基于數(shù)字和智能化的變電站安全工器具管理模式研究

方 勇，孔晨華，張建軍

(國網(wǎng)蘭州供電公司，甘肅 蘭州 730050)

0 引言

近年來的電力體制改革中，設(shè)備自動化水平在逐年提高，相應(yīng)的電網(wǎng)運行的管理模式也逐漸趨于集中管控的運維站模式。隨著運維站1拖N，集中無人站模式的發(fā)展，原有人值班變電站中的安全工器具管理模式已不能適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)需要[1]。并且在安全工器具的使用、管理、維護(hù)、輪換送檢試驗、借用歸還和全壽命管理等環(huán)節(jié)均不同程度地存在管理瓶頸問題：安全工器具存放冗余，某一些變電站現(xiàn)存放大量的安全工器具，閑置率高，投入資金多[2]；對安全工器具進(jìn)行定期校驗和維護(hù)的成本高，運維站管轄的無人變電站距離可以遠(yuǎn)到30 km以外，定期維護(hù)和檢查都需要安排車輛和人員到達(dá)現(xiàn)場處置[3]，不僅使得工作效率降低，在安全檢查質(zhì)量的完成方面也缺乏有效地監(jiān)督閉環(huán)管理。

為適應(yīng)當(dāng)前數(shù)字化的電網(wǎng)運行管理模式[4]，本文提出了一種基于全面數(shù)字化的“321”安全工器具管理模式，該模式采用程序化、智能化技術(shù)管理，即具有人臉識別、自動維護(hù)、自動登記工器具借用歸還數(shù)據(jù)、自動判斷試驗到期、工器具智能解鎖自動推送和五防邏輯判別等功能。不僅能夠有效解決現(xiàn)場安全工器具管理瓶頸的問題，還大大降低了成本，提高了經(jīng)濟(jì)性，采用的數(shù)字化新技術(shù)更大大提升了安全工器具的管理水平。

1 安全工器具的管理新模式

所謂“321”管理模式，即運維站+應(yīng)急車輛+變電站，3種安全工器具存放模式。首先，在運維站所在地建設(shè)一套全數(shù)字智能化安全工器具集中管理系統(tǒng)進(jìn)行集中歸約化管理；其次，在運維車輛中安裝車載全工器存放箱；最后，在變電站配電室及戶外設(shè)備區(qū)就地設(shè)置安全標(biāo)示牌[5]、安全圍欄網(wǎng)存放處以及登高梯存放架。實現(xiàn)個體防護(hù)裝備集中管理和按需領(lǐng)取，絕緣工器具集中和車載管理，登高器具、安全圍欄網(wǎng)和標(biāo)識牌等消耗品就地管理和集中備用的“321”管理模式。

2 運維站安全工器具柜智能管理系統(tǒng)

采用了新型智能安全工器具管理柜，它是一種能夠?qū)崿F(xiàn)安全工器具智能化、數(shù)字化和規(guī)范化全壽命管理的全自動化管理柜[6]。如圖1所示，智能安全工器具管理柜由安全工器具存放柜、智能控制終端、人機(jī)交互機(jī)、溫濕度自動控制器和五防閉鎖機(jī)通信模塊組成[7]。

圖1 智能安全工器具管理柜

智能安全工器具柜按工器具形狀開模設(shè)計專用柜格，實現(xiàn)工器具專柜專用。柜內(nèi)安裝溫濕度感應(yīng)器、通風(fēng)、烘烤和除濕等裝置實現(xiàn)工器具自動烘烤維護(hù)[8]。

智能安全工器具柜配置在運維站駐地集中管理，程序采用的是常規(guī)Windows10系統(tǒng)，其功能有人臉識別、指紋識別、聲控識別、邏輯控制、借用歸還自動記錄并監(jiān)視工器具狀態(tài)[9]。還實現(xiàn)了和安全風(fēng)險管控平臺信息交互，自動實現(xiàn)取用、歸還、試驗預(yù)警、臨期提醒和過期告警閉鎖等功能。

