无人值守变电站电子围栏的发展及改进

科学技术和信息化的迅猛发展，使无人值守变电站的建设工作得到大力推进，变电站传统的人工管理方式满足不了时代发展的需要，正逐步开始实施采用集中监控站对各个分控变电站实施远程管理系统，以促进工作效率和经济效益提高。一个必须面对的现实是，电网中多数变电站，考虑到进、出线回路的方便，大多分布于交通不太便利的城乡结合部或山区。电气设备上价值不菲的铜、铝金属器材，常成为犯罪分子垂涎光顾的首要目标。近几年来，电力设施被偷被盗的现象时有发生。变电站传统的砖材有形围墙或站桩铁丝网因其阻挡性较弱，偷窃入侵者容易攀爬翻越。若不采取科学完备的安防、技防措施，必然会给犯罪分子带来可乘之机，其后果将会造成电网大面积停电事故和人身伤害事故，同时还会对工农业生产和城乡人民的生活方面带来严重影响。为此，对目前无人值守变电站常用的周界安全自动防护装置的功能进行研究改进，使之更加完善尤为重要。

一、周界安全自动防护装置的发展过程简述：

1.简易周界电防护装置。最早的周界防护装置是在被警戒区的四周立一些站桩敷设铁丝网对人或动物进行阻挡，也有在站桩上拉几根导线，通上合适的电压，就形成简单的电网围栏。人或动物等触及到到电网围栏时，将会遭到电击阻挡而被迫退回。

2.电场周界探测防护装置。其工作原理主要由探测信号发生器产生几千赫兹或数十千赫兹信号通过W1向空中发出电磁波，正常情况下导线W2收到恒定信号。在警戒区内，一旦有入侵行为发生，就会干扰现场接收的信号，其信号的变化量超过预定值就会产生报警。如图1所示:

3.周界磁性电缆探测装置。所谓的周界磁性电缆探测器是一条中心涂有绝缘层的磁性材料，外绕感应线圈，最外层为绝缘屏蔽保护层。正常情况下磁芯密度和地球磁场密度是常量 ，一旦有人在其埋设的地面附近走动，弹性振动压迫电缆磁芯，改变磁密度(铁磁材料靠近也会产生感应电动势)，经放大处理后引起报警。如图2所示

4.红外波周界探测器。所谓的红外波是介于微波和可见光之间的电磁波，其波长的范围为0.75微米～1毫米，是一种不可见的光波。可分为主动红外探测和被动红外探测。他们的共同特点是：一旦在警戒区内发生入侵行为，引起警戒区域红外密度的变化，红外元件灵敏地探测捕捉到这一变化时，装置就会产生报警。

5.随着科技的不断进步，上世纪八、九十年代，人们对周界安全自动防护装置的要求也越来越高。其产品性能充分考虑了人的主动性和智慧性，能准确判断出无意触摸、蓄意破坏、非法闯入等各种情况，使产品的质量和功能得到了大幅的提升。尤其是进入二十一世纪以来，周界安全自动防护装置的研发设计，引入了先进的智能预警理念，不同原理、不同机型的周界安全自动防护装置异彩纷呈，各具特色。其产品的使用和功能更加智能化、人性化。目前，周界安全自动防护装置的产品采用了先进的“阻挡为主，辅助报警”的安防理念，集“威慑、阻挡、报警、安全”于一身。在入侵者未真正实施偷窃前，就中断犯罪行为的延续，将危害程度和经济损失降到最低。

二、目前按照国家标准GB/T7946-2008，电子围栏应具备的功能有。

1.具有完整、明确分界的高压脉冲电子围栏、静电感应围栏、具有强大的阻挡作用和威慑作用。

2.具有误报率极低的智能报警功能。

3.备有报警接口，能与其它的安防系统联动，提高系统的安全防范等级。

三、电子围栏的工作原理

主机通电后，脉冲发生器发射端口向前端围栏发出脉冲电压，时间间隔大约1～1.5秒发射一次，脉冲在围栏上停留的时间大约0.1秒，前端围栏上形成回路后将电脉冲返回到主机的接收端口，此端口接受反馈回来的信号;同时主机还能探测两个发射端之间的电阻值，如果前端围栏遭到认为破坏，造成断路或短路，引起围栏电子线回路电阻的变化或接收端口接收不到脉冲信号，脉冲主机都将会做出逻辑判断进行报警。同时，当非法入侵者接触到电子围栏的电子线时，装置会以高电压低能量给入侵者以电击。

四、电子围栏在我局无人值守变电站中的应用

根据我县多山区少平原的实际情况，按照“技术先进、性能可靠、功能实用、价格合理、维护方便、易于推广”的原则，决定在我县东部工业园区及周边四个乡镇供电的六座110kV变电站采用豫LD公司生产的周界安全自动防护装(LX-M4-III3电子围栏系统)。系统功能简述如下：

前端设备主要是电子围栏，电子围栏系统是一种“有形”的报警系统，实实在在地给人一种威慑感觉，使入侵者增加一种心理压力，从而把报警系统和警戒系统有机地结合起来，达到以防为主，防报结合的目的。安装系统后，相当于在墙顶上形成一道“有形”的电子屏障，增加了围墙高度，使外人无法入侵，也使围墙内的人无法从墙面攀越逃离。电子脉冲每分钟60次扫描电子墙的每一根导线，每个脉冲峰值有5-8千伏，使入侵者难以攀越。另外本系统如遇断路、短路或失电，系统都会发出报警信号。还可以与任何报警系统联网使用，便于提高防范等级。

