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摘要:隨著新能源行業的不斷發展和電力技術水平的日益提高，對設備生產運維管理工作的范圍、內容要求越來越多、越來越高。目前國內新能源行業風電檢修作業管理方式還是傳統管理模式，現有的管理手段及模式已難以應對新能源企業的管理特點和需求，存在檢修作業管理流程不科學、技術檔案不全面、不可追溯等問題，難以實現全方位、全過程的檢修作業監督管理的問題。隨著信息化技術與電力行業的融合發展，為滿足新能源企業的管理標準及未來發展需要，基于“互聯網+”檢修作業管理系統成為新能源企業生產管理的一個有效抓手。本文介紹了一套對新能源檢修作業安全管控的系統應用，通過信息化手段可及時準確掌握檢修作業人員的位置和工作軌跡，保證作業人員的安全，巡檢到位，應對各類突發事件，提高新能源企業安全管理水平和效益。
關鍵詞:風力發電;檢修作業;管控系統
1新能源企業安全管理現狀
據國家能源局相關統計，2020年，全國電源新增裝機容量19087萬kW，其中水電1323萬kW、風電7167萬kW、太陽能發電4820萬kW。風電和光伏新增裝機之和接近1.2億kW。隨著新能源裝機容量的增加，新能源設備運行時間的增加，新能源設備檢修作業工作量越來越大，目前新能源行業缺少專業危險點辨識與預控相關標準，如何在大量檢修作業的開展中保證安全，避免由于作業人員對作業中危險點認知的缺乏而導致的人身及設備事故，已成為新能源企業設備檢修作業工作的主要難點。據不完全統計，2020年中國境內風電行業發生了至少25起風電事故，這些事故包含倒塔、火災、吊裝、運輸、觸電，以及工作過程中疾病突發死亡等情況。在2020年8月就連續發生5起風電事故，共計造成8人死亡，其中觸電事故3起，而在2020年8月9日一天就連續發生3起事故。針對嚴峻的安全態勢，國家能源局于2020年11月下發《國家能源局綜合司關于進一步加強電力安全生產的緊急通知》，其中明確要求“電力建設工程，特別是風電建設工程各參建單位要提高政治站位，正確處理安全與發展的關系，充分尊重工程建設周期的科學規律，堅持時間服從安全和質量的原則，科學確定工程建設時間節點，嚴防由于搶工期、超能力作業引發的施工安全和工程質量隱患。”根據海因里希因果聯鎖理論，如圖1所示，結合新能源企業的特點，其安全管理的核心應是:①防止人的不安全行為;②消除機械或物質的不安全狀態;③中斷事故的聯鎖進程，從而避免事故。
2新能源設備檢修作業安全管控需求目的
1)風電機組及光伏陣列位置分散、作業面廣，無法實時進行現場管理。2)無法準確定位檢修作業人員的位置，無法監控檢修作業人員工作范圍。3)當遇到危險情況時，不能根據現場實際及時應對和處置。根據新能源企業的現場實際及設備特點，新能源機組檢修作業安全管控目的應是防止高空墜落、防止觸電、防止機械傷害、防止火災事故、防止設備損壞。
3新能源作業現場安全管控系統
3.1總體設計
該系統設計架構如圖2所示，能及時準確掌握新能源檢修作業人員的位置和工作軌跡，保證作業人員的安全，巡檢到位，應對各類突發事件，提高新能源場安全管理水平和效益。以人員定位系統和生產作業現場安全智能管控系統為核心，實現風險分級管控、預警隱患排查、監管執法、事件追溯、應急救援和數據分析，將安全管控工作信息化、智能化，實現安全動態管控、實時監測和智能預警。通過人與設備、人與操作、人與措施、人與作業環境的安全管控，保證作業人員的人身安全。
3.2實現需求
1)定位到位:實現機組塔內和立體分層定位。
2)工作測點到位:在電子地圖上，可以查看所有工作測點的位置。當作業人員到達工作測點時，通過“工作測點指導模塊”掃描工作測點，系統記錄作業信息，并顯示作業人員到位。
3)人員到位:在電子地圖上自動繪出作業人員的工作軌跡，對比設備的物理位置判斷正確的作業人員是否到位。
