科學技術(shù)和信息化的迅猛發(fā)展，使無人值守變電站的建設(shè)工作得到大力推進，變電站傳統(tǒng)的人工管理方式滿足不了時代發(fā)展的需要，正逐步開始實施采用集中監(jiān)控站對各個分控變電站實施遠程管理系統(tǒng)，以促進工作效率和經(jīng)濟效益提高。一個必須面對的現(xiàn)實是，電網(wǎng)中多數(shù)變電站，考慮到進、出線回路的方便，大多分布于交通不太便利的城鄉(xiāng)結(jié)合部或山區(qū)。電氣設(shè)備上價值不菲的銅、鋁金屬器材，常成為犯罪分子垂涎光顧的首要目標。近幾年來，電力設(shè)施被偷被盜的現(xiàn)象時有發(fā)生。變電站傳統(tǒng)的磚材有形圍墻或站樁鐵絲網(wǎng)因其阻擋性較弱，偷竊入侵者容易攀爬翻越。若不采取科學完備的安防、技防措施，必然會給犯罪分子帶來可乘之機，其后果將會造成電網(wǎng)大面積停電事故和人身傷害事故，同時還會對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鄉(xiāng)人民的生活方面帶來嚴重影響。為此，對目前無人值守變電站常用的周界安全自動防護裝置的功能進行研究改進，使之更加完善尤為重要。
一、周界安全自動防護裝置的發(fā)展過程簡述：
1.簡易周界電防護裝置。最早的周界防護裝置是在被警戒區(qū)的四周立一些站樁敷設(shè)鐵絲網(wǎng)對人或動物進行阻擋，也有在站樁上拉幾根導線，通上合適的電壓，就形成簡單的電網(wǎng)圍欄。人或動物等觸及到到電網(wǎng)圍欄時，將會遭到電擊阻擋而被迫退回。
2.電場周界探測防護裝置。其工作原理主要由探測信號發(fā)生器產(chǎn)生幾千赫茲或數(shù)十千赫茲信號通過W1向空中發(fā)出電磁波，正常情況下導線W2收到恒定信號。在警戒區(qū)內(nèi)，一旦有入侵行為發(fā)生，就會干擾現(xiàn)場接收的信號，其信號的變化量超過預定值就會產(chǎn)生報警。如圖1所示:
3.周界磁性電纜探測裝置。所謂的周界磁性電纜探測器是一條中心涂有絕緣層的磁性材料，外繞感應(yīng)線圈，最外層為絕緣屏蔽保護層。正常情況下磁芯密度和地球磁場密度是常量 ，一旦有人在其埋設(shè)的地面附近走動，彈性振動壓迫電纜磁芯，改變磁密度(鐵磁材料靠近也會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢)，經(jīng)放大處理后引起報警。如圖2所示
4.紅外波周界探測器。所謂的紅外波是介于微波和可見光之間的電磁波，其波長的范圍為0.75微米～1毫米，是一種不可見的光波。可分為主動紅外探測和被動紅外探測。他們的共同特點是：一旦在警戒區(qū)內(nèi)發(fā)生入侵行為，引起警戒區(qū)域紅外密度的變化，紅外元件靈敏地探測捕捉到這一變化時，裝置就會產(chǎn)生報警。
5.隨著科技的不斷進步，上世紀八、九十年代，人們對周界安全自動防護裝置的要求也越來越高。其產(chǎn)品性能充分考慮了人的主動性和智慧性，能準確判斷出無意觸摸、蓄意破壞、非法闖入等各種情況，使產(chǎn)品的質(zhì)量和功能得到了大幅的提升。尤其是進入二十一世紀以來，周界安全自動防護裝置的研發(fā)設(shè)計，引入了先進的智能預警理念，不同原理、不同機型的周界安全自動防護裝置異彩紛呈，各具特色。其產(chǎn)品的使用和功能更加智能化、人性化。目前，周界安全自動防護裝置的產(chǎn)品采用了先進的“阻擋為主，輔助報警”的安防理念，集“威懾、阻擋、報警、安全”于一身。在入侵者未真正實施偷竊前，就中斷犯罪行為的延續(xù)，將危害程度和經(jīng)濟損失降到最低。
二、目前按照國家標準GB/T7946-2008，電子圍欄應(yīng)具備的功能有。
1.具有完整、明確分界的高壓脈沖電子圍欄、靜電感應(yīng)圍欄、具有強大的阻擋作用和威懾作用。
2.具有誤報率極低的智能報警功能。
