安全是电力生产永恒的主题, 没有安全, 就不能实现电网的稳定运行和供电的可靠性。电力系统已经成为最重要的能源供应传输系统。不同规格的输电线路系统遍布于社会各个角落。在施工作业中, 起重机碰撞带电导线的事故时有发生。由于没有专门的防触电报警装置, 变电站内的吊车作业, 也存在场强击穿引发触电的的危险。目前工作人员主要是靠目测来估算吊臂与高压线的安全距离,这种测距方式通常会引起较大的误差, 是现场工作的潜在危险源。总之在很多施工现场使用吊车的作业中, 因吊车吊臂与高压线安全距离不够, 引起场强击穿的触电事故时有发生。一旦发生此类事故, 不仅造成人身伤亡、设备损害的直接经济损失, 而且因停电造成间接经济损失也非常巨大。
目前常见的带电施工作业防触电预警方式有如下三种：
表1-1 常见的带电施工作业防触电预警方式
方式 | 原理 | 优点 | 缺点 |
基于施工机械位置的预警 | 在设备上安装各种传感器来获取设备的位置和状态来进行分析判断 | 准确度高、可靠 | 成本高、不能在陌生环境使用 |
基于施工机械周围电磁信号的预警 | 在设备上安装传感器来获取获得设备周围的电磁环境状况来进行分析判断 | 原理简单、成本低 | 在复杂电磁环境中无法准确判断 |
基于雷达、激光测距的预警 | 在设备上安装雷达或激光测距仪来进行分析判断 | 成本不高、精度可靠 | 需要与电磁环境信息进行整合 |
（1）研究制作电场测量模块。首先对电场测量原理进行分析比对，选择工程实用性的平行板测量方法，之后设计滤波放大电路对信号进行滤波和增益，选用合适的AD转换电路和单片机处理系统，最终制成成品电场测量PCB板，实现对空间场强的准确测量；
（2）对不同类型的激光测距原理进行详细分析比对，选择使用脉冲型激光测距方式，使用时向正前方发射扇形激光束并监测返回时间，通过计算得到一组距离数值，取最小值作为测距仪与前方物体的参考距离；
（3）选用合适的通讯方式，对装置整体的硬件和软件进行整合，并制作出装置成品。装置核心控制部分采用STM32F405RG芯片，倾角传感器、电场测量模块、激光测距模块作为输入信号，倾角传感器对应的输出信号通过云台解码之后控制装置底部云台的角度调整，电场测量和激光测距对应的输出至PC或媒体触控一体机的软件终端，可实现装置小于安全距离时的声光报警；
（4）装置研制完成后，在湖北500kV双河变电站进行实地调试及试验。试验结果表明装置软、硬件及通讯运行协调，装置有效测得了空间电场强度以及与高压导线的实际距离。当装置距导线大于设定的安全距离时，装置正常运行、不报警；当装置距导线小于安全距离时，装置即发出报警提示操作人员。装置的防触电声光报警功能得到了检验。
报警装置整体硬件和程序设计
大型施工机械带电作业防触电声光报警装置整体设计如下图所示。主要元器件位置上部的不锈钢盒内，装置前端是平行板电场测量装置，连接至盒内的电场测量PCB模块。盒底部装有倾角传感器，配合装置下端的云台，使装置上部始终与地面保持水平。激光测距模块、电场测量模块、测距传感器解码模块、倾角传感器均连接至整体的PCB控制通讯板。核心控制板输出连接至PC工控机，通过软件控制实现声光报警。与云台底部固定在一起的是不锈钢安装支架，实际使用过程中使用螺栓将装置固定在周围栏杆上。
装置整体示意图
装置整体示意图
整体原理框图
装置的整体框图如图5.2所示。图中间虚线方框代表集中主要设备的不锈钢盒体。电场测量探头即平行板测量传感器，其连接至电场测量PCB板。电场测量PCB板、倾角传感器、激光测距仪、均连接至核心控制板。可控制车载型室外云台进行水平、垂直方向的角度调整。核心控制板输出至PC或媒体触控一体机，通过软件进行声光报警。整体装置通过12V直流蓄电池进行供电。
总体原理框图
