CN112132348A

CN112132348A - 特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整方法

Info

Publication number: CN112132348A
Application number: CN202011025920.0A
Authority: CN
Inventors: 张斌; 罗荣钧; 张光辉; 谢顺; 张友泉; 张映晖; 马诗文; 何勇军; 程剑; 赵勇; 王钦; 尹习伟
Original assignee: State Grid Shandong Electric Power Co Construction Co
Current assignee: State Grid Shandong Electric Power Co Construction Co
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2020-12-25

Abstract

本公开提出了特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整方法，包括：根据特高压变电站吊装作业区域的运行设备的布局构建吊装作业区域二维模型；根据所述吊装作业区域二维模型，确定所需施工区域的定位基站数量，并部署定位基站；在吊车吊臂上和被吊装设备上均安装定位标签；定位标签与定位基站进行电磁波传输，通过定位标签到达定位基站的时差计算出定位标签到各个带电设备的距离；对定位标签到各个带电设备的距离进行标定，确定各个距离数据分别对应的电力设备，进行阈值判断并动态调整阈值。通过监测吊臂及被吊装设备与特高压站周围带电设备的距离，通过安全管控平台对带电设备进行电压等级划分，进行安全距离的阈值比较和阈值动态调整。

Description

特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整方法

技术领域

本公开属于特高压输电技术领域，尤其涉及特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

特高压电网容量大、输电距离长，而特高压变电站作为特高压电网的重要节点，其施工、安装、运维、检修工作过程中存在大量高空作业，甚至不少时候需要带电作业，加之特高压变电站设备体积大、重量重，整体施工难度大、安全风险高，在特高压变电站进行吊装作业时，存在以下问题：

(1)在变电站部分停电区域进行吊装作业施工时，起重吊装施工作业时操作人员、指挥人员、吊车司机等与一次带电设备距离过近。

(2)由于吊车斗臂回转作业、前后左右上下运动时，易超越与带电设备的安全距离，形成巨大的安全隐患。

(3)施工作业时，指挥人员、监护人员不足，不能对施工作业立体封闭作业面同时监护。

发明人在研究中发现，针对上述问题，已有的相关技术方案对应的方法不适用于特高压变电站吊装作业的场景：

例如：申请号为CN201510309998.8的发明“吊装作业辅助系统”，通过在吊臂的所有运动关节和吊钩上安装传感器、通过碰撞检测装置实时检测距离、计算机控制台利用数据库记录吊装作业过程中吊臂的运动轨迹，能够使吊装人员看到并指示出对接部位的相对位置和距离等系数，引导操作人员完成高空大型吊装操作。但该发明未提供吊装作业自动预警方法，仅凭人工经验进行操作，无法在具有安全距离管控的场景下应用。

申请号为CN201611188669的发明“交、直流输电线路附近吊装作业安全施工方法”，通过在吊装设备的吊臂和/或吊装设备的吊钩和/或被吊装物上安装非接触式带电体探测装置，在吊装设备吊装操作台附近安装警示装置，通过检测的电信号超限进行预警。但该发明只能在通电运行的设备附近进行吊装作业管控，对于未通电运行的设备则无法进行电信号检测和安全管控。

申请号为CN201720348046的实用新型“基于监控预警的吊装作业智能型全方位立体化防护装置”，采用超声波、激光及视频采集手段，对吊臂头部进行监控，保证现场施工安全，但该发明未给出监控预警方法。

申请号为CN201910994563的发明“一种吊装防碰撞报警装置及方法”，采用雷达、陀螺仪等装置进行测距报警，但该方法无法分辨各个带电设备的电压等级，无法准确分级分类设置报警阈值。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整方法，通过吊装作业区域的带电设备建模分类，可有效管控吊装设备与不同电压等级的带电设备安全距离。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整方法，包括：

