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摘要:随着新能源行业的不断发展和电力技术水平的日益提高，对设备生产运维管理工作的范围、内容要求越来越多、越来越高。目前国内新能源行业风电检修作业管理方式还是传统管理模式，现有的管理手段及模式已难以应对新能源企业的管理特点和需求，存在检修作业管理流程不科学、技术档案不全面、不可追溯等问题，难以实现全方位、全过程的检修作业监督管理的问题。随着信息化技术与电力行业的融合发展，为满足新能源企业的管理标准及未来发展需要，基于“互联网+”检修作业管理系统成为新能源企业生产管理的一个有效抓手。本文介绍了一套对新能源检修作业安全管控的系统应用，通过信息化手段可及时准确掌握检修作业人员的位置和工作轨迹，保证作业人员的安全，巡检到位，应对各类突发事件，提高新能源企业安全管理水平和效益。
关键词:风力发电;检修作业;管控系统
1新能源企业安全管理现状
据国家能源局相关统计，2020年，全国电源新增装机容量19087万kW，其中水电1323万kW、风电7167万kW、太阳能发电4820万kW。风电和光伏新增装机之和接近1.2亿kW。随着新能源装机容量的增加，新能源设备运行时间的增加，新能源设备检修作业工作量越来越大，目前新能源行业缺少专业危险点辨识与预控相关标准，如何在大量检修作业的开展中保证安全，避免由于作业人员对作业中危险点认知的缺乏而导致的人身及设备事故，已成为新能源企业设备检修作业工作的主要难点。据不完全统计，2020年中国境内风电行业发生了至少25起风电事故，这些事故包含倒塔、火灾、吊装、运输、触电，以及工作过程中疾病突发死亡等情况。在2020年8月就连续发生5起风电事故，共计造成8人死亡，其中触电事故3起，而在2020年8月9日一天就连续发生3起事故。针对严峻的安全态势，国家能源局于2020年11月下发《国家能源局综合司关于进一步加强电力安全生产的紧急通知》，其中明确要求“电力建设工程，特别是风电建设工程各参建单位要提高政治站位，正确处理安全与发展的关系，充分尊重工程建设周期的科学规律，坚持时间服从安全和质量的原则，科学确定工程建设时间节点，严防由于抢工期、超能力作业引发的施工安全和工程质量隐患。”根据海因里希因果联锁理论，如图1所示，结合新能源企业的特点，其安全管理的核心应是:①防止人的不安全行为;②消除机械或物质的不安全状态;③中断事故的联锁进程，从而避免事故。
2新能源设备检修作业安全管控需求目的
1)风电机组及光伏阵列位置分散、作业面广，无法实时进行现场管理。2)无法准确定位检修作业人员的位置，无法监控检修作业人员工作范围。3)当遇到危险情况时，不能根据现场实际及时应对和处置。根据新能源企业的现场实际及设备特点，新能源机组检修作业安全管控目的应是防止高空坠落、防止触电、防止机械伤害、防止火灾事故、防止设备损坏。
3新能源作业现场安全管控系统
3.1总体设计
该系统设计架构如图2所示，能及时准确掌握新能源检修作业人员的位置和工作轨迹，保证作业人员的安全，巡检到位，应对各类突发事件，提高新能源场安全管理水平和效益。以人员定位系统和生产作业现场安全智能管控系统为核心，实现风险分级管控、预警隐患排查、监管执法、事件追溯、应急救援和数据分析，将安全管控工作信息化、智能化，实现安全动态管控、实时监测和智能预警。通过人与设备、人与操作、人与措施、人与作业环境的安全管控，保证作业人员的人身安全。
3.2实现需求
1)定位到位:实现机组塔内和立体分层定位。
2)工作测点到位:在电子地图上，可以查看所有工作测点的位置。当作业人员到达工作测点时，通过“工作测点指导模块”扫描工作测点，系统记录作业信息，并显示作业人员到位。
3)人员到位:在电子地图上自动绘出作业人员的工作轨迹，对比设备的物理位置判断正确的作业人员是否到位。
