一种开关柜误入带电间隔报警装置的设计

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(中国国网福建技培中心，福建泉州，362000)

1 引言

随着国民经济的不断发展，人们对电力的依赖也越来越强，电网的安全运行非常重要，我国每年因电力事故造成的财产损失和人员伤亡不计其数，总结造成的原因是安全意识淡薄，违规操作等。为减少和避免安全事故发生，安全报警装置的应用能够很大程度的降低安全事故发生的概率[1,2,3,4]。

从电网安全运行的安全性来考虑，为了能够有效避免检修及用电检查人员误入开关柜带电间隔的现象，设计一种开关柜误入带电间隔报警装置，通过该装置能够有效提示开关柜在手车拉出后，上触头或下触头依然带电的情况下，检修人员进入开关柜时，给予声光信号提醒，防止操作人员误入带电间隔时的辅助报警提示。

2 设计方案

设计本装置的目的是提供一种开关柜误入带电间隔报警装置，该装置具备红外检测及带电检测的功能，防止作业人员误入带电间隔，以此为依据实现上述目的，制定以下设计方案。

2.1 开关柜误入带电间隔报警装置组成模块设计

基于装置的功能要求，装置主要包含控制模块、开关柜、带电检测模块、手车位置检测模块、误入间隔检测模块、通信模块、语音模块等。其中控制台包括柜体、触摸显示器、操作键盘、电源总开关、电流检测保护模块、急停按钮、电源指示等。触摸显示器安装在柜体最上方，触摸显示器配备红外触摸屏可以通过触摸的方式操作设备。操作键盘安装在控制台表面上，操作键盘为金属架体，右侧配置触摸鼠标，代替普通鼠标的功能。电源总开关安装在柜体的下部，控制整个装置的电源。电流检测保护模块对整个装置进行过流保护，包括电流互感器和电流继电器。其中电流互感器检测电流的大小，当电流值达到设定值时电流继电器动作，断开设备的电源，起到过流保护的作用。电源指示灯用来指示设备是否带电。

2.1.1 组成模块的作用

(1)带电检测模块用来检测开关柜上触头、下触头是否带电，主要有电场强度检测模块、无线传输模块组成，其特征在于该模块安装在触头附近，检测触头是否带电，并把信息经过处理后通过无线传输模块传递给控制模块。

(2)手车位置检测模块检测手车触头是否分开、手车是否被拉出等，主要有开关量检测模块、位置传感器、信号处理模块、无线传输模块等组成；所述开关量检测模块用来检测手车触头是否分开；所述位置传感器用来检测手车的位置，并把位置信息传递给信号处理模块，处理后通过无线传输模块传递给计算机。

(3)误入间隔检测模块检测操作人员是否误入带电间隔，主要有光幕传感器、信号处理模块、无线传输模块等组成；光幕传感器用来检测操作人员是否进入带电间隔，并将信息送给信号处理模块，将信息处理后通过无线传输模块传递给控制模块。

(4)通信模块完成检测模块与计算机之间的通信，把各种状态传递给计算机，主要有无线发射模块、无线接收模块组成；无线发射模块完成各种采集信号的发射，采集信号经过处理后送给无线发射模块，通过无线模块来发送；无线接收模块用来接收发射模块发送的信息，接收后通过串口传递给计算机。

(5)声光提示系统用来模拟误入带电间隔时的后果，主要有强光模拟装置、烟雾模拟装置、触电提示模块；强光模拟装置用来模拟误入带电间隔后信号强烈提醒；触电体验模块用来进行触电提醒。

(6)语音模块用来进行语音提示、模拟短路时的爆炸声。语音提示的功能是当操作人员刚进入带电间隔时，语音提示“有电危险，请勿进入”。爆炸声的功能是，当操作人员继续进入带电间隔时会发出短路时的放电声、爆炸声等。

上述装置可以检测开关柜手车是否拉出，开关的上触头、下触头是否带电，操作人员是否进入带电间隔，并且具备强烈的信号提醒及触电提醒功能。

2.2 开关柜误入带电间隔报警装置的控制原理

2.2.1 装置控制原理

开关柜误入带电间隔报警装置的控制原理图如图1所示。其中状态检测模块用于检测各种工作状态，包含带电检测、手车位置检测、误入间隔检测。带电检测用来检测开关柜上触头、下触头是否带电。手车位置检测主要用于检测手车触头是否分开、手车是否被拉出；误入间隔检测用于检测操作人员是否误入带电间隔。状态检测模块把检测到的信息经过处理后通过无线遥控发射系统和无线遥控接收系统传递给计算机，计算机根据相应的状态做出分析判断，确定是否有误入带电间隔状况出现，并把指令传送给事故触发模块，由声光触发模块控制事提示装置产生相应信号提示。

图1 控制原理框图

2.2.2 带电检测原理

带电检测模块主要包含电场强度检测装置、信号处理模块、无线通信模块和PC机，检测原理如图2所示。

图2 带电检测原理图

电场强度检测装置安装在上触头、下触头附近，当触头带电时检测出电场信号，经过信号处理模块处理后通过无线发射模块来传送到PC机，最后PC机接收到信号后进行分析判断，以确定上触头、下触头是否带电。

2.2.3 手车位置检测原理

手车位置检测原理如图3所示。手车位置检测首先需要检测手车触头是否被拉开，通过手车的辅助触头来检测，手车的常闭触头接在检测模块上，当手车拉出时常闭触头动作，来判断手车触头是否分开。手车是否被拉出通过光幕传感器来检测，在手车拉出的位置安装3组光幕传感器，当手车拉出时相对应的光幕传感器动作，并且拉出的位置不同有不同的光幕传感器动作，以此来判断手车拉出的位置。检测模块把检测到的信号经过处理后通过无线的方式传递给PC机，PC机经过分析发出相应的指令。

2.2.4 误入带电间隔检测原理

图3 手车位置检测原理图

图4 误入带电间隔检测原理图

误入带电间隔原理如图4所示。操作人员误入带电间隔检测是通过光幕传感器来检测，在带电间隔的位置安装3组光幕传感器，当操作人员进入带电间隔时相对应的光幕传感器动作，并且进入间隔不同位置有不同的光幕传感器动作，以此来判断操作人员在带电间隔中的位置。检测模块把检测到的信号经过处理后通过无线的方式传递给PC机，PC机经过分析发出相应的指令。

3 结束语

为了电网的安全运行，降低因电力事故造成的财产损失和人员伤亡，提高操作人员的安全意识，减少违规操作，安装报警装置能够很大程度的降低安全事故发生概率。所设计误入带电间隔报警装置具备了带电检测、手车位置检测、误入间隔检测的功能。装置将检测到的信息通过无线传输模块反馈至PC机，通过程序的分析，给出相应的强烈的报警信号。该装置的应用在电力行业将有广泛的应用。