地線監(jiān)測與管理設(shè)備系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

王 盛

WANG Sheng

（遼寧對外經(jīng)貿(mào)學(xué)院，大連 116052）

0 引言

隨著我國電力系統(tǒng)自動化水平的不斷提高，地線監(jiān)測在電網(wǎng)安全運行中具有重大意義。因受人員素質(zhì)、精神狀態(tài)、客觀環(huán)境等因素的影響，由于不嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，習(xí)慣性違章現(xiàn)象時有發(fā)生，經(jīng)常造成操作事故。

在過去的幾十年中，為避免此類事故的發(fā)生，許多生產(chǎn)廠家和運行人員，研制和生產(chǎn)了各種相關(guān)防誤裝置，起到了一定的作用，但真正做到用科學(xué)有效的產(chǎn)品來杜絕此類事故的發(fā)生一直是亟待解決的問題。因此，研制了基于計算機與通信網(wǎng)絡(luò)的地線監(jiān)測與管理設(shè)備系統(tǒng)，以杜絕帶地線合閘事故的發(fā)生。

1 基本結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由主接收子系統(tǒng)、客戶端子系統(tǒng)、系統(tǒng)圖通信站子系統(tǒng)組成。

本系統(tǒng)的功能是保證監(jiān)測人員及時了解地線的掛（拆）狀態(tài)。實現(xiàn)對手操器所發(fā)出的信號進行及時接收、分析、處理、反饋、顯示的功能，數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)顯示準確、形象，信息處理能力強，系統(tǒng)監(jiān)測點多。

主接收子系統(tǒng)是通信和實時數(shù)據(jù)處理的重要組成部分。它的主要功能是接收手操器發(fā)送的地線操作信號，并對信號進行解析和分析，修改系統(tǒng)圖的相關(guān)數(shù)據(jù)，整理當前地線的掛（拆）狀態(tài)，反饋分析信息。

客戶端子系統(tǒng)是專門為監(jiān)測人員開發(fā)的。它的主要功能是及時、準確、直觀的顯示地線掛（拆）狀態(tài)，顯示當前系統(tǒng)圖的狀態(tài)；同時能夠提供歷史記錄查看功能，為監(jiān)測人員方便快捷地查找前期地線操作數(shù)據(jù)提供保證。

系統(tǒng)圖通信站子系統(tǒng)是采用Web的方式進行傳輸變電所的系統(tǒng)圖。它的功能是為客戶端子系統(tǒng)提供實時的系統(tǒng)圖文件，這種方式能夠有效地避免由于客戶端子系統(tǒng)的防火墻等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)置，導(dǎo)致文件傳輸失敗的可能性。

2 設(shè)計原理

2.1 硬件

2.1.1 在一次變的應(yīng)用（具有五防功能）

操作路線：

2.1.2 在二次變的應(yīng)用（具有五防功能）

操作路線

2.1.3 在輸配電線路上的應(yīng)用

操作路線

2.1.4 便攜式手操器

便攜式手操器要完成信息的采集，存儲，五防控制，顯示，信息發(fā)送接收等功能，是該產(chǎn)品的核心，因此保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理性是十分重要的。

手操器的技術(shù)指標：

1）隔離外界信號干擾的性能指標：

（1）高隔離電壓：可隔離高達2500 V（AC）的外界電壓；

（2）高轉(zhuǎn)換時間：光耦開關(guān)轉(zhuǎn)換時間可達3uS；

（3）高耐壓特性：光耦的驅(qū)動端可承受80V的電壓；

2）驅(qū)動線圈的光耦繼電器性能指標：

（1）高隔離電壓：可隔離高達1500 V（AC）的外界電壓；

（2）高轉(zhuǎn)換時間：光耦開關(guān)時間 310uS；（3）寬電流驅(qū)動：最大可提供0.13 A的驅(qū)動電流；

3）RS－485 通訊性能指標 ：

（1）低供電電壓：3.3 V 供電電壓，可以承受5V的電壓；

（2）高靜態(tài)電壓保護：可到15，000 V（AC）靜電保護；

（3）高傳輸速率：最高可達12Mbps；

（4）支持半雙工、全雙工模式等工作模式。4）圖形顯示性能指標 ：

（1）低供電電壓：3.3 V 供電電壓；

（2）分辨率：128*128 的圖形液晶顯示器，可以顯示8行*8列漢字，也可以顯示簡單的黑白圖像；

（3）帶有背光驅(qū)動開關(guān)，能夠更好的適應(yīng)環(huán)境。

5）通訊模塊性能指標 ：

（1）低供電電壓：5V 供電電壓。RS232接口。

（2）支持雙頻GSM/GPRS，符合ETSI GSM Phase 2+標準，數(shù)據(jù)終端永遠在線。

（3）串行數(shù)據(jù)速率 110~115,200bits/s。

（4）透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持動態(tài)數(shù)據(jù)中心域名和IP地址。

