安全围栏智能自动报警装置 CNR220-238

这个项目要解决什么背景问题？

2023年3月，某500千伏变电站一次开关柜检修作业中，工作班成员在围栏内拆装母线接地刀闸时，因监护人员临时离岗，一名新员工误入相邻带电间隔区域，所幸被现场安全员及时喝止。这起未遂事件暴露出传统安全围栏“只拦人不报警”的被动防护缺陷。此后，项目组对省内12个地市供电公司开展调研，发现类似风险普遍存在：围栏被擅自移动、跨越、破坏的情况在月度安全检查中占比高达17%。安全围栏智能自动报警装置由此立项，目标是将围栏从“物理隔离”升级为“主动感知”的防护屏障。

现场存在哪些具体问题？

现场调研梳理出五类突出问题。其一，围栏状态完全依赖人工巡检，某220千伏变电站曾发生围栏被大风刮倒后2小时无人发现的情况。其二，夜间及恶劣天气下，围栏可视性差，运维人员巡视时误撞围栏的事件时有发生。其三，现有电子围栏多用于周界安防，缺乏针对变电站内临时检修围栏的专用报警装置，误报率高。其四，报警信息无法与现场声光、人员定位联动，值班员收到报警后仍需到现场确认，响应周期长。其五，装置供电与安装方式未考虑变电站强电磁环境，普通商用报警器在开关操作时易受干扰误动作。

本项目的创新目标是什么？

项目设定三项硬性指标：围栏异常（移位、倾斜、跨越）报警响应时间不超过3秒；单套装置连续运行无故障时间不低于8000小时；现场安装时间不超过15分钟，无需改动既有围栏结构。同时要求报警信息能同时推送至现场声光报警器、值班室监控终端及运维人员手机端，实现三级同步告警。装置需适应-25℃至55℃环境温度，在变电站10kV至500kV各电压等级场强下均能稳定工作。

技术方案如何实现？

装置由围栏状态感知单元、无线传输模块和报警接收终端三部分组成。感知单元内置高精度倾角传感器与振动传感器，安装在围栏立柱顶端，当围栏被移动、倾斜超过15度或受到持续敲击振动时，触发报警。感知单元采用磁吸式安装，无需打孔，单个安装耗时约2分钟。无线传输采用低功耗无线组网方式，在2.4GHz频段下工作，空旷区域通信距离达300米，变电站内穿墙场景下稳定通信距离不低于80米，单台接收终端可同时接入64个感知单元。

报警接收终端部署于变电站主控室，采用7英寸工业显示屏，以站内一次接线图为底图，实时显示各围栏位置状态。围栏正常时显示绿色图标，报警时图标变红并闪烁，同时触发终端内置蜂鸣器（声压级不低于85分贝）。终端具备RS485接口，可对接站内既有辅助设备监控系统，将报警信息上传至调度监控系统。供电方面，感知单元内置锂电池，静态功耗低于0.1毫瓦，按每日报警10次计算，电池寿命不低于12个月；接收终端由站内直流屏供电，支持DC110V/220V宽压输入。

创新亮点有哪些？

第一，感知单元采用双传感器融合判别策略，倾角传感器检测静态移位，振动传感器检测动态入侵，两者逻辑组合有效区分“人为跨越”与“自然因素（风、雨）导致的围栏晃动”，将误报率控制在每月不超过1次。第二，报警响应链路经实测，从围栏状态变化到接收终端显示报警，全程耗时1.8秒，优于设定指标。第三，感知单元具备低电量自检功能，电量低于20%时主动上报，避免装置失效不自知。第四，接收终端支持报警事件本地存储，可记录最近500条报警信息（含时间、围栏编号、报警类型），便于事后追溯。

落地应用效果如何？

装置在3个地市供电公司的6座变电站完成试点安装，覆盖35kV至220kV电压等级。以某220千伏变电站为例，2023年6月至2024年5月试运行期间，共记录围栏报警事件23起，其中11起为检修人员误触，9起为大风导致围栏移位，3起确认为非作业人员意图进入工作区域。值班员均能在报警后1分钟内通过视频监控确认现场情况，较以往人工巡视发现平均缩短约25分钟。试点期间，未发生一起因围栏失效导致的安全事件。

检修班组反馈，装置安装和拆除便捷，单次作业增加的时间成本不超过5分钟。某变电检修班班长表示：“以前收工后要逐段检查围栏是否复位，现在看一眼终端屏幕就行，省了不少事。”试点变电站的围栏专项检查频次由每日2次调整为每日1次，释放的人力用于其他运维工作。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。

常见问题

问：装置在雷雨天气或开关操作时会不会误报警？
答：感知单元采用双传感器逻辑判别，且内部电路经过电磁兼容试验，在8kV静电放电和10V/m辐射抗扰度测试下均未出现误报。试点期间经历多次雷雨天气，未发生因自然因素导致的误报警。

问：围栏数量多，终端显示会不会混乱？
答：接收终端以站内接线图为底图，围栏图标按实际位置标注，支持按电压等级分区显示。单台终端最多接入64个感知单元，满足常规检修作业需求。若围栏数量超过64个，可增设终端。

问：电池耗尽后如何更换？
答：感知单元采用标准18650锂电池，更换时拧开底部旋盖即可取出，无需拆卸围栏。电池电量低于20%时，终端会显示黄色预警图标，提醒运维人员安排更换。

Q：该创新成果的适用场景有哪些？

A：本成果适用于电力系统各类相关作业场景，包括但不限于变电站运维、输电线路检修、配电作业等。

Q：与传统方案相比，主要优势是什么？

A：主要优势体现在作业效率提升、安全风险降低、操作便捷性增强等方面。

Q：后续是否有升级计划？

A：将根据现场应用反馈持续优化改进，进一步提升性能和适用性。