供可操作传感网络的核心服务；持久化服务：顾名思义指的是持久化操作系统各数据；公共库，属于公共模块部分，在封装核心系统时需要运用到；传感网络，具有集成处理前端数据传输、传感硬件的作用。同时还可结合传感数据的需要进行分析、筛选、组合、分发等相关工作。

2.系统功能

区域显示：利用GIS，即可充分发挥监控管理平台的功能和作用，呈现各个不同的区域。通过该平台，可满足监管理人员查看作业区域额的需要，即通过区域额平面图，准确标准出包括可作业区域、禁入区域等各种区域，同时利用各种颜色显示各区域。

行动轨迹监控：具有显示作用人员实际位置的作用。运用GIS可清楚的通过监控管理平台实时显示作业人员的运动轨迹、方位信息。这样一来也就意味着通过监控室，平台监控人员即可很轻松的获得与作业人员作业的相关信息以及他们所处的物理位置，从而提升管理的效率，并准确评估、判断现场工作环境。此外平台还会如实记录并存储所有作业人员在现场的行动轨迹、作业地点等相关信息，形成数据库。从而方便监控管理人员查询历史数据，通过积累总结相关数据，有利于日后深入分析。

危险警告：作业环境通常会设立一些禁入区域。所谓禁入区域，也就是禁止作业人员靠近的区域。正如上文分析的那样平台具有实时以信息的方式“报告”作业人员的运动轨迹，位置信息，准确计算系统预设禁入区域、人员具体信息情况。换言之即一旦作业人员靠近禁入区域，就会形成预警机制，并通过智能近电告警安全帽的方式提前通知作业人员。另外现场监控人员还可透过该平台，查看与形成警告相关信息，比如人员的实际位置、姓名等等。

环境监测：在分析现场作业人员是否处于安全范围时，要结合各因素进行合理考量，而周围电场场强度就是一个重要的考量指标。监测电场场强是否发生变化以及变化的程度，并结合相关计算方法，充分发挥监控管理平台的作用，计算得出当前的安全系数。假设设计得出的安全系数，显示人员所处的环境是危险的，那么会以智能近电告警安全帽的方式，提醒作业人员。此外平台还会显示出告警信息，准确定位施工人员以及电场产生源的实际情况。

3开发定位服务程序

定位服务程序具有处理超声数据，计算目标坐标等强大的功能。除此之外运用其它功能模块还具有利用GIS系统，显示安全监控、地理位置等相关信息。数据通讯，存在于定位服务程序、监控平台其余功能模块，定义各通讯数据的字段含义、通讯数据结构。而消息中间件具有收发数据、转存、丢包等强大的功能作用。

4设计开发消息中间件

要求监控平台、定位系统要具有精确性、实时性等特点。系统是否可实现相关功能，与数据通信服务质量有着直接的关系。通信中间件技术契合了系统对互操作性、实时性等相关要求，具促进信息共享、数据传输等强大的功能作用。中间件属于软件层的一部分，其主要界于底层通信协议、分布式应用程序间。针对各分布式软件模块，构建相应的互操作机制，同时支持开发分布式应用程序，取缔存在异构性、复杂性的分布式环境。中间件服务所形成的协议、程序接口具有标准性。结合各硬件平台、操作系统可知，机制有利于规范协议、符合接口的相关设计要求。不仅极大的简化了开发程序，同时其应用程序还兼具较强的可用性、可扩展性以及健壮性。

结语

毋庸置疑，在变电运维班管理变电站持续增加的今天，对班组管理的工作量也提出更大的要求。然而，现有的安全防护、监控技术尚无法应对、管理现场复杂的施工情况。为了提升投产后的电站的安全性、经济性，减少发生事故的机率，文章重点解析了与变电站运维服务相关的监视系统，同时提出相关改进建议，以期为电网的发展做出一份贡献。

参考文献：

[1]赵驰.智能化变电站运行维护技术研究[D].天津：天津大学，2011.

[2]周维.视频监控中运动目标发现与跟踪算法研究[D].合肥：中国科学技术大学，2012.