3.備有報警接口，能與其它的安防系統(tǒng)聯(lián)動，提高系統(tǒng)的安全防范等級。
三、電子圍欄的工作原理
主機通電后，脈沖發(fā)生器發(fā)射端口向前端圍欄發(fā)出脈沖電壓，時間間隔大約1～1.5秒發(fā)射一次，脈沖在圍欄上停留的時間大約0.1秒，前端圍欄上形成回路后將電脈沖返回到主機的接收端口，此端口接受反饋回來的信號;同時主機還能探測兩個發(fā)射端之間的電阻值，如果前端圍欄遭到認為破壞，造成斷路或短路，引起圍欄電子線回路電阻的變化或接收端口接收不到脈沖信號，脈沖主機都將會做出邏輯判斷進行報警。同時，當非法入侵者接觸到電子圍欄的電子線時，裝置會以高電壓低能量給入侵者以電擊。
四、電子圍欄在我局無人值守變電站中的應(yīng)用
根據(jù)我縣多山區(qū)少平原的實際情況，按照“技術(shù)先進、性能可靠、功能實用、價格合理、維護方便、易于推廣”的原則，決定在我縣東部工業(yè)園區(qū)及周邊四個鄉(xiāng)鎮(zhèn)供電的六座110kV變電站采用豫LD公司生產(chǎn)的周界安全自動防護裝(LX-M4-III3電子圍欄系統(tǒng))。系統(tǒng)功能簡述如下：
前端設(shè)備主要是電子圍欄，電子圍欄系統(tǒng)是一種“有形”的報警系統(tǒng)，實實在在地給人一種威懾感覺，使入侵者增加一種心理壓力，從而把報警系統(tǒng)和警戒系統(tǒng)有機地結(jié)合起來，達到以防為主，防報結(jié)合的目的。安裝系統(tǒng)后，相當于在墻頂上形成一道“有形”的電子屏障，增加了圍墻高度，使外人無法入侵，也使圍墻內(nèi)的人無法從墻面攀越逃離。電子脈沖每分鐘60次掃描電子墻的每一根導線，每個脈沖峰值有5-8千伏，使入侵者難以攀越。另外本系統(tǒng)如遇斷路、短路或失電，系統(tǒng)都會發(fā)出報警信號。還可以與任何報警系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)使用，便于提高防范等級。
智能型周界安防阻擋報警系統(tǒng)，前端圍欄每根線都有帶電，使入侵者沒有可乘之機。系統(tǒng)和交流電網(wǎng)有本質(zhì)的不同，它采用了高壓脈沖(5000-8000V)及低能量(小于5個焦耳)，因而對人不會構(gòu)成生命危害，同時電子圍欄的柔性PV中間過線桿和專用合金絲，不支持人體的重量，又能感知入侵者的入侵，并發(fā)出報警信號，確保系統(tǒng)的安全可靠。
系統(tǒng)有高壓、低壓兩種工作模式，用戶可以根據(jù)不同的需求自由切換模式，高壓模式可以產(chǎn)生峰值為5000-8000V的高壓脈沖，低壓脈沖模式可以產(chǎn)生峰值為500v左右的脈沖電壓?？梢栽诎滋旎蛴腥藛T在圍欄附近作業(yè)時切換到低壓模式，這使前端圍欄的脈沖打擊力度更小，如果夜間或安全需求較高時，可以恢復到脈沖峰值為5000-8000V的高壓脈沖模式。
系統(tǒng)可以分別輸出脈沖主機和前端圍欄兩組報警信號，方便系統(tǒng)報警時用戶及時檢查出報警原因。
系統(tǒng)設(shè)計將防范區(qū)域進行合理劃分，盡可能做到報警時準確定位，每個區(qū)域防范范圍控制在人眼可視視野內(nèi)。周界防區(qū)無死角、無盲區(qū)。
五、安裝使用過程中發(fā)現(xiàn)的問題及處理
1.存在的問題
(1)模擬非法入侵接觸圍欄時，圍欄四角上的警燈、音響信號報出反應(yīng)過慢，警報威懾聲音音量小。且約需一分多鐘才能報出;
(2)監(jiān)控屏幕仍是顯示分區(qū)畫面，對事發(fā)現(xiàn)場的畫面的顯示不突出;
(3)各警戒區(qū)發(fā)生非法入侵事件時，是采用接聽市話的語音提示，因市話線路干擾過大，語音提示不清晰明確。
(4)電子圍欄上懸掛的警示類標示牌，尺寸及警示內(nèi)容的文字過小，三米以內(nèi)看不清楚警示文字。
2.完善處理措施
