基于智輔平臺(tái)的變電站接地線實(shí)時(shí)監(jiān)控管理子系統(tǒng)研究

張峰+王赫+楊光

摘 要：目前變電站接地線管理大多采用模擬圖版、微機(jī)五防、后臺(tái)監(jiān)控等掛牌方式實(shí)現(xiàn)，缺乏對(duì)現(xiàn)場接地線的實(shí)際管控，對(duì)其具體位置不能進(jìn)行判定和控制，不能進(jìn)行模擬及管控，容易導(dǎo)致非運(yùn)維人員誤拿誤掛、運(yùn)維人員漏拆漏放。針對(duì)這些問題，文章提出了一種基于現(xiàn)階段變電站智輔平臺(tái)（智能安防輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控一體化平臺(tái)），并通過物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、嵌入式數(shù)據(jù)采集等手段對(duì)變電站接地線的注冊(cè)、狀態(tài)、授權(quán)、位置、歸還等全過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理子系統(tǒng)，有效避免了接地線的誤接、誤拆、漏接、漏拆等違章行為。

關(guān)鍵詞：變電站接地線；智輔平臺(tái)；物聯(lián)網(wǎng)；全過程；實(shí)時(shí)監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）32-0114-02

1 相關(guān)背景

變電站接地線是電氣線路或設(shè)備停電檢修工作必需的一種安全用具，是保證人身安全的生命線。然而接地線的使用在保護(hù)工作人員的同時(shí)，也帶來新的安全隱患，一旦發(fā)生事故，后果嚴(yán)重。因此，確保拆、裝接地線的正確性是變電站安全防誤系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要工作。

目前，大多數(shù)電力企業(yè)除了在制度上對(duì)接地線的使用作一些基本要求外，對(duì)接地線的具體使用和管理還存在諸多問題，傳統(tǒng)的人工模擬掛牌方式容易導(dǎo)致接地線誤接、誤拆、漏接、漏拆等電力事故發(fā)生，造成人身傷亡或者電氣設(shè)備損壞。這使得本應(yīng)起到保護(hù)作用的接地線反而成了重大誤操作隱患。

2 研究現(xiàn)狀

2.1 當(dāng)前的措施及問題

在日常頻繁的倒閘操作中，開關(guān)和閘刀及接地閘刀的操作變位能做到與變電站后臺(tái)機(jī)和scada系統(tǒng)的變電站一次主接線圖的實(shí)時(shí)遙信同步，但接地線卻不能遙信顯示，接地線的裝設(shè)只能驗(yàn)電來保證其裝設(shè)的正確性，同時(shí)接地線只能通過接地線去向牌和接地線外借登記薄等制度進(jìn)行管理，制度需要人員去執(zhí)行，而人員的疏忽大意則會(huì)造成事故的發(fā)生。

目前變電站接地線的管理大多采用模擬圖版、微機(jī)五防、后臺(tái)監(jiān)控等掛牌方式實(shí)現(xiàn)，接地線管理實(shí)際上都是以“手工”的方式核對(duì)并記錄進(jìn)行管理?，F(xiàn)場掛接的接地線雖然其接地端采用微機(jī)防誤掛鎖，卻不能實(shí)時(shí)反映在監(jiān)控后臺(tái)上，只能人為做標(biāo)記。每次使用接地線后在安全工器具室接地線去向牌上記錄，包括借出或歸還等。由于人為的疏忽不可避免的出現(xiàn)記錄不完整或者不及時(shí)等。

2.2 目前的研究方向

為了決變電站接地線監(jiān)控裝置不能對(duì)工作現(xiàn)場接地線的實(shí)時(shí)監(jiān)控和防止變電運(yùn)行人員誤操作進(jìn)行監(jiān)控的問題，可采用具有防接地線誤操作閉鎖的變電站實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置，實(shí)現(xiàn)由接地線監(jiān)控裝置對(duì)工作現(xiàn)場接地線的實(shí)時(shí)監(jiān)控和防止變電運(yùn)行人員誤操作進(jìn)行邏輯閉鎖的功能。

