吕鹏超 孙研

摘要：由于当前对于变电站运行现场的管控效果不佳，导致安全问题频发。为此，提出基于无线定位技术的变电站内安全管控装置设计。设计了无线定位传感器元件，实现对环境内信息的及时采集，通过分析问题位置定位与人员位置定位之间的关系，以就近原则实施报警。测试结果表明，设计装置对安全问题的发现和处理时间分别在12.36s和175.36s以内，具有较好的应用效果。

关键词：无线定位技术;变电站;安全管控装置;无线定位传感器;就近原则;报警

中图分类号：H02B1/56                             文献标识码：A

0引言

变电运行专业的现场安全管控中，如何提高对作业人员行为的管控和对作业工具使用的管控一直是运行人员和安全监督人员关心的问题[1]。近年来变电站内安全事故频发，因为作业人员超范围开展作业、误入带电部位导致的人身事故屡有发生，而因为不规范的管理、使用安全工具、接地线等导致的人身、电网事故事件也不少见[2]，如何在变电站范围内实时有效跟踪作业人员、工器具的活动和使用情况，实现针对性管控的需求在变电专业日渐强烈起来[3]。

基于此，本文搭建了基于无线传感定位技术的变电站内安全管控装置，以实现对变电站现场作业人员、工器具的实时有效跟踪管控和提醒警示功能。

1无线定位传感器元件设计

为了实现对变电站内安全信息的全面管控，精准有效的信息获取元件是必不可少的[4]。为此，本文设计了一种空心式单圈无线传感器作为安全管控信息获取元件。其作为一种高精度的位置傳感器，能够实现位置和信息的统一化管理。

1.1基本参数设计

为了方便安装使用，设计元件外形以小巧为主要特征，外径仅为52mm，内径为8.0mm，其中空式本体与法兰同步，外壳使用的材质为硬铝合金，并对其表面进行喷砂氧化处理，以此增加其对环境腐蚀等作用的防御能力，提高使用寿命。转轴的形式为同心轴通孔，利用键槽实现连接，将1m长的黑色8芯屏蔽电缆作为装置的出线。在安装过程中，通过其本体自带的螺丝紧固即可实现固定。作为一种绝对式中空传感器，其定位精度可以达到±0.005%，对位角度信息的采集范围为0～360°。自带的专业传感器编码器可以按照实际施工环境的需求定制个性化的解决方案，通过将采集数据的分辨率控制在15bit / 16bit范围内，确保数据的价值。对于通信接口的设计，充分考虑到变电站原有监控环境的基础条件，设置RSZ20A、RSZ22A、RSZ25A、CAN 4种，同时添加了以开关量为控制目标的调节装置。额定工作电压为3.6V-12.0V，不会对运行环境提出过高要求，因此在更大范围内具有较高的适用性。设置传感器的最高转速为1000r/min以此满足复杂变电站环境的安全管控需求。装置的自防护等级为IP65，在-40℃～+50℃的温度条件下均可以实现稳定运行。

1.2技术参数设计

为了确保无线传感器的出线性能够保持持续稳定的状态，采用自主“磁阵列检测”技术对其进行加持，并将输出的绝对位置信息以即读即用的方式进行表示，对于采集数据中的误差，采用无累积计量方式传导。考虑到实际使用过程中出现的磨损可能会导致传感器的使用寿命降低，因此采用串行通信的方式实现非接触式数据采集，在多种通信协议的支持下，对于各种上位机设备的连接都可以实现自主对位。对传感器进行零位可设定处理，在使用初期，无需额外进行找零。对于开关输出信号的传导，利用2路可编程配置实现，当传感器的行程限位和安全受到攻击时，可以通过建立与后台主机之间的联动关系，对访问攻击对象的电子身份进行识别，并将识别结果反馈至巡维中心，实现远程管控。

2安全管控装置运行机制设计

将上述设计的无线定位传感器与无线信号发射接入点连接，采用通信模块实现采集数据的传输，同时，将无线信号接收接入点与无线交换机建立串联关系。在传感器与变电站作业区入口处，采集人员进出信息;当进行巡检装置开始运行后，传感器自动采集工作区域的巡检画面，并通过无线交换机传输至管控中心。安全管控分析服务器对采集的信息进行分析，当分析结果为存在异常时，以信息定位位置为中心，向距离其最近的工作人员发出结果报警信息。其中，报警信息包括异常信息位置，类型以及问题处理备选方案。通过这样的方式实现对安全问题的及时管控。其运作流程如图1所示。

按照图1所示的方式，实现对变电站内安全问题的及时管控。

3应用测试

在某变电站内对本文设计的安全管控装置应用效果进行分析测试。已知该变电站为复合型变电站，既包含传统的火力发电方式，又有以风力为基础的风力发电装置，供电范围为周围2.5km2。由于在设计初期对于间隔层设备之间的调试验收缺乏专业性，对于变电站内安全问题和相关缺陷的效率和解决速度都不理想，对于故障问题位置的排查难度也相对较高。以此为基础，将本文设计的管控装置应用在该环境中，测试其作用效果。

3.1测试结果

在上述基础上，统计了本文设计装置对测试环境内安全问题的定位和处理效率。

从表1中可以看出，本文设计的管控装置可以实现对变电站内安全问题的及时发现，耗时在13.0s以内，不仅如此，对于问题的解决也提高同样具有较高的效率，均可以在180.0s内恢复系统的在正常运行，特别是对阀门异常问题的处理，耗时仅为96.25s。表明本文设计的装置具有良好的实际应用效果。

4结束语

本文研究通过搭建基于无线定位技术的变电站内安全管控装置，解决了变电站现场安全管控中不能对人员和工器具实时跟踪管理的问题，进而降低了现场作业人员超范围开展作业、误入带电部位导致的人身事故的风险，同时也在一定程度上解决了变电站现场工器具使用和管理的诸多问题，为未来5G时代的智能电网、电力物联网技术的现场应用进行了尝试性探索。

参考文献

[1]郭威， 栗晓政， 陈世海. 基于智能机器人实现无人值守作业现场安全管控应用[J]. 大众用电， 2021， 36（07）： 54-56.

[2]张斌， 何勇军， 程剑， 等. 基于UWB和视觉信息的吊装作业安全管控系统[J]. 仪表技术与传感器， 2021（10）： 98-102+114.

[3]张历， 辛明勇， 高吉普， 等. 智能变电站配置文件安全管控技术研究和实现[J]. 电力大数据， 2021， 24（08）： 76-82.

[4]巫聪云， 刘斌， 沈梓正， 等. 二次设备集中安防运维及主动感知和诊断预警关键技术的研究[J]. 南方能源建设， 2021， 8（04）： 85-94.