上述問題反饋給豫LD公司后，得到了該公司的高度重視，立即與我局聯(lián)系，建議成立該公司與我局相關(guān)技術(shù)人員參加的技術(shù)攻關(guān)聯(lián)合小組，對此缺憾問題進行攻關(guān)完善。經(jīng)過兩個月的努力，此問題得到圓滿解決。
六、改進后裝置特點如下;
1.系統(tǒng)采用了先進的“阻擋為主，輔助報警”的周界安防理念，將威懾、阻擋、報警、安全集與一身。
2.威懾：帶有脈沖高壓電的周界圍欄給入侵者極大的威懾感。
3.阻擋：有形的、帶電周界圍欄有效阻止入侵。
4.報警：如強行入侵，系統(tǒng)將根據(jù)入侵形式分別發(fā)出：觸網(wǎng)、短路、斷路三種報警模式。
5.安全：先進的差電壓輸出功能：周界每條線都有點擊，相鄰線之間有電壓差，使周界圍欄無懈可擊。
6.誤報率極低，先進的報警原理，克服了紅外、微波、靜電感應(yīng)等以受干擾的技術(shù)缺陷，周界各種絕緣子均、防水設(shè)計，加大爬電距離，保證系統(tǒng)在能報警的同時，不受氣候、地形等環(huán)境的影響。
7.無盲區(qū)、無死角，周界圍欄可隨地形的起伏架設(shè)，大門口、拐角均可安裝。
8.安全可靠，系統(tǒng)采用高電壓、低能量的設(shè)計思路，對人體不會構(gòu)成生命危害。
9.符合GB7946-87《帶電鐵絲網(wǎng)和電圍欄的安裝和安全運行》國家標準。產(chǎn)品符合CEI-61011國際電圍欄標準。
10.線～線、線～地之間均有觸網(wǎng)、短路、斷線三種報警模式報警。
11.多種探測電壓(1.5/1.6/1.7/1.8/1.9 4/5/6/7/8KV)備選，滿足不同應(yīng)用環(huán)境需求。
12.LX-2000 D電子圍欄控制主機可同時控制1～16臺LX-M4II電子圍欄控制器，聯(lián)動監(jiān)控圖象報警，聯(lián)動夜間監(jiān)控輔助光源。
13.圍欄控制器及控制主機均有常開/常閉、DC12V、RS485等聯(lián)動功能;控制主機另外具有報警信息打印記錄功能，微機同步操作功能。
改進后裝置功能結(jié)構(gòu)如下列圖示：
七、改進后的使用效果
經(jīng)改進后，我局所屬各變電站的電子圍欄，通過數(shù)次模擬多種形式的發(fā)生非法入侵時，周界安全自動防范裝置能：
1.圍欄四角的警燈立即開始閃爍，警用喇叭發(fā)出刺耳的警笛音響，三分鐘后，轉(zhuǎn)入低分貝報警狀態(tài)。
2.主機能在監(jiān)控中心值班室進行語音提示，報出事發(fā)現(xiàn)場的站名、警戒區(qū)的方位。提醒監(jiān)控人員注意屏幕畫面。
3.電子圍欄的標示牌，采用夜光顯示大尺寸標牌，字跡清楚醒目。
4.監(jiān)控中心的監(jiān)控屏幕上由正常的分區(qū)監(jiān)控畫面自動彈出案發(fā)現(xiàn)場最佳視頻影像，并能自動進行截圖、存儲備份，方便事件的后續(xù)調(diào)查取證。
5.現(xiàn)場處理完畢后，相關(guān)人員對報警主機及探測器的報警狀態(tài)進行恢復。
經(jīng)過一年多的運行實踐，安防效果比較理想。
八、結(jié)束語
國民經(jīng)濟和科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，有效的促進了電網(wǎng)的技術(shù)裝備水平的提高。但是，任何一種新技術(shù)、新設(shè)備的問世，必須在運行使用的過程中，才能發(fā)現(xiàn)某些不足和需要完善的地方。在此建議，科研部門、生產(chǎn)廠家及使用單位應(yīng)建立密切的技術(shù)聯(lián)系，以便在運行使用的過程中，發(fā)現(xiàn)問題，及時反饋，及時完善，才能使生產(chǎn)廠家的技術(shù)產(chǎn)品具有持續(xù)的活力和競爭優(yōu)勢。才能促進供電企業(yè)把安全運行落到實處。
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