CN113964705A - 一种变电站智能五防系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变电站智能五防系统，包含操作控制区单元、隔离功能区单元和辅助功能区单元。操作控制区单元根据调度运行及检修等需要，完成正常的五防控制与操作。隔离功能区单元用于确保操作控制区单元与辅助功能区单元之间以安全的方式交互数据，以满足电力系统二次安全防护的要求。辅助功能区单元即无线定位通信系统，实现五防操作过程中的精准定位并提供辅助判据，协助操作控制区系统准确而可靠地执行五防指令。本发明提供的变电站智能五防系统，借助高精定位、智能穿戴、无线通信等新技术，真正实现了保证五防操作、保护人身安全的目的，进一步提高变电站五防操作的准确性与可靠性、提升全站智能化水平。

Description

一种变电站智能五防系统

技术领域

本发明属于电力系统领域，尤其涉及一种变电站智能五防系统，是一种防误操作控制技术。

背景技术

变电站内设备类型众多，接线较为复杂，日常倒闸操作中，时有误操作事故的发生；事故严重时可能导致人身伤害、设备损坏，甚至大面积停电，严重影响人们的生命安全及电力系统的安全稳定运行。另一方面，随着变电站智能化水平要求的逐步提高，对五防系统的智能化研究也有了新的期望。

在上述误操作事故中，常有误入带电区域、漏操作或操作不成功(即走空程)，甚至带地线送电等情况。传统五防系统模式下，操作人员离开主控室后所做的操作更大程度上依赖于人为监护、监督等管理措施保证正确；另一方面，五防钥匙因无法与五防主机实时通信、交互信息，其向操作人员展示提示信息时，也无法对当前操作是否准确进行更深一步的校验。最终导致操作人员携带五防钥匙、进入操作区间时，难以有技术上的反馈措施，以确保每一步流程与操作均无误。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种变电站智能五防系统，通过采用智能五防软件、智能五防钥匙、高精定位、智能穿戴及无线通信等技术，提升五防操作交互效率与体验、进而提高变电站五防操作的准确性与可靠性，最大限度降低误操作的发生，使变电站的智能化水平得到进一步提升。

为实现上述目的，本发明一种变电站智能五防系统的技术方案如下：

一种变电站智能五防系统，包含操作控制区单元、辅助功能区单元以及用于确保所述操作控制区单元与所述辅助功能区单元之间数据交互安全的隔离功能区单元；

所述操作控制区单元包括智能五防主机、智能五防钥匙、五防钥匙底座及五防锁具；所述辅助功能区单元包括智能标签、无线定位通信主机以及无线基站，所述智能标签设置在智能五防钥匙上或佩戴在持有智能五防钥匙的操作人员身上或设置在地线上；

所述智能五防主机：通过五防钥匙底座向智能五防钥匙下达操作指令，通过安全隔离功能区单元将操作计划传递给无线定位通信主机；

所述智能五防钥匙：通过辅助功能区单元及隔离功能区单元，向智能五防主机发送自身对五防锁具的操作结果；通过隔离功能区单元及辅助功能区单元接收智能五防主机发来的操作对象的实时状态，以保证操作步骤正确；操作完成后，通过五防钥匙底座向智能五防主机回传操作结果；

所述无线定位通信主机：结合变电站内电气设备的布置位置，基于接收到的操作计划规划出虚拟电子围栏区；通过无线基站实时感知智能标签的位置，以提醒操作人员不能越过虚拟电子围栏区界限或地线的实时位置。

进一步：所述隔离功能区单元包括正向隔离装置与反向隔离装置，正向隔离装置用于确保数据由所述操作控制区单元向所述辅助功能区单元传递的安全，反向隔离装置用于确保数据由所述辅助功能区单元向所述操作控制区单元传递的安全。

本发明的有益效果：采用本发明所述的系统，借助高精定位、智能穿戴、无线通信等新技术，实现误入带电区域实时报警、地线位置实时判断、开关位置实时更新等新功能，真正实现保证五防操作、保护人身安全的目的，进一步提高变电站五防操作的准确性与可靠性、提升全站智能化水平。