根据特高压变电站吊装作业区域的运行设备的布局构建吊装作业区域二维模型；根据所述吊装作业区域二维模型，确定所需施工区域的定位基站数量和位置；通过安装在吊车吊臂上和被吊装设备上的定位标签到达定位基站的时差计算出定位标签到各个带电设备的距离；对定位标签到各个带电设备的距离进行标定，确定各个距离数据分别对应的电力设备，不同电压等级对应不同的距离阈值，吊装移动到某一区域位置后，根据该设备电压等级进行调整阈值。

第二方面，公开了特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整系统，包括：

现场距离探测装置及用于安全管控的服务器；

所述现场距离探测装置由定位基站、定位标签和通信设备组成，所述定位基站布置在特高压变电站的周围，所述定位标签安装在吊车吊臂上和被吊装设备上；

所述定位标签与定位基站进行电磁波传输，通过定位标签到达定位基站的时差计算出定位标签到各个带电设备的距离，通过通信设备将距离数据上传至服务器；

所述服务器被配置为：根据特高压变电站吊装作业区域的运行设备的布局构建吊装作业区域二维模型；

根据所述吊装作业区域二维模型，确定所需施工区域的定位基站数量和位置；通过安装在吊车吊臂上和被吊装设备上的定位标签到达定位基站的时差计算出定位标签到各个带电设备的距离；

对定位标签到各个带电设备的距离进行标定，确定各个距离数据分别对应的电力设备，不同电压等级对应不同的距离阈值，吊装移动到某一区域位置后，根据该设备电压等级进行调整阈值。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明通过UWB雷达监测吊臂及被吊装设备与特高压站周围带电设备的距离，通过安全管控平台对带电设备进行电压等级划分，进行安全距离的阈值比较和阈值动态调整。

本发明根据电压等级对吊装作业区域的带电设备建模分类，可有效管控吊装设备与不同电压等级的带电设备安全距离。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本发明实施例中基于UWB雷达探测的特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整方法流程图；

图2为本发明实施例中特高压变电站带电设备的布局示意图；

图3为从1000kV主变区域吊装套管示意图；

图4为固定监测检测传感器的初步布置点的示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

参见图1至图4，一种基于UWB雷达探测的特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整方法，其包括以下步骤：

步骤1：根据特高压变电站吊装作业区域的运行设备的布局构建吊装作业区域二维模型，二维模型包括带电设备的位置、电压等级及尺寸。

对特高压交流变电站吊装区域的运行设备和辅助设备的布局进行分析，测量吊装区域带电设备的位置，采用AUTOCAD绘制特高压变电站设备平面布局图，并在特高压变电站平面布局图中精确标注特高压变电站内设备的位置、电压等级及尺寸，提供吊装作业系统基础布局模型。

以交流1000kV特高压变电站为例作进一步说明，图3为本发明实施例中运行设备的布局示意图，图3为在1000kV主变区域吊装套管示意图。

步骤2：在所述特高压变电站模型基础上确定带电运行设备参数，包括根据现场带电设备的数量和分布情况来确定所需施工区域的UWB(ultra-wideband超宽带)定位基站数量，并选择合适位置，合适位置选取原则：基站可覆盖吊装作业所有区域，且高度略高于标签位置，部署UWB定位基站，UWB定位基站强磁固定，电池供电；并对所述不同电压等级的带电运行设备进行分级。具体的，定位基站数量选择时，根据一个定位基站的覆盖面积及带电设备周围涵盖的总面积来确定定位基站数量，即所有定位基站所能覆盖的总面积为施工区域的总面积。

本实施例中，在1000kV特高压交流变电站主变区域进行吊装施工作业，统计运行带电设备的运行状态及安全距离阈值，形成表1。在如图2所示图中，采用4个基站部署在带电设备周围。

关于动态阈值调整，需要解释说明的是，建模后，每个区域的设备电压等级都是明确的，不同电压等级对应不同的距离阈值，吊装移动到某一区域位置后，根据该设备电压等级进行调整阈值，因此根据测量吊装的位置距离每个不同电压等级的设备的距离与设定的阈值进行比较，确定是否符合距离要求。

