以物联网技术为基础的水电厂操作隔离智能防误管理

以物联网技术为基础的水电厂操作隔离智能防误管理

李念

水电开发有限责任公司乌江渡发电厂贵州省 遵义市 563104

一、前言

目前发电企业为确保检修试验设备及人员安全，在检修试验工作开展前对能量断开及能量释放提出了相应的安全措施要求，并有《电力安全工作规程》等成熟的规章制度作为约束标准，但是由于缺乏有效的管理手段，仍存在以下问题：危险源隔离多以挂牌方式警示，危险源隔离不具备强制性，易发生向未完成检修工作区域输送能量的误操作；安全措施布置人员与检修作业人员分别由不同专业开展工作，沟通的疏忽或协调不当，都有可能发生检修作业未完成误向检修区域输送能量的事件，造成人员伤亡及设备损坏，当不同工作任务、不同专业班组在同一区域交叉作业时，更易发生此类误操作事件。以物联网技术为基础，将生产作业现场的安全工器具、安全措施执行等通过信息化手段进行联锁管控，进一步强化运行防误操作管理和设备安全隔离措施的防误动管理，提升生产作业现场的安全管控能力，保障人身及设备安全。

二、实施背景

（一）贯彻落实习近平总书记关于安全生产重要论述的需要

习近平总书记指出：要做到“一厂出事故、万厂受教育，一地有隐患、全国受警示”。对某电网公司印发的《典型生产安全事故汇编》中413 起典型事故进行统计分析，发现涉及运行专业的事故共61 起,其中因工器具管理不规范、安全措施误动、设备倒闸误操作等诱发的事故共38起，占运行专业事故总数的40%，误操作风险突出。利用信息化技术，采取有效的联锁防控手段，强化防误操作和防误动管理，是电力企业生产现场保障安全的有效手段。

（二）保障公司顺利实现“十四五”时期发展规划的需要

乌江公司“十四五”时期“1122”战略目标中提出：创建华电集团一流区域公司、清洁能源装机达2000万千瓦等要求。作为基层电力企业，需要进一步规范提升生产现场安全管理水平，为公司顺利实现战略目标提供坚强保证。目前传统的运行操作管理工作效率低下，对安全工器具的管理、安全措施执行等信息记录易出现漏记、错记等现象，对使用过程无法实时跟踪，且在查询相关记录时不便于查找，耗时较长，存在一定安全管控隐患。通过引入物联网技术，使安全工器具的管理和安全措施的执行等信息进行自动记录，并能全过程跟踪和实时管控，将有效提升本质安全性管理水平。

（三）通过有效管控手段防范作业人员不安全行为的需要

发电厂设备分散，系统结构较为复杂，在检修维护及技改工作较多的情况下，设备倒闸操作频繁。系统的调度、操作、运行管理主要依赖于工作人员的个人素质和经验，不但工作效率低，而且容易出现人为疏漏或因为信息掌握不准确、不全面导致判断错误而引发事故。亟待需要通过强化和提升生产现场的管理水平，对检修作业过程中的风险进行有效管控，实现检修现场隔离点智能辨识、隔离点强制闭锁等，防止人的不安全行为导致事故发生，保证运行、检修人员作业过程的人身安全。

三、内涵和做法

（一）引用物联网技术提升安全工器具管理

乌江渡发电厂原安全工器具柜均为传统铁柜，布置在一、二号厂厂房内，钥匙存放在中控室，使用时需借用钥匙开启后进行手工记录拿取安全工器具，步骤繁琐耗时较长，如遇紧急情况更不能在短时间内拿取到所需工具。且由于气候等各方面原因，柜内绝缘工器具极易受潮，受潮后的绝缘工具绝缘性能下降，严重危及运行、检修人员的生命安全。国家质量技术监督局也明确了对绝缘操作工具和绝缘防护工具的配套管理、使用提出了严格的要求。因此加强安全带电作业工器具存储条件和管理，以保证其使用条件，成为急需解决的一个问题。