附图说明

图1是本发明一种变电站智能五防系统的构成框图。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

本发明所述的一种变电站智能五防系统按照全站成套配置，共包含三个功能部分：操作控制区单元、辅助功能区单元及隔离功能区单元。

操作控制区单元包括智能五防主机、五防钥匙底座、智能五防钥匙及五防锁具，用于根据调度运行及检修等需要，完成正常的五防控制与操作。该单元与传统五防系统类似，功能相同；不同之处在于优化了五防软件与五防钥匙，使前者具备智能决策与智能闭锁功能、后者增加无线通信功能，完成五防系统的智能化优化升级。智能五防钥匙除具备常规五防钥匙功能外，增加无线通信功能，用于在实际操作中通过辅助功能区系统，与智能五防主机即时通信，以避免误操作及漏操作；五防钥匙底座与常规五防系统功能相同，完成对智能五防钥匙的充电及控制指令交互；所述五防锁具与常规五防系统相同，为系统必备组成部分。

辅助功能区单元即为无线定位通信系统，用以实现五防操作区域内的精准定位，并向操作控制区系统提供辅助判据，协助操作控制区系统准确而可靠地执行五防指令，以避免误操作引起的人身与设备安全事故，提高五防操作的准确性与可靠性。

辅助功能区单元主要设备包括无线定位通信主机、无线基站及智能标签；其中无线定位通信主机可设置1套(单机配置)或2套(双机冗余)，无线基站数量应根据其通信距离、并结合五防操作区域位置与大小综合确定，智能标签配置数量，应根据运行维护需求而定，宜不少于1套。

所述智能标签可佩戴于操作人员身上，也可与其它设备组合完成智能化；当智能标签佩戴于操作人员身上时，其形式包括但不限于胸牌、手环、智能头盔等，用于向无线定位系统提供操作人员的实时位置，并在操作人员越界时发出警告信息；当智能标签与操作控制区系统的普通地线组合，组成智能地线时，可经智能标签向无线定位系统提供所述智能地线的实时位置；智能标签还可嵌入智能五防钥匙。

无线定位通信主机通过无线基站建立全站设备布置与无线覆盖实际区域的对应关系、搭建无线定位系统，并识别出进入无线覆盖区域的智能标签的具体位置，同时经由隔离功能单元从智能五防主机获取五防操作计划后，设立虚拟电子围栏，并对越界的智能标签通过无线基站发出警告信息，以提醒操作人员。无线基站有两方面功能，一是与无线定位通信主机共同完成无线定位系统的搭建，并与进入无线覆盖区域内的智能标签交互位置及警告等信息，二是与进入无线覆盖区域的智能五防钥匙建立通信，交互智能五防钥匙的操作结果及被操作对象的实时状态等信息。

隔离功能区单元包括1台正向隔离装置与1台反向隔离装置，共同完成操作控制区单元与辅助功能区单元之间以安全方式交互信息与数据，以满足电力系统二次安全防护的要求。正向隔离装置用于保证数据由操作控制区单元向辅助功能区单元的安全传递，反向隔离装置用于保证数据由辅助功能单元区向操作控制区单元的安全传递。智能五防主机与辅助功能区单元的所有信息交互，均需经过所述隔离功能区单元。

操作控制区系统内部设备之间、隔离功能区与操作控制区及辅助功能区之间、辅助功能区系统内无线定位通信主机与无线基站之间，均采用有线通信网络10交互信息；无线通信基站与智能标签、智能五防钥匙之间，均采用无线通信网络20交互信息。

所述无线定位通信主机将进出无线覆盖区域内的智能胸牌、智能地线及智能五防钥匙等设备的状态及操作等信息，即时传递给所述智能五防主机，用以辅助其智能决策与智能闭锁等策略。当所述智能五防主机的智能决策与智能闭锁策略需要智能五防钥匙、智能标签等设备执行时，相关信息将通过无线基站直接或经由所述无线定位通信主机转发，传递至智能五防钥匙或智能标签，最终完成策略的执行。智能决策与智能闭锁是指在智能五防钥匙依据智能五防主机的操作指令进行的倒闸操作的多个步骤中，若中间某个步骤没有执行或执行错误，智能五防下达的禁止下一步操作或终止操作等策略；或是在当前步骤中，应当挂接地线或拆除地线的策略。

