变配电站二次屏门安措智能布置系统*

黄 超，钟 显，李付勤

（国家电网常德供电公司，湖南 常德415000）

引言

进入21 世纪以来，工业迅猛发展，继而带动了电力系统的快速发展，变电站二次屏作为一次设备保护系统，对变电站设备的稳定运行起着至关重要的作用。

国家电网公司《电力安全工作规程（变电站和发电厂电气部分）》第10 章第8 条规定“在全部或部分带电的运行屏（柜）上进行工作时，应将检修设备与运行设备前后以明显的标志隔开”[1]，目前，为了规范检修人员的作业现场，大多采取在运行二次屏粘贴“禁止开启，有人工作”红布幔和在工作屏设置“在此工作”标示牌的安措。然而，红布幔的粘贴仅限于警示作用，无法闭锁运行屏，检修人员仍然有误开或者私自开启屏门的可能。且对于220kV 变电站，二次屏较多，非检修屏前后门全部粘贴红布幔存在很大难度，有时红布幔粘贴数量多达近两百块，且运维人员二次安措设置过于繁琐，增加了运维人员的作业难度，需加以改进。

按目前的管理机制，二次屏运维管理工作中存在着各种安全隐患[2-3]，具体表现为以下几个方面：

检修人员误开屏门，可能造成运行安全事故[4]；维护和检修后漏关屏门；屏门机械锁容易卡涩、损坏，机械锁钥匙管理混乱等，导致机械锁无法起到有效闭锁作用；对于电话许可工作，工作人员存在误开或者私自开启屏门的可能；检修人员临时起意，私自开启屏门进行非报务检修等。

以上问题都是因为二次屏门不可有效监视和控制原因导致，存在不同程度的安全隐患，将会严重影响电网的稳定可靠运行。

为了增强变电站二次屏门实时监控的可靠性，确保变电运维工作的安全性，同时提高安全措施布置效率，本文设计一套基于电磁锁装置的变电站二次屏门安措智能布置系统，可随时就地或远程控制、显示二次屏状态。系统支持屏门的多种开启方式，增加显示的准确性，降低劳动强度，系统可取代人工布置的大量安全措施，能够精准地检测屏门开闭状态，并可就地或远程显示，防止屏门漏关闭。

1 二次屏安全措施布置现状

目前的二次屏门基本都采用机械锁，以国网常德供电公司变电运维室所辖变电站为例，220kV 变电站一般为90 面左右的二次屏，110kV 变电站一般为40 面左右。而大部分变电站运行年限较长，站内二次屏机械锁容易卡涩且损坏较多，锁具钥匙大部分已遗失，检修作业时，机械锁已经不能作为闭锁的安措手段。

变电站二次屏柜安全措施布置[5-8]方法主要有以下几种：

（1）在二次屏门上粘贴具有警示语的红布条，该方法需要两个人配合，耗时长且效率低下，红布条不具备绝缘性能，会存在一定的风险。

（2）用自带磁铁的盘式警示带，该方法也具有耗时耗力的缺点，磁铁对玻璃的吸附性较差，也导致警示带不能牢固的粘贴到二次屏门上。

（3）卷轴式可伸缩保护屏标示牌：该标示牌取用简单，相比于前两种方法来说提高了工作效率，但这三种方法都不能实时可靠的监控二次屏柜的状态，不能及时的反馈给维修人员现场信息，且只能通过现场作业人员开启二次屏门，开门方式比较单一。

针对上述对二次屏门机械锁及目前二次屏门安全措施布置方法的不足，基于以下5 点要求，本文设计了一套基于电磁锁装置的变电站二次屏门安措智能布置系统。

（1）屏门可靠闭锁，可控制开启。

（2）实时可靠的监控二次屏门的状态。

（3）减少二次屏柜安全措施布置的时间，从而缩短设备停电检修所需时长，同时降低工作人员的工作强度。

（4）提高二次屏柜安全措施布置时的安全性。

（5）多种二次屏门开启方式，减少不便。

2 基于电磁锁装置的二次屏门安措智能布置系统

该系统采用智能屏门电磁锁装置，变电站中心监控平台和现场监控平台不仅可以实时监控到电磁锁的工作状态而且可以对其控制，控制二次屏门的开启和关闭，关闭时可靠闭锁，并将电磁门的开合状态显示在显示屏上，其系统示意图如图1 所示。