乌江渡发电厂在现运行安全管理方式上，经过统计、分析现场存在的诸多问题中，通过采用物联网技术，实现安全工器具的自动识别和智能工器具柜一体化管理，并结合人脸识别技术，实现有权限人员仅通过人脸识别方式，即可完成现场安全工器具的借用、使用和相关设备的操作。通过技术手段提升现场安全工器具的管理，进行安全工器具的取用及归还进行自动记录跟踪，并通过识别跟踪异动情况，在安全管控一体化平台系统中可以远程监控并提取相关出柜、入柜、柜存、使用人员、时间等信息，实现智能管理，有效的提升了现场安全工器具的高效管控。

在有效管控的同时，为提高工作效率，减轻操作人员负担，加强应急能力提升，在原有一号厂厂房、二号厂厂房布置工具柜的基础上，分别在220kV开关站、坝顶400V室增加安装一共6台智能工器具柜，实现远程管控，分布就地使用的方法，大大降低了人员操作时间，将原安全工器具拿取时间由15分钟缩短到1-3分钟，提高了工作效率。现所使用工具柜内部集成了RFID读写器、IC卡刷卡设备、人脸识别设备、温湿度控制器等智能设备，有效的保证了柜内温湿度，大大延长了安全工器具的使用寿命。对柜内贴有电子标签的工具进行智能自动管理，做到人脸识别开门拿取，系统管理自动登记，可详细记录使用人姓名、时间等信息，使用完毕后开门归还即可。系统同时具备日检查，月检查、计量工器具检验到期提醒等操作模式，可以实时掌握工具的数量、状态，抛弃了传统人工登记记录，真正做到安全工器具使用的高效化、智能化管理。

（二）将接地线静态管理提升为动态管理，有效融入现场操作隔离防误系统

乌江渡发电厂原接地线管理仅停留在手工记录的阶段，手工记录存在查阅不方便、不够直观的缺点，容易引起位置误判而造成误操作事故。因仅一号厂、二号厂厂房内布置了接地线柜，同时在大型的停电作业过程中，接地线使用的数量较大，地点分散，不便于管理，由于厂房布置的特殊原因，特别是在一号厂110kV、220kV线路检修安措布置时，需通过人工将重达几十斤的接地线搬运到现场搭接，费时费力效率极低。也存在操作人员因技术水平、经验等客观原因或误拿电压等级不一致接地线、现场接地点螺栓大小不一致、距离较远搬运困难等问题，造成操作时间过长，接地线无法连接接地端、接地线过短等情况时有发生，造成操作延误。夜间倒闸操作中，因可见度较低可能会使得操作人员在拆除接地线的过程中发生漏拆接地线的情况，导致发生带接地线合闸的恶性误操作事故，给电力系统造成重大经济安全损失。

在设备检修过程中，运行人员及检修人员所面对的设备相同，但在检修工作中的职责不同，且相互间存在安全工作的配合与影响。检修作业过程中易发生人员误碰误动检修隔离设备、误动安措等行为，是检修工作中的安全隐患。具体如：风险辨识不到位危险点分析流于形式、安措施执行跳项、漏项容易误入操作区域、安措挂牌不具强制性易脱落或人为误操作、交叉作业安措权限管理缺乏有效技术保障、操作过程无法追忆事故分析无依据等等。

为了有效防止检修作业过程中的恶性事故的发生，确保检修安措过程标准化、电子化，确保安全措施正确执行。危险点强制闭锁，防止误入作业范围及误操作行为，检修交叉作业时的安全管理，实现危险点智能管控、操作冲突检测，对操作记录管理，操作记录可追溯，便于对操作过程分析管理。需要从技术防范上强制隔离检修中的危险点，为改变现状，确保检修作业过程安全提升现场安全管理，真正做到高效、准确并缩短操作时间。