当进行五防操作时，首先，由智能五防主机通过五防钥匙底座向智能五防钥匙下达操作指令；同时智能五防主机将操作计划，通过隔离功能区单元传递给无线定位通信主机，无线定位通信主机结合变电站内电气设备的布置位置，规划出虚拟电子围栏区，并向操作人员展示。然后，佩戴智能标签的操作人员持智能五防钥匙前往目的间隔区域，此时无线定位通信主机通过无线基站实时感知到的智能标签位置，将操作人员的实时位置展示于显示器上；若操作人员越过虚拟电子围栏界限，则智能标签发出声光报警，提醒操作人员应在正确的间隔内操作，有效保证防止误入带电间隔。接着，操作人员对智能五防钥匙及相应开关刀闸进行操作，智能五防钥匙一方面通过无线通信网络向智能五防主机发送自身的操作结果，另一方面通过无线通信网络接收智能五防主机发来的操作对象的实时状态，保证操作步骤正确、防止走空程。最后，全部操作完成后，操作人员返回控制室，将智能五防钥匙放回五防钥匙底座，回传智能五防钥匙的操作结果。

若五防操作过程中有挂地线或拆地线操作，智能地线的位置将被实时展示于无线定位通信主机中，并传递至智能五防主机；智能五防主机根据智能决策与智能闭锁策略，判定该地线位置是否符合五防操作要求，并将结果经辅助功能区单元传递给智能五防钥匙，提示当前操作正确与否，有效保证防止带电挂地线、防止带地线送电。

进一步，凡是从智能五防主机经隔离功能区单元到智能五防钥匙及智能标签的数据，可以直接经无线基站送达，也可以经无线定位通信主机转发至无线基站后再由无线基站送达；反之亦然，凡是从智能五防钥匙及智能标签经隔离功能区单元到智能五防主机的数据，可以经无线基站直接送出，也可以经无线基站转送至无线定位通信主机后，由后者送出。

进一步，无线定位通信主机的显示设备应与智能五防主机的显示设备布置于同一操作台，便于运维人员操作、查看。

进一步，为便于功能实现，无线基站可按两种类型分别设置，一类专用于无线定位，并感知智能标签，另一类专用于与智能五防钥匙交互信息；允许两类基站的无线网络之间互无联系。

进一步，对于设置了视频监视大屏系统的变电站，智能五防主机与无线定位通信主机可各增加1组视频信号输出，送入大屏系统，与被操作对象区域的视频信号一同展示于大屏幕之上，给运维人员以更为详细、真实的展示效果。

Claims (2)

1.一种变电站智能五防系统，其特征在于：包含操作控制区单元、辅助功能区单元以及用于确保所述操作控制区单元与所述辅助功能区单元之间数据交互安全的隔离功能区单元；

所述操作控制区单元包括智能五防主机、智能五防钥匙、五防钥匙底座及五防锁具；所述辅助功能区单元包括智能标签、无线定位通信主机以及无线基站，所述智能标签设置在智能五防钥匙上或佩戴在持有智能五防钥匙的操作人员身上或设置在地线上；

所述智能五防主机：通过五防钥匙底座向智能五防钥匙下达操作指令，通过安全隔离功能区单元将操作计划传递给无线定位通信主机；

所述智能五防钥匙：通过辅助功能区单元及隔离功能区单元，向智能五防主机发送自身对五防锁具的操作结果；通过隔离功能区单元及辅助功能区单元接收智能五防主机发来的操作对象的实时状态，以保证操作步骤正确；操作完成后，通过五防钥匙底座向智能五防主机回传操作结果；

所述无线定位通信主机：结合变电站内电气设备的布置位置，基于接收到的操作计划规划出虚拟电子围栏区；通过无线基站实时感知智能标签的位置，以提醒操作人员不能越过虚拟电子围栏区界限或地线的实时位置。

2.根据权利要求书1所述一种变电站智能五防系统，其特征在于：所述隔离功能区单元包括正向隔离装置与反向隔离装置，正向隔离装置用于确保数据由所述操作控制区单元向所述辅助功能区单元传递的安全，反向隔离装置用于确保数据由所述辅助功能区单元向所述操作控制区单元传递的安全。

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