智能型周界安防阻挡报警系统，前端围栏每根线都有带电，使入侵者没有可乘之机。系统和交流电网有本质的不同，它采用了高压脉冲(5000-8000V)及低能量(小于5个焦耳)，因而对人不会构成生命危害，同时电子围栏的柔性PV中间过线杆和专用合金丝，不支持人体的重量，又能感知入侵者的入侵，并发出报警信号，确保系统的安全可靠。

系统有高压、低压两种工作模式，用户可以根据不同的需求自由切换模式，高压模式可以产生峰值为5000-8000V的高压脉冲，低压脉冲模式可以产生峰值为500v左右的脉冲电压。可以在白天或有人员在围栏附近作业时切换到低压模式，这使前端围栏的脉冲打击力度更小，如果夜间或安全需求较高时，可以恢复到脉冲峰值为5000-8000V的高压脉冲模式。

系统可以分别输出脉冲主机和前端围栏两组报警信号，方便系统报警时用户及时检查出报警原因。

系统设计将防范区域进行合理划分，尽可能做到报警时准确定位，每个区域防范范围控制在人眼可视视野内。周界防区无死角、无盲区。

五、安装使用过程中发现的问题及处理

1.存在的问题

(1)模拟非法入侵接触围栏时，围栏四角上的警灯、音响信号报出反应过慢，警报威慑声音音量小。且约需一分多钟才能报出;

(2)监控屏幕仍是显示分区画面，对事发现场的画面的显示不突出;

(3)各警戒区发生非法入侵事件时，是采用接听市话的语音提示，因市话线路干扰过大，语音提示不清晰明确。

(4)电子围栏上悬挂的警示类标示牌，尺寸及警示内容的文字过小，三米以内看不清楚警示文字。

2.完善处理措施

上述问题反馈给豫LD公司后，得到了该公司的高度重视，立即与我局联系，建议成立该公司与我局相关技术人员参加的技术攻关联合小组，对此缺憾问题进行攻关完善。经过两个月的努力，此问题得到圆满解决。

六、改进后装置特点如下;

1.系统采用了先进的“阻挡为主，辅助报警”的周界安防理念，将威慑、阻挡、报警、安全集与一身。

2.威慑：带有脉冲高压电的周界围栏给入侵者极大的威慑感。

3.阻挡：有形的、带电周界围栏有效阻止入侵。

4.报警：如强行入侵，系统将根据入侵形式分别发出：触网、短路、断路三种报警模式。

5.安全：先进的差电压输出功能：周界每条线都有点击，相邻线之间有电压差，使周界围栏无懈可击。

6.误报率极低，先进的报警原理，克服了红外、微波、静电感应等以受干扰的技术缺陷，周界各种绝缘子均、防水设计，加大爬电距离，保证系统在能报警的同时，不受气候、地形等环境的影响。

7.无盲区、无死角，周界围栏可随地形的起伏架设，大门口、拐角均可安装。

8.安全可靠，系统采用高电压、低能量的设计思路，对人体不会构成生命危害。

9.符合GB7946-87《带电铁丝网和电围栏的安装和安全运行》国家标准。产品符合CEI-61011国际电围栏标准。

10.线～线、线～地之间均有触网、短路、断线三种报警模式报警。

11.多种探测电压(1.5/1.6/1.7/1.8/1.9 4/5/6/7/8KV)备选，满足不同应用环境需求。

12.LX-2000 D电子围栏控制主机可同时控制1～16台LX-M4II电子围栏控制器，联动监控图象报警，联动夜间监控辅助光源。

13.围栏控制器及控制主机均有常开/常闭、DC12V、RS485等联动功能;控制主机另外具有报警信息打印记录功能，微机同步操作功能。

改进后装置功能结构如下列图示：

七、改进后的使用效果

经改进后，我局所属各变电站的电子围栏，通过数次模拟多种形式的发生非法入侵时，周界安全自动防范装置能：

1.围栏四角的警灯立即开始闪烁，警用喇叭发出刺耳的警笛音响，三分钟后，转入低分贝报警状态。

2.主机能在监控中心值班室进行语音提示，报出事发现场的站名、警戒区的方位。提醒监控人员注意屏幕画面。

3.电子围栏的标示牌，采用夜光显示大尺寸标牌，字迹清楚醒目。

4.监控中心的监控屏幕上由正常的分区监控画面自动弹出案发现场最佳视频影像，并能自动进行截图、存储备份，方便事件的后续调查取证。

5.现场处理完毕后，相关人员对报警主机及探测器的报警状态进行恢复。

经过一年多的运行实践，安防效果比较理想。

八、结束语

国民经济和科学技术的迅猛发展，有效的促进了电网的技术装备水平的提高。但是，任何一种新技术、新设备的问世，必须在运行使用的过程中，才能发现某些不足和需要完善的地方。在此建议，科研部门、生产厂家及使用单位应建立密切的技术联系，以便在运行使用的过程中，发现问题，及时反馈，及时完善，才能使生产厂家的技术产品具有持续的活力和竞争优势。才能促进供电企业把安全运行落到实处。