乌江渡发电厂通过物联网技术，根据现场地线挂接、拆除操作习惯，分别在一号厂开关站、一号厂厂房、二号厂开关站、二号厂厂房、坝顶400V室安装智能接地线柜10面，地线控制器5台，无线主站2台，改造、安装80个智能接地桩，使得每一个接地桩都拥有全球唯一的电子标签，实时将获取的现场设备信息上传。通过采集器读取接地桩的电子标签信息，获取设备位置，利用无线网络实时上传，后台智能管理系统不仅可以知道地线是否挂接，而且可准确定位地线挂接的位置，并可将信息上传至中控室，实时掌握接地线在库及出库情况。将原搭接接地线所需时间由40分钟下降至10分钟，并将原有的纸质台账、记录替换为高效、便捷、准确的电子记录，检修过程中地线的的申请、审批、现场挂接状态、操作记录均纳入管理范围，实现无线地线的在线监测。

通过物联网技术的加入，提升本质安全管理，如模拟操作、操作票传输、防误闭锁等功能，采用数据库结构，同时系统具有语音、文字提示功能，提供从模拟预演到现场倒闸操作全程的语音、文字提示，并能以专业防误术语提示错误操作类型。还配置操作票系统和操作权限分级管理，同时能够通过与监控系统通讯接口，实现与现场一次设备实时在线自动对位和对监控操作的软件闭锁功能。

乌江渡发电厂通过创新管理改变传统管理，优化了操作效率，提升了本质安全的管理水平。现在只需一把电脑钥匙，通过操作任务即可实现对全系统的操作，即便是特殊操作也可以统一解决。而且还具备语音报警、提示和数字显示等一系列功能，即便出现问题，工作人员也能在第一时间发现，降低经济损失。系统可通过图形系统一次系统图上的模拟元件直观地反映系统的工作状态，同时通过记忆设备的状态与监控通讯，接收监控系统发来的实遥信号，检测图形系统各设备的状态是否与实际设备的运行状态一致，若不一致，则自动对位刷新状态，无需手动对位。一旦出现操作失误，系统可以强制闭锁，有效避免了人为操作失误后的事故产生，确保了安全生产。

四、实施效果

（一）物联网技术在安全管理上的应用

物联网技术指的是将无处不在的末端设备和设施，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程制约、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。乌江渡发电厂针对发电厂运行、检修作业过程中的安全管理，从检修作业的源头出发，实现电厂各个专业的工作票执行过程的安全管控。采用上位机软件系统、智能钥匙以及硬件设备配合，对各专业工作票过程中的接票、危险点管理、安全措施布置、检修人员管控、危险源隔离等进行智能管控，杜绝在检修过程中人员和设备事故的发生，确保检修作业的安全执行。

（二）安全管理应用专业化带来的社会效益

智能化的电厂安全管理是智能电厂平台建设中的一项重要内容，它的安全运行对智能电厂的重要性显而易见。智能电厂的建设涉及通信、基础材料、电子、电工制造、信息等多个相关产业的发展和技术创新。乌江渡发电厂基于物联网技术为基础的操作隔离智能防误管理及使用，将为我国智能电厂建设项目提供一项重要的创新型产品，极大的提高了现场安全技术管理水平，因此社会效益十分明显。

（三）解决现场安全管理的实际问题

通过改变传统接地线等安全工器具的操作和管理，实现发电厂设备检修危险源的识别和隔离，有效做到危险点智能管控、操作冲突检测，尽可能避免人为因素引起的误操作、误入间隔、误碰设备引起的恶性事故，同时很好的解决了在接地点众多的情况下，临时接地线的管理难题。规范现场安全工器具、接地线的操作和管理，弥补现有近乎空白的技防措施，杜绝了人为因素造成的“带地线合闸”恶性事故的发生。

检修隔离方面，从危险源分析、安全隔离的作业特点、检修人员等几个方面，整理出管控及技术手段和需要控制的危险点，建立全面的检修隔离与管控规则库，采用图模一体化技术、交叉作业自动判断、智能锁定技术，通过对检修停运设备的危险隔离点加装相应的闭锁附件和隔离锁具，实现对检修工作环境的强制安全隔离，以保障检修工作在隔离安全区内进行。

作者简介：姓名：李念 性别：男 出生年月：1982.8.11 民族：汉族 籍贯：天津市 学历/职称：本科/工程师 研究方向：水电运行/运行部/水电运行管理

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