变电站二次安措布置系统的设计

杨 杰，应丹红

（国网浙江省电力有限公司检修分公司，浙江 杭州311232）

变电站继保小室内的二次设备柜的安全措施，目前仍旧采用人工手动布置的方式。这种方式在工作的效率上以及准确率上都有所欠缺，容易引起安全隐患。本文设计一套安全措施布置系统，在确保准确性的前提下，提高工作效率，解决存在的不安全点，确保现场工作能安全有效的完成。

1 系统总体结构

1.1 系统需求分析

目前，变电站现场针对二次屏的安全措施主要采用人工方式，根据工作票的要求在工作屏前后放置“在此工作”标示牌，在相邻运行屏前后挂运行红布。这种安全措施布置方式存在以下几点不足：

安全措施的布置人工完成，在涉及的屏柜多，需要放置的标示牌和运行红布数量多，消耗人力和时间，工作的效率低下，占用较多人力资源，影响其他工作的及时开展；

在涉及屏柜和安措布置多、工作现场较为混乱的时候，以及布置好的安全措施尤其是“在此工作”标示牌放置的位置容易被改变，继而造成安全措施布置不正确、不完整；

现场工作班组、人员、工作屏较多时，人员对自己的工作地点不熟悉时，容易走错间隔。

针对上述的不足，以及变电站无人化背景下，在二次屏柜安全措施布置的需求主要有以下几点：

工作人员可以后台[1]进行二次安全措施的布置和回收，无需人员到现场手动一一布置；

现场二次屏柜安全措施的状态能及时反馈至后台便于工作人员检查。同时布置的安全措施不能被现场人员随意变动；

现场有相关的提示信息，便于工作人员准确找准自己工作的地点，避免走错间隔。

1.2 通信方式

无线通信较有线通信有着布线少、组网简单、扩展性强等优点。但为了避免对继电保护设备的影响，本文继电保护小室内仍采用有线通信方式。

鉴于通信距离、通信设备数量以及各设备间的通信方式等，在本文中采用RS-485串行总线标准。RS-485的通信距离从几十米到上千米时。RS-485方式构成的多机通信系统采用主从式结构，由主机控制多个从机，从机之间不直接联系，信息交换必须通过主机转发。

ModBus通信协议其标准、开发和免费等特点，支持数千种工业智能仪器仪表厂家数据通信，同时支持多种通信接口RS232、RS85、TTL、光纤和无线等方式，协议公开、格式通俗易懂，广泛应用于多种工业自动化领域。因此，在有线通信接口采用RS-485，同时采用Modbus通信协议进行数据传输，能很好地满足本文中相关需求。

低功耗广域网（LPWAN）具备广覆盖、低功耗、低成本、等特点逐渐得到广泛应用，其中，低功耗局域网无线标准LoRa在无线数据传输具有低功耗、长距离等特点，能很好适应变电站面积较大、位置较偏僻等特点。同时，LoRa数据传输可以不通过运营商的网络，实现数据私密性。因此，在本文中小室控制单元与后台的通信方式采用LoRa通信方式。

1.3 系统功能结构

在本文中提出一种基于远程控制的二次屏柜安措布置系统[2]，该系统主要由以下几部分构成：

安装于屏顶的标示牌投射装置，可将符合国网要求的“在此工作”标示投射于屏前后的地面上，警示工作人员按要求在规定的屏进行工作；安装于各个屏的电动红布幔，其控制单元可根据指令驱动电机进行红布幔的放下和收起；安装于各个屏顶用于显示相关工作负责人姓名、工作票编号等内容的显示屏装置；安装于各小室用于控制投射装置、电动红布幔以及数据传输的现场控制单元；数据集中器，作为各终端和后台数据传输的中转装置；远程监控后台，用于控制现场安全措施布置以及进行查询等相关操作。

系统结构如图1所示。安装于小室的现场控制单元通过LoRa基站与远程后台进行数据通信，接收远程后台指令以及返回现场安全措施布置的状态信息。

图1 二次屏柜安全措施布置系统结构图

2 现场控制单元

由于小室内二次屏柜数量较多，因此将现场控制单元划分为2部分：小室控制单元。用于与接收后台传来的指令和将指令下送至二次屏控制单元，以及将二次屏控制单元反馈回来的安全措施布置的状态传送回后台。二次屏控制单元。用于接收小室控制单元传送的指令、控制投射灯、红布幔、液晶显示屏，并将投射灯、红布幔以及液晶显示屏的状态发送至小室控制单元[3]。

投射灯的开启可通过继电器进行控制[4]；红布幔放下和收起动作可采用小型电机驱动来进行控制；液晶显示屏的显示则主要由LED显示屏控制器来控制其开启关闭、显示的内容以及内容的颜色（工作屏显示白色，运行屏显示红色），如图所示。

图2 现场控制单元结构示意图

现场控制单元的工作原理：小室控制单元接收到后台传送来的控制指令后，通过现场总线将需要开启的二次屏的投射灯以及投射标示发送到指定的二次屏控制单元，二次屏控制单元接收到指令后控制继电器以及小型电机控制投射灯开启和投射要求的标示，将控制的结果反馈给小室控制单元，由小室控制单元发送给后台。

3 后台设计

考虑到使用的便捷性，在本设计中采用电脑端和移动端2种连接方式，可在电脑后台或者手机直接进行相关设置和查看。远程后台主要实现以下几个功能：根据工作要求，在电脑端或手机端设置相关二次屏的投射灯和红布幔的状态；二次屏柜的图形化界面显示，便于进行相关操作；显示现场二次屏柜投射灯和红布幔状态；可根据现场的屏位图以及工作屏的位置，尤其是在不同工作有交叉的时候（比如其中一个工作的相邻运行屏是其他工作的工作屏），能够根据设定的规则，自动计算出相关二次屏的需要的安全措施。该系统的使用可以很好的解决现场混乱造成的安全措施被改变的问题，提高工作效率和现场安全措施布置的可靠性。