电力设备高压试验现场智能管控平台设计

电力设备高压试验现场智能管控平台设计

王磊

(山西省电力公司阳泉供电公司山西省阳泉市0450000

摘要：电力设备高压试验具有一定的危险性，为更好的保障电力设备高压试验的安全顺利进行，本文研制出了一种电气设备高压试验现场智能管控平台，具体介绍了该平台的工作原理，各部分结构及具体应用，实际应用结果表明，该平台运行问题，安全性良好，具有很高的推广应用价值。

关键词：电力设备；高压试验；安全；管控平台

前言：在变电站的常规检修工作中，电气试验是电气设备检修和维护工作中的关键环节，是确保电网健康运作的有效方法。结合电气试验的数据能够判断电气设备的健康状况，也能快速准确地查出设备内部存在的严重缺陷等。在进行电气试验的加压过程中，会产生几十千伏甚至数倍于运行电压的高电压，而且，对于一些加压区域较大的大型试验现场，由于监管不到位或存在视眼盲区，非电气试验人员可能误入试验区域，存在重大人身安全隐患。

1、高压试验状况分析

随着电网建设的快速发展，电力设备也呈指数型增长，电气试验的工作量不断加大，安全问题也比较突出，其中有自然因素等不可抗拒的原因，也有人为因素（违章操作，擅自闯入或移动围栏等）。安规中对人员操作，安全围栏的布置有明确的规定，但是现场人员混杂，外来人员较多，安全意识淡薄，据统计，每年出现擅自移动或越过安全围栏的违规操作高达20多起，造成了极大的安全隐患。

对于电气试验工作，高压仪器需要从外部电源供电方可使用。常规使用电源盘从检修电源箱内接入电源供电，造成极大的不便和隐患：1.检修电源箱位置不固定，电源盘电源线长度不够，可能需要两个电源盘串接使用，造成极大的安全隐患；2.当检修电源箱并接有其他大功率的负载，易导致输出电源电压不稳定，造成仪器数据出现偏差和仪器的损坏；3.结构简单，搬运使用不便。因此，我们需要研发一套集智能红外围栏和多功能移动电源为一体的电气试验现场智能管控平台。

2、电气试验现场智能管控平台

2.1智能红外安全监护系统

本系统的设计主要有红外发射、信号处理、触发报警、远控分闸、启动监控、场景交互等多个模块，从而实现安全监护及管控功能。

基本原理是：在原有围栏的基础上增加了红外对射装置，一端由发射装置发射红外线，形成红外警戒线，智能红外围栏如图1所示。当外来人员触碰红外警戒线，将会由单片机程序化触发报警装置，远控切断电源，启动手机短信提醒，开发手机APP模块如图2所示，对现场安全情况进行无纸化和痕迹化记录，同时启动现场视频监控装置，对现场情况进行实时的监控，与运维单位的图像监控系统实现联动，通过移动终端依托通信技术，实现实时场景现场交互功能。智能红外安全监护系统原理图如图3所示。

2.2多功能移动电源

管控平台研发了多功能移动电源，为现场试验仪器提供高质量的交直流工作电源。采用高可靠性动力铿电子电池组，通过最新的电力电子技术设计高稳定性正弦波逆变电源，输出电源频率稳定性高，电压稳定，波形失真度低，克服检修电源损坏率，同时避免因检修电源箱位置不固定，接取电源不易，可能需要两个电源盘串接导致的不安全和不便，为现场试验供电提供了更高的可靠性和便捷性。

多功能移动电源的基本原理是利用嵌入式控制器实现对DCDC开关电源电路和DCAC逆变电源电路的控制和电流电压检测显示，过流过压短路保护，输出电压切换等功能，功能原理图如图4所示。

下面分别对每部分逐一介绍其功能和电路实现方法。

2.2.1ACDC整流模块

用于将输入的交流220V电压转换为后级电路所需要的直流300V左右电压，一般由整流桥和滤波电容，合闸电阻和合闸继电器等部分组成。

2.2.2DCDC开关电源模块

用于将输入的固定直流电压通过一定的拓扑结构，由开关管和控制芯片，以及电感电容变压器等元器件构成，实现稳定，可调的直流电压输出。本发明根据所需的电源功率大小选择由ISL6726构成的有源钳位同步整流式开关电源，可输出DC220V5A和DC110V5A，

2.2.3DCAC逆变电源模块

用于将输入的固定直流电压通过一定的拓扑结构，由开关管和控制芯片，以及电感电容变压器等元器件构成，实现稳定的交流电压输出。本发明根据所需的电源功率大小，选择由EG8010构成的正弦波逆变器，可输出AC220V5A。

2.2.4嵌入式控制系统

用于实现对两路开关电源和逆变电源的输出电压电流检测和显示，以及过压过流保护电路的处理，输出切换控制等功能，选用工业级嵌入式控制器ATMega128实现上述功能。

2.2.5电压电流检测及过压过流保护模块

用于通过电流电压传感器采集输出电压电流信号，并通过运算放大器放大电路和滤波电路，比较器电路和AD（数字模拟转换）电路实现对电压电流信号的采集和保护。

2.2.6切换控制模块

用于通过继电器控制实现输出交流直流切换控制。

多功能移动电源在原有的基础上增设了远方遥控分合闸装置，在突发情况发生时，现场监护人员可以通过遥控器远方切断电源避免危险情况发生，同时与红外围栏设置了联动，当触发红外围栏，也可启动遥控装置，分闸切断电源。

3、智能管控平台的研究成效和应用前景

3.1工作效率

试验时，通过检修电源箱接取电源的时间为10分钟，而因试验位置不同，按220kV变电站集中性检修为例，每天需更改电源接线达6次，每天将节省10x6=60分钟的接取电源时间，大大节省了试验时间，提高了工作效率，同时高稳定性电源为试验数据提供了更高的准确度。

3.2安全效益

电气试验现场智能管控平台的研发填补了国内电气试验现场诸多不安全因数的空白，大大保障了试验现场试验人员和外来人员的人身安全，避免了突发情况带来的各种意外的发生，保障了人身安全、设备安全和电网的稳定运行。

3.3应用前景

此管控平台由国内自主研发，填补电气试验专业现场科学管理的空白，不仅可以作为电气试验现场管理所用，也可以推广到一次专业、继电保护等各个专业现场操作所用，提高工作效率，保障人员安全，产生很大的实用性。

4、结束语

论文针对高压试验现场的安全隐患，采用将红外探测围栏与智能警报、远控分闸系统相结合的方式，研制出一套智能管控平台。该平台具备对现场突发违章情况进行智能化的安全管控，仪器设备可获得稳定高质量的输入电源，使用灵活便携，实现高压试验现场“灵活，便捷，稳定，精密，安全，智能”的目标。该平台不仅能保障试验现场人员人身安全而且提升工作效率并且通过现场试验证明了该平台可在高压试验中推广应用。

参考文献：

【1】马仲坤；赵凯；周榕杰.高压试验智能防误装置的技术研究【J】.中国新技术新产品，2016（10）：88-90.

作者简介：王磊，1981年5月26日，男，籍贯，山西省昔阳县，毕业院校，太原重机学院电力系统自动化，本科，工程师，研究方向，电气试验。