0 引言

互感器实验室主要用于电能计量高、低压互感器的检定，具有检定工作量大、安全控制要求高、使用高压电的特点。一方面，互感器校验仪、负载箱和标准互感器的种类繁多，检定装置实验接线复杂，易发生误操作，给计量检定装置带来危害和影响；另一方面，检定过程中存在高电压及大电流，传统的互感器实验室采用绝缘栅栏进行实验区域隔离，无自动闭锁装置，完全由人为控制开启进入带电间隔的通道，存在误入实验区域的可能性，将会造成严重的人身和设备安全隐患，甚至酿成安全事故。针对上述问题，乌海电业局计量中心结合互感器实验室检定工作特点，研制开发了互感器实验室安全管理系统。以人身安全及设备安全的有效保障为第一目标，实现互感器实验室的安全智能防护，保证互感器实验的安全性，提高互感器实验室的运行管理水平。

1 系统目标 1.1 实验全过程监控

针对传统互感器实验室安全管理现状，采用自动化测控技术，结合互感器实验流程特点，实现各个单元功能的联动机制，确保整个实验过程中人身及设备的安全，实现互感器实验的全过程监控^[1]。

（1）实验区域动态检测，实时掌握实验区域内有无人员操作、滞留的情况。

（2）电源管理，严格控制实验电源回路的通断，确保实验安全。

（3）进出控制，打造永久性试验区域分割，通过计算机程序自动控制电动门开闭，实现对区域内人员出入控制。

（4）实时信息反馈，通过语音提示、报警灯、液晶屏反馈实验区域的状态及警示信息^[2]。

1.2 实验设备定置管理

在互感器校验工作中，需要选取各种量程的标准互感器及不同规格导线来完成接线准备，该过程主要依靠工作人员的业务素养及规则制度，没有相应的技术手段制约。通过标准互感器、规格导线的定置检测及取用指示，采用技术手段规范人员操作流程，以保证取用实验设备的准确性，为实验设备的安全使用提供保障。

2 系统设计 2.1 总体结构

互感器实验室安全管理系统主要由控制主机、无线收发模块、标准互感器定置装置、导线柜、围栏+电动门、LED显示模块、实验区控制模块（包括报警灯、人体检测模块及电源控制模块）组成。整个系统以控制主机为核心，根据人体动态检测模块、电源控制模块获取的传感器信号，完成隔离区域电动门开闭控制、实验设备的选取指示及全过程中的报警提示功能。互感器实验室安全管理系统模块结构如图 1所示。

2.2 功能设计

从保证实验安全的角度出发，实现互感器实验的全流程安全控制、电子化管理及实时信息反馈，主要从以下方面对系统进行安全管控设计。

2.2.1 实验区域出入控制

实验区域采用固定栅栏将2个高压实验区强制分割开，每个实验区保留1个进出通道，通道由上位机控制电动摆闸门进行开闭操作完成实验区域出入控制，如图 2所示。在实验区未通电状态下，电动摆闸门呈开启状态，工作人员完成实验接线等准备工作后，人体检测模块检测到实验区无人，将强制关闭进出通道，禁止人员进入，保证实验安全。在实验区通电状态下，电动摆闸门保持关闭状态。

2.2.2 实验区域动态安全检测

在围栏四边安装动态检测装置，4个对角盲区加装红外传感器。通过加装动态检测装置及对角红外传感器，实现实验区域内的动态安全检测，确保实验正式开始前实验区内无滞留人员才关闭通道进行实验；实验过程中实时监测，一旦发现有人员入侵或靠近实验区域，及时报警警示。

2.2.3 实验电源安全控制

利用交流接触器控制实验电源通断，同时与其他安全设备联动。实验前，系统在检测进出通道关闭且动态安全检测正常的情况下确认实验开始，交流接触器动作，接通工作电源；实验完成后，交流接触器断开工作电源，进出通道打开。

2.2.4 导线定置存放及取用指示

选用正确规格的导线是安全实验前提之一。设计导线柜用于存放一次、二次导线，并按照规格分组排放，每组位置均有指示灯指示。当系统需要取用某种规格的导线时，该规格导线存放位置对应的指示灯亮，提示操作员取用对应规格的导线，如图 3所示。

2.2.5 标准互感器定置管理及就位检测

采用同一规格小车（见图 4）装载标准互感器，并在小车一端加装电子标签模块，小车到位放置时沿两侧导轨顺势推入标准互感器的定置检测装置，检测装置的读卡模块读取电子标签信息，判定标准互感器是否到位及摆放正确。装置上方指示灯用于提示操作员取用指定的标准互感器，并指示是否放置到位。当标准电压互感器正确放置时，上方指示灯为绿色常亮；当标准电压互感器被取出时，上方指示灯为红色常亮。

2.2.6 工作流程管理及显示

系统对实验过程实现全流程管理，互感器实验室内安装LED显示屏，切分工作节点工序，显示实验区域当前工作节点及对应的警示信息，使工作人员及外来人员对工作状态一目了然，避免误动，保证系统安全。

3 系统应用与效果分析 3.1 系统应用

互感器实验室安全管理系统由上位机软件进行逻辑控制，实现实验的安全防护及管理。操作人员在系统中选定实验任务类型及区域，然后进行对应标准互感器及实验导线规格的选择，进入待检实验准备模式，见图 5—图 7。

在实验准备模式下，导线柜相应规格的导线对应的指示灯闪烁，提示操作人员取用正确规格的导线；已选用的标准互感器上方指示灯亮，操作人员将标准互感器放置在指定实验位置，系统进行就位检测，判断标准互感器是否取用正确^[3-4]。

导线装接完毕后，系统对高压实验区进行动态安全检测，确认实验区内无人员活动后，实验区进出通道自动闭合，断电控制器接通，提示可以合上实验电源，开始检测，LED屏同步显示操作流程。实验过程中，一旦有活动物体进入实验区域内，系统立即通过警报装置进行报警。互感器实验室安全管理系统应用流程如图 8所示。

实验完毕后，在上位机确认或系统检测操作电路电源断开，系统切断实验电源回路，进出通道打开，LED屏转换显示状态，上位机提示拆除导线并将导线及标准互感器放置在规定位置；标准互感器需按照定置位置存放，且放置要到位，系统检测到标准互感器放置到位后，定置位置指示灯熄灭，本次实验确认完成；操作员记录实验结果，系统记录实验用时、导线规格等信息。

3.2 效果分析

互感器实验室安全管理系统于2016年11月完成安装调试，经试运行，各项性能指标均达到要求，通过验收。截至目前，共完成校验电流互感器1069只、电压互感器203只、高压计量箱30只。该系统的应用解决了互感器实验的安全防护问题，将误操作率降低为零，杜绝了工作人员误入带电区域的可能性^[5]，实现了互感器实验室检定工作的安全控制，建立了标准化操作规范，提高了检定工作效率^[6-7]。

4 结语

互感器实验室安全管理系统的开发应用解决了原互感器实验室缺乏实验安全控制技术手段的问题，对互感器实验室安全稳定运行具有重要的意义，可以满足各电力公司互感器实验室的安全控制需求，且系统使用方便，能够在保障实验安全运行方面起到重要的作用。