随着电力系统逐年发展,电网结构趋于复杂,高压开关柜广泛使用于各种场合。开关柜内作业存在误操作的可能,而由于电网规模的大型化和电压等级的增高,误操作事故对设备、人身安全的危害也逐渐增大。常见的高压带电显示装置结构简单、通常用氖灯指示带电状态、在光线强的场合显示性能不佳,而且大部分带电显示装置功能单一、预警效果有限。因此设计一种具有在线监测功能的预警装置对保障电力系统正常运行,保护人员安全有非常重要的意义。本文设计了一种新型的高压开关柜内安全作业预警系统,此系统由预警装置和上位机软件组成,在实现带电显示功能的基础上,利用IEC60870-5-103规约（以下简称103规约）将预警信息实时上传至上位机软件,实现了对带电显示装置的在线监测。首先介绍了整个预警系统的运行流程,对装置各硬件模块进行功能分析,在此基础上按照模块化的设计思想对采样、测距、报警等功能进行开发。装置基于STM32L151单片机设计,运行时通过超声波判断开关柜柜门状态,对工作人员发出语音报警,用LED指示带电情况。对103规约进行了深入研究,理解了规约的数据结构和通信流程,详细介绍了103规约的定义和功能,同时结合预警装置的使用环境,选取103规约中的部分功能,设计了应用于带电显示环境中的通信协议。在预警装置中加入103规约,实现了装置中规约报文的组织和上传,掉电情况下规约数据的备份。为对装置的通信功能进行测试,开发了上位机测试软件。软件基于103规约的主站功能开发,设计了手动和轮询两种工作模式:手动模式用以测试单台装置的103通信功能;轮询模式用以测试多台装置的联机性能。软件实现了 103规约中主站的基本功能,可以对从站进行数据查询,对获取的报文进行处理和显示,同时将收到的103报文给出文字描述,方便判断通信内容。最后对预警系统进行了实验测试和现场调试运行。对装置稳定性和耐用性分别进行了测试,装置在高温环境下运行正常,元器件无损坏;长时间工作时各模块运行稳定,报警及时无误报。在变电站生产环境下对系统进行了安装调试,针对现场环境进行了一定改进,以适应生产环境需要,经过长时间的试运行,系统各功能稳定,预警准确可靠,达到了设计要求。