2.1.5 移動地線接地器（或檢測器）

移動地線接地器是用于地線與大地的連接，并向操作器提供準確無誤的信息，是該產(chǎn)品最主要的組成部分，因此產(chǎn)品的標準化是十分重要的，設(shè)計中必須達到如下要求：

1）方便移動，并備有可拉式存納箱，方便保管和使用。

2）可靠接地，接地極長度800mm，保證接地深度400mm，直徑16mm。

3）提供準確，掛拆地線狀態(tài)信息，所掛地線編號信息。

4）檢測器由鋁殼包裝，與接地極有良好的接觸，防雨，防塵，內(nèi)置標準組合件。

2.1.6 接收器

接收器是將收到的短信息經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，然后傳送到PC機上，存放位置任意選擇。

2.1.7 PC機

PC機是工作人員查看地線狀態(tài)的可視界面，主要功能應(yīng)達到如下幾點：

1）以方便的可輸入系統(tǒng)。

2）表格形式表示地線的拆掛時間，狀態(tài)，地點，所掛地線編號出入庫時間的可視界面。

3）以系統(tǒng)圖形式表示地線的狀態(tài)，地點的可視界面。

4）以配電線路條圖形式表示地線的狀態(tài)，地點的可視界面。

5）可查閱歷史資料和打印。

2.1.8 臨時地線存儲柜

存儲柜是存放保管臨時地線之用，是地線管理的重要環(huán)節(jié)，功能應(yīng)達到以下幾點：

1）對號入庫不能隨意開啟。

2）地線標準化存放。

3）準確發(fā)送地線出入庫信息，如X號地線X年X月X日X時X分出庫。

4）省電模式控制。

5）地線攜帶方便，統(tǒng)一編號管理。

2.2 軟件

2.2.1 監(jiān)測系統(tǒng)部分

1）輸入系統(tǒng)：是將手操器使用單位的資源存入系統(tǒng)中。

（1）手操器GPRS（手機）號碼；

（2）使用單位名稱；

（3）使用單位地線編號 ；

（4）使用單位所有需要發(fā)射的地線樁編碼及名稱；

如：

2）狀態(tài)顯示功能：將收到的信息用表格和系統(tǒng)圖形式顯示出來。

如：

如點擊系統(tǒng)圖例則顯示該變電所系統(tǒng)圖（略），在系統(tǒng)圖例中掛地線位置顯示地線標志；地線拆除標志消失。

3）保存：能將已拆除的地線信息存儲到歷史記錄中去。

如果不點擊保存，則頁面滿后能按順序?qū)⒁巡鸪牡鼐€信息自動存儲。

2.2.2 系統(tǒng)軟件部分

在電力系統(tǒng)的操作中嚴格禁止錯誤操作的發(fā)生，即：

1）開關(guān)合位時：不得分刀閘；

2）開關(guān)合位時：不得合刀閘；

3）有地線時：不得合刀閘；

4）刀閘合位時：不得掛地線；

5）不得誤走間隔。

以上就是“五防”原則，但是在不同變電所的系統(tǒng)中存在各種接線方式，而且由幾十個或上百個刀閘、開關(guān)和地線組成，怎樣控制這些開關(guān)、刀閘和地線在操作過程中不違反上述規(guī)則而且要滿足一些特殊要求？這就是我們要完成的“電力五防操作系統(tǒng)”的核心。

3 結(jié)束語

本文詳細分析了地線監(jiān)測與管理設(shè)備系統(tǒng)的構(gòu)成、通信方式、軟硬件設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)。本系統(tǒng)具有安裝、維護、升級方便及可靠性和穩(wěn)定性好的特點。

[1]段水福,歷曉華,段煉.無線局域網(wǎng)（wlan）設(shè)計與實踐[M].浙江大學(xué)出版社,2007.

[2]劉宴兵,唐紅.寬帶無線移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].科學(xué)出版社,2008.

[3]黃新波.輸電線路在線監(jiān)測與故障診斷[M].中國電力出版社,2008.