屏门通过加装电磁锁，达到可靠闭锁的目的。

图1 基于电磁锁装置的二次屏门安措智能布置系统

变电站二次屏门通过机械锁开启。屏门中间可装设显示器，机械锁下方可装刷卡区，变电站中心监控平台和现场监控平台安装集中控制显示器，接入电磁锁信号，实现远程控制和显示。添加电磁锁装置后如图2 所示。屏门右上方为新增电磁锁，采用暗装结构，无需改变屏门结构。屏门中间为屏门状态显示器，关闭显示“运行设备”，开启显示“在此工作”，机械锁下方为刷卡开锁区。

图2 二次屏前装置设计图

门禁系统控制终端主要由LCD，CAN 及门禁组成，其系统示意图如图3。

图3 门禁系统控制终端示意图

智能屏门电磁锁装置采用电磁门锁实现，在屏门内部设置主控制器CPU，在屏柜门上安装彩色显示屏，CPU通过传感器检测屏门的开闭状态，针对同一机柜的前后门，电磁门锁、屏门状态检测传感器、工作状态显示屏、读卡器等都设置了两套，分别管控机柜的前后门。正常运行工况下，前后屏门的彩色显示屏显示“运行设备”，屏门开启时，相应的显示屏显示“在此工作”。屏门状态传感器通过检测屏门的开闭状态信号，并进行相应的处理，如屏门状态正常时，不做处理，检测到屏门状态不正常时，通过相应的故障报警设备进行系统报警，当人工介入恢复正常状态时，报警信号消除。系统通过控制电磁锁线圈的通断控制电磁锁的动作，实现屏门的开启与闭锁。系统通过读卡器接收相应的非接触卡片信号，通过卡片的ID 信息等进行相应的处理，如果该卡片已经获得开门授权，则操作电磁锁线圈进行相应屏门的开门操作，否则不做处理。控制器系统通过通讯接口与现场监控平台通信，从而可以实现远程的开关屏门及屏门状态的检测与显示。

该二次屏门安措智能布置系统能实现以下四种功能：（1）前后LCD 显示屏柜的状态（正常运行或检修）及柜门开关的状态（开或关）。（2）变电站主控室集中控制开启、控制中心远程开启二次屏门。（3）可通过刷卡实现本地控制柜门开关。（4）实现CAN 总线对终端实施监控。

屏门有3 种具体开启方式：（1）二次屏刷卡开锁；（2）主控室的集中控制显示器开锁；（3）远程开锁。

3 系统设计与实物展示

3.1 系统原理设计

基于电磁锁装置的变电站二次屏门安措智能系统的原理图如图4 所示，系统统一采用DC-12V 电源，由门禁电源AC220-DC12/5A 提供；CPU 采用STM32F103 系列。采集器与终端设备之间的通信网络由CAN 总线搭建，采集器与pc 端通信是串口通信。

图4 系统原理图

3.2 整体系统实物图

4 结束语

通过集中控制显示器、屏门刷卡控制电磁锁，实现屏门开启，在二次屏门显示器和集中控制显示器上显示二次屏的状态，可随时监控二次屏状态。检修作业时可近控或远控开门，不需要设置大量红布幔和“在此工作”标示牌，二次安措可自动布置。电磁锁闭锁可靠，工作人员无法误开启或者私自开启，杜绝安全隐患。显示器随时监控二次屏状态，不会漏关屏门。提高了工作人员的工作效率，增强了操作的安全性，具有很强的推广价值。