4)管理到位:作业情况实时显示、历史轨迹回放等功能，实时掌握各工作测点的作业人员信息，使管理者对作业情况一目了然，使作业人员的工作有据可查，保障了作业人员的工作质量。
5)报警到位:实时监督作业人员，正确人员在正确时间内按照正确路线进行作业，才能完成正确的作业。如未按指定时间、指定路线作业，则系统自动报警并显示。
6)轨迹到位:位置信息实时自动生成，可进行实时(依托现场网络环境)、历史轨迹的查看。历史轨迹的动态回放，在轨迹上显示作业时间、两个相邻工作测点的距离。
7)时间到位:对于重要或有特殊要求的工作测点，设定逗留时间。
8)分析到位:根据系统运行的数据，进行作业到位率统计。系统首先为每个现场作业人员佩戴一个身份标识，并将数据信息和现实中的每一个人信息动态联系起来，然后通过在特殊区域部署一种安全、可靠的定位子站来区分、识别和定位作业人员。定位分站采集作业人员位置信息后，通过网络系统传给数据中心，机房数据中心存储、处理系统传来的数据。同时数据中心提供丰富的图形操作界面，接受管理人员操作指令。(1)不同职责的工作人员分类管理模式一:不同的人佩戴不同的卡，根据新能源行业运检工作性质，运行巡检人员佩戴人员标识卡，检修作业人员佩戴精确定位卡。模式二:每个人唯一标识，通过定位技术的不同，以标识的唯一号码区别不同种类的工作人员，以及不同的每个人。(2)不同的地点部署不同的定位子站模式一:新能源机组、箱变部署精确定位子站，识别精确定位卡，通过4～8个精确定位子站实现亚米级精确定位;升压站巡检点部署无线定位子站，根据阈值不同，实现5～10m区域定位，确保巡检到位;在控制室、保护室、配电室、库房、新能源机组塔筒门、机组偏航平台、轮毂及机舱等出入口通过RFID或者条码技术实现唯一性识别。模式二:根据新能源机组、箱变、升压站、控制室、保护室、配电室、库房、新能源机组塔筒门、机组偏航平台、轮毂及机舱等巡检地点精度需求的不同，部署定位基点数量或者通过到达不同工作测点差异性现场的方式，实现精准定位于区域定位。(3)不同的时间发送不同的指令需要定位追踪的时候，发送追踪指令，需要人数统计的时候，发盘点指令。系统能自动识别精确定位卡，在有精确定位子站的地方自动实现精确定位，在没有精确定位子站的地方自动实现区域定位。
3.3系统功能
系统具备身份识别和认证、定位追溯、监测跟踪、报警求助与紧急撤离、电子围栏、视频联动、人员巡检等功能。提供安全可控乃至个性化的实时人员位置监测、实时轨迹、定位追溯、报警联动、统计报表、领导桌面等管理和服务功能，方便管控人员到岗、串岗、脱岗、出/入时刻、出/入区域;判断遇险人员受困位置、撤退路线分析等。对升压站内、风机内的各类作业人员的身份、位置、状态、行为等进行分区、分层(立体)、分类管理，可预警，可追溯，可查询，智能化全面掌控人员情况，确保生产的安全和高效。
1)身份识别和认证:标识设备存有与用户身份关联的数据，以验证用户的身份。通过标识硬件不可复制来保证用户身份的唯一性。
2)定位功能:可获取指定人员当前位置，并在电子地图上快速标识:通过定位基点实现检修作业人员的分层定位、区域定位、立体定位。
3)监测功能:监测人员出/入作业现场时刻、出/入重点区域时刻等;识别多个人员同时进入识别区域;对异常人员进行监测分析、智能提示和报警。
4)信息查询:查询作业人员的工作环境;明确作业人员与设备的关系，即“谁”(作业人员)在“哪”(位置和设备的唯一识别)“做什么”(作业内容)。
5)轨迹跟踪:对进入生产现场的每个作业人员的实时轨迹进行跟踪监控，并绘制行动路线图，也可以调阅其历史时段轨迹路线图。可以实时跟踪到人员的当前作业位置，当天作业途经的地点和时间，在各位置的滞留时间，并可对其运行轨迹在分布图上进行形象直观的回放。事故发生时，可以迅速确定相关作业人员的数量、最近出现位置和时间，为事故抢险提供可靠依据。事故抢险过程中，指挥人员可以在第一时间知道抢险人员与被困人当前所在位置，为事故的抢险赢得宝贵时间。