表1设备对应等级及运行状态

步骤3：在所述吊车吊臂上和被吊装设备上安装定位标签。

本实施例中，根据吊车所吊装套管的外型，初步选择固定在吊车吊臂的为标签布置点，变压器四周为基站布置点，如图2所示，本实施例中基站设置考虑因素如下，

(1)套管尺寸较小，且吊装区域相对较大。

(2)由于变压器体积较大，采用4个基站点将变压器周围涵盖。

步骤4：所述定位标签与固定的定位基站进行电磁波传输，通过到达定位基站的时差进行公式计算，在标签上计算出到各个带电设备的距离，通过无线传输将距离数据上传至安全管控系统；

步骤5：所述安全管控系统，对上传的不同距离数据进行标定，确定各个距离数据分别对应的电力设备，并进行阈值判断，不同电压等级安全距离阈值如表2所述。

表2不同电压等级安全距离阈值

实施例二

在一实施例中，特高压变电站吊装作业安全距离监测系统，包括：

现场距离探测装置及用于安全管控的服务器；

在一实施例中，还包括移动终端，所述移动终端用于访问服务器，实时查看吊车位置以及吊车与各一次设备之间的距离，超限预警。

所述服务器还被配置为：接收录入的带电运行设备位置、动态调整安全距离阈值及距离超限预警。

基站的位置选择原则是基站可覆盖吊装作业所有区域，且高度略高于标签位置。通信设备为4G通信设备，其中定位基站电池供电，磁铁吸附安装，吊装设备定位标签磁铁安装，电池供电。

安全管控系统服务器部署在阿里云服务器上，可通过手机和电脑浏览器访问，管控系统功能为带电运行设备位置录入、安全距离阈值动态调整、距离超限预警。

现场人员通过手机访问管控系统，实时查看吊车位置以及与各一次设备之间的距离，当吊车位置以及与各一次设备之间的距离超过限定距离时系统报警提示超限预警。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims

1.特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整方法，其特征是，包括：

根据特高压变电站吊装作业区域的运行设备的布局构建吊装作业区域二维模型；

对定位标签到各个带电设备的距离进行标定，确定各个距离数据分别对应的电力设备，不同电压等级对应不同的距离阈值，吊装移动到某一区域位置后，根据该设备电压等级进行调整阈值，。

2.如权利要求1所述的特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整方法，其特征是，所述吊装作业区域二维模型中包括带电设备的位置、电压等级及尺寸。

3.如权利要求2所述的特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整方法，其特征是，基于带电设备电压等级确定带电设备的安全距离阈值。

4.如权利要求1所述的特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整方法，其特征是，定位标签位置及定位标签到各个带电设备的距离可被实时查看。

5.如权利要求1所述的特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整方法，其特征是，定位基站数量选择时，根据一个定位基站的覆盖面积及带电设备周围涵盖的总面积来确定定位基站数量，即所有定位基站所能覆盖的总面积为施工区域的总面积。

6.特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整系统，其特征是，包括：

现场距离探测装置及用于安全管控的服务器；

7.如权利要求6所述的特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整系统，其特征是，定位基站采用强磁固定，电池供电。

8.如权利要求6所述的特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整系统，其特征是，还包括移动终端，所述移动终端用于访问服务器，实时查看吊车位置以及吊车与各一次设备之间的距离，超限预警。

9.如权利要求6所述的特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整系统，其特征是，所述服务器还被配置为：接收录入的带电运行设备位置、动态调整安全距离阈值及距离超限预警。

10.如权利要求6所述的特高压变电站吊装作业安全距离监测及阈值动态调整系统，其特征是，基站的位置选择原则是基站可覆盖吊装作业所有区域，且高度略高于标签位置。