安全工器具室和集控站或操作站里的接地線分別使用RFID技術(shù)進(jìn)行唯一編號(hào)并設(shè)置讀卡器，然后通過讀卡器將接地線使用情況記錄于與其相連接的電腦，按照相關(guān)安全技術(shù)措施通過不斷完善電腦軟件來提高接地線管理。另一方面在接地線的接地端引入變電站監(jiān)控后臺(tái)遙信庫和遙信轉(zhuǎn)發(fā)表增加接地樁的遙信點(diǎn)，同時(shí)五防主機(jī)與變電站后臺(tái)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊。而每個(gè)接地點(diǎn)只需要一個(gè)開關(guān)量即可。而對(duì)于接地點(diǎn)開關(guān)量的采樣方法有兩種：

①布線：模仿接地閘刀，通過適度改造接入監(jiān)控后臺(tái)。但對(duì)于現(xiàn)有變電站同時(shí)又存在一些問題。首先如何在原有條件下實(shí)現(xiàn)布線是一大問題，其次接地點(diǎn)一般裸露于室外，在自然環(huán)境下風(fēng)吹日曬，這樣具有開關(guān)功能的接地樁需要特殊設(shè)計(jì)才有可能有較長的壽命。對(duì)于新建的變電站，由于某種原因，在無法設(shè)置接地閘刀的地點(diǎn)設(shè)置這樣的接地樁是可以加以考慮的。

②無線網(wǎng)絡(luò)：在每個(gè)接地端裝設(shè)無線發(fā)射裝置來確定接地線是否裝設(shè)以及接地線編號(hào)，然后在每個(gè)變電站裝設(shè)一個(gè)接收機(jī)來接收接地端信號(hào)將接地情況及接地線編號(hào)反應(yīng)到后臺(tái)。存在的主要問題是無線發(fā)射裝置所需的電源如何供應(yīng)，以及其在自然環(huán)境下的壽命能否得到保證。

具有防接地線誤操作閉鎖的變電站實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置示意圖如圖1所示。

3 基于智輔平臺(tái)的全過程完善辦法研究

上述“具有防接地線誤操作閉鎖的變電站實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置系統(tǒng)”相對(duì)于常規(guī)接地線管控辦法有了很大進(jìn)步，但缺少通過智能門禁、物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理軟件、嵌入式數(shù)據(jù)采集等手段對(duì)變電站接地線注冊(cè)登記、在位狀態(tài)、授權(quán)、使用位置、歸還等全過程進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控和管理的功能。

而本文提出并正在申請(qǐng)專利的“基于智能安防輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺(tái)的變電站接地線實(shí)時(shí)監(jiān)控管理子系統(tǒng)”卻可實(shí)現(xiàn)全過程、實(shí)時(shí)、閉環(huán)管控，比較完美地解決了變電站接地線標(biāo)準(zhǔn)化管理問題。

3.1 原理簡述

基于智能安防輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺(tái)的變電站接地線實(shí)時(shí)監(jiān)控管理子系統(tǒng)通過內(nèi)網(wǎng)與現(xiàn)場接地線管理控制器、安全工具柜、柜門鎖、智能門禁控制器、智能卡讀卡器、物聯(lián)網(wǎng)RFID檢測裝置、RFID電子標(biāo)簽、接地線定置檢測裝置等實(shí)時(shí)通信，下傳授權(quán)信息和控制指令，上傳接地線在位狀態(tài)、刷卡信息、告警信息，通過短信將一些重要信息發(fā)送至相關(guān)人員的手機(jī)等。