6)人员活动分析:对进入生产现场的每个作业人员的行动路线图、区域停留时长、活动时间段进行分析。对进区域内作业人员、人数、在此区域停留时长、活动时间段进行分析;对当前时刻或者历史任意时刻各个区域的作业人员分布情况进行查询统计。
7)电子围栏:设置、维护管理各个电子围栏基本信息、危险程度、区域最少人数、允许最大停留人数等。设置电子围栏警告级别，对进入电子围栏人员发送警告，并通知相关责任人进行监控处理。当围栏内人员聚集达到预警人数，发送人员密集警告，通知相关负责人尽快处理。
8)突发事件服务:当出现特殊情况时向相关机构发送带求救或查询的个人位置信息。分为两种:一种是自下而上的报警求助，另一种是自上而下的下发紧急撤离报警。①报警求助:当人员遇到突发情况时，可通过触发标识卡上报警按键及时向中心发送声光求助信号。②紧急撤离:当控制中心发现某装置区有危险时，可通过平台对某一分站周围的所有人员的标识卡下发报警，提醒紧急撤离。
9)作业现场监督:当作业人员到达工作地点时，自动提醒管理人员到达作业现场进行监护监督、指导，并自动将其到位时间传递给软件平台以印证其是否到位做实，分析作业人员的行动路线图、区域停留时长、活动时间段等信息;确认正确的作业人员在正确的时间按照正确的路线进行正确的作业。
3.4风机检修作业安全管控的系统设计
针对新能源风电机组的作业特点，分六个区域进行安全管控，如图3所示。
1)从塔底控制区到塔内第一层平台:塔底控制柜、变频柜、电容柜、防坠器挂点、助/免爬器挂点工作状态。
2)塔内第一层平台－第二层平台－第三层平台:气象信息、平台盖板的关合状态。
3)第三层平台－传动链控制区:平台盖板的关合状态、助/免爬器挂点、防坠器挂点工作状态、偏航系统的工作状态。
4)传动链控制区－机舱控制区:气象信息、齿轮箱、发电机、偏航系统工作状态。
5)机舱控制区－轮毂内:气象信息、叶轮锁定工作状态。
6)机舱进出口－机舱外:气象信息、测风及冷却系统工作状态。
3.5新能源设备检修作业的五种类型
1)新能源设备检修作业:风电机组或光伏发电设备巡检、定期维护，缺陷及故障处理，相关零部件更换等。2)升压站内一次作业:断路器、接地刀闸、避雷器、互感器、高压开关柜的定检，一次设备零部件更换，绝缘清扫，电缆敷设电缆头制作及检修等。
3)升压站内二次作业:二次回路消缺，监控系统显示故障处理等。
4)运行巡检及倒闸操作:变压器、高压断路器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、母线、避雷器、无功补偿装置、保护屏、直流系统、动力盘、电缆夹层、配电室、线路巡检，变压器停送电、断路器、隔离开关、电压互感器、配电室设备、直流系统、动力盘、无功补偿装置、接地刀闸、保护及测控装置、线路、风机变、备用变压器、风机启停等操作及接地线悬挂及拆除等。
5)外委作业:风电机组的大部件更换，如更换叶片、齿轮箱、发电机、发电机轴承、电动机等;变压器安装、断路器安装、隔离刀闸安装、互感器的安装、避雷器安装、高压开关柜安装、主变高压侧套管更换;有载调压开关吊检;风机叶片维修;架空线路、塔架、电杆相关作业;继电保护装置校验、开关传动试验、变电所内设备试验等。
4结束语
新能源作业现场安全管控系统以“智能巡查”为指导思想，以智能装备传感器技术、地理信息服务技术、大数据分析等技术为抓手。该系统能及时准确掌握新能源作业人员的位置和工作轨迹，保证作业人员的安全，巡检到位，应对各类突发事件，提高新能源场安全管理水平和效益。以人员定位系统和生产作业现场安全智能管控平台为核心，实现风险分级管控、预警隐患排查、监管执法、事件追溯、应急救援和数据分析，将安全管控工作信息化、智能化，实现安全动态管控、实时监测和智能预警。通过人与设备、人与操作、人与措施、人与作业环境的安全管控，保证作业人员的人身安全。
作者：么亮 单位：中核汇能有限公司