為進(jìn)一步提高倒閘操作的安全性，將五防閉鎖系統(tǒng)與智能安全工器具柜進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，在五防閉鎖管理機(jī)上完成操作模擬后，智能工器具柜即可根據(jù)操作內(nèi)容開啟解鎖推送相應(yīng)的工器具，使用快捷，提高工作效率[10]。智能工器具管理柜除滿足傳統(tǒng)的自動除濕、烘烤功能外[11]，還具備工器具狀態(tài)自動識別、試驗日期自動識別、試驗到期告警提醒和一鍵開啟解鎖到期試驗工器具功能。能夠建立實施監(jiān)控的電子臺賬，能夠及時發(fā)現(xiàn)安全工器具的損壞、遺失和到期等現(xiàn)象，及時完成維護(hù)與完善。

2.1 系統(tǒng)授權(quán)管理

智能工具柜管理系統(tǒng)如圖2所示，將本運維站有權(quán)使用安全工器具的人員進(jìn)行面部、指紋和聲紋采集，形成人員信息庫?？稍O(shè)置1名管理員，有權(quán)維護(hù)軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)，其他人員均為使用人員，無高級權(quán)限。當(dāng)需要取用工器具時，可通過面部識別、指紋和聲紋登錄系統(tǒng)。系統(tǒng)將使用人的取用時間、個人信息、取用工具名稱和數(shù)量以及歸還情況進(jìn)行自動記錄，并具備全過程拍照錄像功能。

圖2 智能工器柜授權(quán)管理系統(tǒng)

2.2 數(shù)字化管理臺賬

智能安全工器具管理程序?qū)崿F(xiàn)了與安全風(fēng)險管控平臺數(shù)據(jù)交互，如圖3所示，其具有自動統(tǒng)計工器具的名稱數(shù)量、試驗日期、到期時間和使用狀態(tài)功能。在人機(jī)交互界面下對現(xiàn)存放的工器具狀態(tài)一目了然，并且具備到期工器具試驗提醒告警功能。也可一鍵開啟推送到期工器具信息到運維人員的信息子站，便于快捷正確拿取。

圖3 智能工具柜管理臺賬

智能安全工器具管理程序還具備自動統(tǒng)計各工器具的使用頻次、維修記錄、損壞狀態(tài)和烘烤時間等使用狀態(tài)，如圖4所示。在運維人員取用時，程序會自動推送合格且輪換使用的工器具，既確保了使用安全工器具可靠性，又避免了工器具過度使用加速損壞。

圖4 歷史記錄查詢

2.3 安全工器具系統(tǒng)自動推送

將智能安全工器具管理柜與五防操作票模擬機(jī)通過通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)連接。設(shè)置操作設(shè)備與對應(yīng)安全工器具的對應(yīng)邏輯。操作人員在完成操作票模擬后，系統(tǒng)程序即可按操作設(shè)備內(nèi)容自動打開所需要的安全工器具柜門并完成推送，提高了操作人員取用安全工器具的快捷性。

2.4 運維車輛車載安全工器具管理

為進(jìn)一步完善安全工器具智能管理模式，充分考慮現(xiàn)場需求，最大程度滿足運維專業(yè)的應(yīng)急特殊性，對在運維站的工作車輛進(jìn)行車載安全工器具管理，提高應(yīng)急處置的高效性。車載安全工器具采用箱式分類和分套存放管理。將各類電壓等級的驗電器(220 kV、110 kV、35 kV)和操縱桿按套配置存放在1個手提存放箱中；將絕緣手套和絕緣靴存放在1個手提存放箱中；在車輛頂部設(shè)置專用的滑軌式行李架，將2個不同類型的存放箱以拼裝箱和卡口閉鎖的方式裝設(shè)在貨架上，便于應(yīng)急取用。

車載安全工器具存放箱如圖5所示，其滿足所轄變電站各電壓等級的最低配置要求。存放箱為實物開模，專位專用，方便裝卸設(shè)計。研制安全工器具智能識別系統(tǒng)，能夠通過手機(jī)APP 實時接收車載工器具的位置狀態(tài)、數(shù)量、試驗到期日期和使用頻率等，以便于及時更換狀態(tài)不良的工器具。車載安全工器具拼裝箱主要配置最基礎(chǔ)且常用的工器具，具體配置各電壓等級的驗電器、絕緣手套、絕緣靴和絕緣桿若干套(根據(jù)運維站的實際需求設(shè)計)，以滿足應(yīng)急和特殊狀態(tài)下補(bǔ)充使用。