4)管理到位:作業情況實時顯示、歷史軌跡回放等功能，實時掌握各工作測點的作業人員信息，使管理者對作業情況一目了然，使作業人員的工作有據可查，保障了作業人員的工作質量。
5)報警到位:實時監督作業人員，正確人員在正確時間內按照正確路線進行作業，才能完成正確的作業。如未按指定時間、指定路線作業，則系統自動報警并顯示。
6)軌跡到位:位置信息實時自動生成，可進行實時(依托現場網絡環境)、歷史軌跡的查看。歷史軌跡的動態回放，在軌跡上顯示作業時間、兩個相鄰工作測點的距離。
7)時間到位:對于重要或有特殊要求的工作測點，設定逗留時間。
8)分析到位:根據系統運行的數據，進行作業到位率統計。系統首先為每個現場作業人員佩戴一個身份標識，并將數據信息和現實中的每一個人信息動態聯系起來，然后通過在特殊區域部署一種安全、可靠的定位子站來區分、識別和定位作業人員。定位分站采集作業人員位置信息后，通過網絡系統傳給數據中心，機房數據中心存儲、處理系統傳來的數據。同時數據中心提供豐富的圖形操作界面，接受管理人員操作指令。(1)不同職責的工作人員分類管理模式一:不同的人佩戴不同的卡，根據新能源行業運檢工作性質，運行巡檢人員佩戴人員標識卡，檢修作業人員佩戴精確定位卡。模式二:每個人唯一標識，通過定位技術的不同，以標識的唯一號碼區別不同種類的工作人員，以及不同的每個人。(2)不同的地點部署不同的定位子站模式一:新能源機組、箱變部署精確定位子站，識別精確定位卡，通過4～8個精確定位子站實現亞米級精確定位;升壓站巡檢點部署無線定位子站，根據閾值不同，實現5～10m區域定位，確保巡檢到位;在控制室、保護室、配電室、庫房、新能源機組塔筒門、機組偏航平臺、輪轂及機艙等出入口通過RFID或者條碼技術實現唯一性識別。模式二:根據新能源機組、箱變、升壓站、控制室、保護室、配電室、庫房、新能源機組塔筒門、機組偏航平臺、輪轂及機艙等巡檢地點精度需求的不同，部署定位基點數量或者通過到達不同工作測點差異性現場的方式，實現精準定位于區域定位。(3)不同的時間發送不同的指令需要定位追蹤的時候，發送追蹤指令，需要人數統計的時候，發盤點指令。系統能自動識別精確定位卡，在有精確定位子站的地方自動實現精確定位，在沒有精確定位子站的地方自動實現區域定位。
3.3系統功能
系統具備身份識別和認證、定位追溯、監測跟蹤、報警求助與緊急撤離、電子圍欄、視頻聯動、人員巡檢等功能。提供安全可控乃至個性化的實時人員位置監測、實時軌跡、定位追溯、報警聯動、統計報表、領導桌面等管理和服務功能，方便管控人員到崗、串崗、脫崗、出/入時刻、出/入區域;判斷遇險人員受困位置、撤退路線分析等。對升壓站內、風機內的各類作業人員的身份、位置、狀態、行為等進行分區、分層(立體)、分類管理，可預警，可追溯，可查詢，智能化全面掌控人員情況，確保生產的安全和高效。
1)身份識別和認證:標識設備存有與用戶身份關聯的數據，以驗證用戶的身份。通過標識硬件不可復制來保證用戶身份的唯一性。
2)定位功能:可獲取指定人員當前位置，并在電子地圖上快速標識:通過定位基點實現檢修作業人員的分層定位、區域定位、立體定位。
3)監測功能:監測人員出/入作業現場時刻、出/入重點區域時刻等;識別多個人員同時進入識別區域;對異常人員進行監測分析、智能提示和報警。
4)信息查詢:查詢作業人員的工作環境;明確作業人員與設備的關系，即“誰”(作業人員)在“哪”(位置和設備的唯一識別)“做什么”(作業內容)。
5)軌跡跟蹤:對進入生產現場的每個作業人員的實時軌跡進行跟蹤監控，并繪制行動路線圖，也可以調閱其歷史時段軌跡路線圖。可以實時跟蹤到人員的當前作業位置，當天作業途經的地點和時間，在各位置的滯留時間，并可對其運行軌跡在分布圖上進行形象直觀的回放。事故發生時，可以迅速確定相關作業人員的數量、最近出現位置和時間，為事故搶險提供可靠依據。事故搶險過程中，指揮人員可以在第一時間知道搶險人員與被困人當前所在位置，為事故的搶險贏得寶貴時間。