圖5 車載安全工器具存放箱

車載安全工器具存放箱最低配置標(biāo)準(zhǔn)滿足變電站基本的操作需求，在操作需求不沖突的正常情況下，1套該設(shè)備可滿足多站使用，降低了經(jīng)濟(jì)成本且易于日常維護(hù)管理。同時，極大提高應(yīng)急處置速度，減少到站出票后需分散取出安全工器具，造成應(yīng)急響應(yīng)速度降低、響應(yīng)時間過長的影響。

3 變電站安全工器具管理

無人值守變電站平常是沒有運維值班人員的，只是在有工作時才安排人員前往現(xiàn)場?？筛鶕?jù)實際工作需求存放非絕緣防護(hù)類的安全工器具，主要有安全圍欄(網(wǎng))和標(biāo)示牌等。此類工器具存放周期長或無需高壓試驗，可長期在無人值守站留存管理。

3.1 保護(hù)室、配電室安全工器具專用存放柜(箱)

設(shè)計了一種便于在保護(hù)室存放紅布幔、“在此工作”標(biāo)示牌和警戒帶等專用存放箱，并配置使用登記簿1本。當(dāng)二次設(shè)備遇有調(diào)試等工作時，便于運維人員就近取用，設(shè)置二次作業(yè)現(xiàn)場安全措施，提高工作效率。

此外，在變電站安裝了防止誤碰、誤開二次設(shè)備屏柜門的E 匙通智能鎖，并設(shè)有“運行設(shè)備”、“在此工作”的安全標(biāo)示牌。正常運行中可靠閉鎖屏柜門，并在其柜門把手設(shè)置“運行設(shè)備”安全標(biāo)識；遇有檢修調(diào)試工作，開啟屏柜門取出標(biāo)示牌，背面印有“在此工作”字樣，可直接將該安全標(biāo)識懸掛在工作的保護(hù)屏面上，提高工作效率。

3.2 室外單一間隔及設(shè)備作業(yè)現(xiàn)場安全措施

在作業(yè)地點四周裝設(shè)臨時圍欄，將作業(yè)區(qū)域與非作業(yè)區(qū)域隔離，在出入口設(shè)置“從此進(jìn)出！”標(biāo)示牌，圍欄四周上懸掛適當(dāng)數(shù)量的“止步，高壓危險！”標(biāo)示牌，標(biāo)示牌面朝向作業(yè)區(qū)，在作業(yè)地點醒目位置設(shè)置“在此工作！”標(biāo)示牌。

4 結(jié)束語

本文提出的安全工器具集中管理模式，有效提高了安全工器具使用效率，經(jīng)過長時間的運行管理統(tǒng)計，新的管理模式降低了工器具60%的投入成本。大大降低了檢查、維護(hù)和試驗的人力及車輛成本，有效提高了管理效率；車載安全工器具箱實現(xiàn)了人與安全工器具同時到達(dá)工作現(xiàn)場的特性，在處理簡單的應(yīng)急操作時，便于運維人員即取即還。通過定區(qū)域、定位置的量身定制存放位置，保證了對具體設(shè)備的保存環(huán)境的考慮，使其不會丟失所需的除濕需要；其所具備的身份識別、取用、歸還自動檢測功能加強(qiáng)了安全工器具的可管理性。智能安全工器具柜實現(xiàn)了安全工器具全壽命智能化、數(shù)字化管理，完全擺脫傳統(tǒng)的人工統(tǒng)計數(shù)量、檢查維護(hù)、監(jiān)督借還和統(tǒng)計到期工具等繁雜工作。通過人臉識別技術(shù)、智能感應(yīng)模塊結(jié)合數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳及五防系統(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)了安全工器具的使用及監(jiān)督全環(huán)節(jié)智能管理，節(jié)約80%的人力、時間與投入成本。