6)人員活動分析:對進入生產現場的每個作業人員的行動路線圖、區域停留時長、活動時間段進行分析。對進區域內作業人員、人數、在此區域停留時長、活動時間段進行分析;對當前時刻或者歷史任意時刻各個區域的作業人員分布情況進行查詢統計。
7)電子圍欄:設置、維護管理各個電子圍欄基本信息、危險程度、區域最少人數、允許最大停留人數等。設置電子圍欄警告級別，對進入電子圍欄人員發送警告，并通知相關責任人進行監控處理。當圍欄內人員聚集達到預警人數，發送人員密集警告，通知相關負責人盡快處理。
8)突發事件服務:當出現特殊情況時向相關機構發送帶求救或查詢的個人位置信息。分為兩種:一種是自下而上的報警求助，另一種是自上而下的下發緊急撤離報警。①報警求助:當人員遇到突發情況時，可通過觸發標識卡上報警按鍵及時向中心發送聲光求助信號。②緊急撤離:當控制中心發現某裝置區有危險時，可通過平臺對某一分站周圍的所有人員的標識卡下發報警，提醒緊急撤離。
9)作業現場監督:當作業人員到達工作地點時，自動提醒管理人員到達作業現場進行監護監督、指導，并自動將其到位時間傳遞給軟件平臺以印證其是否到位做實，分析作業人員的行動路線圖、區域停留時長、活動時間段等信息;確認正確的作業人員在正確的時間按照正確的路線進行正確的作業。
3.4風機檢修作業安全管控的系統設計
針對新能源風電機組的作業特點，分六個區域進行安全管控，如圖3所示。
1)從塔底控制區到塔內第一層平臺:塔底控制柜、變頻柜、電容柜、防墜器掛點、助/免爬器掛點工作狀態。
2)塔內第一層平臺－第二層平臺－第三層平臺:氣象信息、平臺蓋板的關合狀態。
3)第三層平臺－傳動鏈控制區:平臺蓋板的關合狀態、助/免爬器掛點、防墜器掛點工作狀態、偏航系統的工作狀態。
4)傳動鏈控制區－機艙控制區:氣象信息、齒輪箱、發電機、偏航系統工作狀態。
5)機艙控制區－輪轂內:氣象信息、葉輪鎖定工作狀態。
6)機艙進出口－機艙外:氣象信息、測風及冷卻系統工作狀態。
3.5新能源設備檢修作業的五種類型
1)新能源設備檢修作業:風電機組或光伏發電設備巡檢、定期維護，缺陷及故障處理，相關零部件更換等。2)升壓站內一次作業:斷路器、接地刀閘、避雷器、互感器、高壓開關柜的定檢，一次設備零部件更換，絕緣清掃，電纜敷設電纜頭制作及檢修等。
3)升壓站內二次作業:二次回路消缺，監控系統顯示故障處理等。
4)運行巡檢及倒閘操作:變壓器、高壓斷路器、電壓互感器、電流互感器、隔離開關、母線、避雷器、無功補償裝置、保護屏、直流系統、動力盤、電纜夾層、配電室、線路巡檢，變壓器停送電、斷路器、隔離開關、電壓互感器、配電室設備、直流系統、動力盤、無功補償裝置、接地刀閘、保護及測控裝置、線路、風機變、備用變壓器、風機啟停等操作及接地線懸掛及拆除等。
5)外委作業:風電機組的大部件更換，如更換葉片、齒輪箱、發電機、發電機軸承、電動機等;變壓器安裝、斷路器安裝、隔離刀閘安裝、互感器的安裝、避雷器安裝、高壓開關柜安裝、主變高壓側套管更換;有載調壓開關吊檢;風機葉片維修;架空線路、塔架、電桿相關作業;繼電保護裝置校驗、開關傳動試驗、變電所內設備試驗等。
4結束語
新能源作業現場安全管控系統以“智能巡查”為指導思想，以智能裝備傳感器技術、地理信息服務技術、大數據分析等技術為抓手。該系統能及時準確掌握新能源作業人員的位置和工作軌跡，保證作業人員的安全，巡檢到位，應對各類突發事件，提高新能源場安全管理水平和效益。以人員定位系統和生產作業現場安全智能管控平臺為核心，實現風險分級管控、預警隱患排查、監管執法、事件追溯、應急救援和數據分析，將安全管控工作信息化、智能化，實現安全動態管控、實時監測和智能預警。通過人與設備、人與操作、人與措施、人與作業環境的安全管控，保證作業人員的人身安全。
作者：么亮 單位：中核匯能有限公司