系統(tǒng)授權(quán)變電站內(nèi)檢修運(yùn)行人員取用接地線，現(xiàn)場人員刷卡打開安全工具柜門，取用被允許的接地線；如果取用了未被允許的接地線，本地、遠(yuǎn)程均產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)提示，遠(yuǎn)程系統(tǒng)軟件圖形界面實(shí)時(shí)更新取用后柜內(nèi)各組接地線在位信息；現(xiàn)場人員將接地線掛接在相應(yīng)的接地點(diǎn)上，遠(yuǎn)程系統(tǒng)軟件圖形界面實(shí)時(shí)更新各接地點(diǎn)掛接接地線在位信息；接地線使用完畢后，現(xiàn)場人員拆除接地線（圖形界面更新信息），刷卡打開安全工具柜，將接地線放置在原有位置上（圖形界面更新信息），如果接地線未放置到原來的位置，會(huì)觸發(fā)本地、遠(yuǎn)程產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)提示。由此完成了整個(gè)接地線授權(quán)、領(lǐng)取、掛接、拆除、歸還全過程，系統(tǒng)對(duì)整個(gè)過程全程實(shí)時(shí)監(jiān)控，有異常情況實(shí)時(shí)本地、遠(yuǎn)程報(bào)警提示。

3.2 理論依據(jù)

江蘇省電力公司南京供電公司現(xiàn)已建成“變電站智能安防輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺(tái)”，由國電南瑞科技股份有限公司負(fù)責(zé)建設(shè)推廣，為實(shí)現(xiàn)基于該平臺(tái)的接地線實(shí)時(shí)監(jiān)控管理提供了數(shù)據(jù)和平臺(tái)支撐。

目前已有100余座變電站具備了完善的視頻監(jiān)控、門禁、電子圍欄、室內(nèi)入侵、消防、輔助燈光等站端智輔子系統(tǒng)并已接入智能安防輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺(tái)，正常運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)條件也已具備，視頻信號(hào)上傳也有方天平臺(tái)、國網(wǎng)平臺(tái)的成功案例，將接地線實(shí)時(shí)監(jiān)控管理子系統(tǒng)加入其中，對(duì)智能安防輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺(tái)的功能將是一個(gè)重要的補(bǔ)充。補(bǔ)充后的變電站智能安防輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺(tái)示意圖如圖2所示。

智能門禁已在眾多變電站中應(yīng)用，目前主要是對(duì)變電站大門、主控樓門進(jìn)行管控。本項(xiàng)目增加了安全工具柜門禁，是對(duì)現(xiàn)有變電站智能門禁子系統(tǒng)的擴(kuò)充，從技術(shù)、成本方面都具備實(shí)施條件。

3.3 實(shí)現(xiàn)技術(shù)關(guān)鍵和難點(diǎn)

①研究安全工具柜門禁系統(tǒng)。變電站門禁系統(tǒng)已經(jīng)比較成熟，安全工具柜門禁系統(tǒng)主要是要根據(jù)安全工器具柜門選擇確定合適的鎖具，安裝智能門禁讀卡器。

②安全工具柜。在現(xiàn)有的安全工具柜內(nèi)合理布置接地線擺放位置，安裝物聯(lián)網(wǎng)RFID檢測裝置、RFID電子標(biāo)簽、接地線定置檢測裝置，柜外本地報(bào)警信息如何提示。

③研究接地線感應(yīng)檢測技術(shù)。實(shí)現(xiàn)接地線定置擺放，錯(cuò)誤擺放導(dǎo)致本地現(xiàn)場和遠(yuǎn)程告警。通過RF檢測技術(shù)實(shí)時(shí)檢測所有接地線是否在柜內(nèi)，不在柜內(nèi)的接地線是否安裝在接地點(diǎn)，安裝在哪個(gè)接地點(diǎn)。采集裝置可以區(qū)分接地線是否在其預(yù)設(shè)位置，項(xiàng)目選用的RFID讀寫器及電子標(biāo)簽卡如圖3所示。

④實(shí)現(xiàn)接地線位置實(shí)時(shí)監(jiān)測。研制現(xiàn)場接地線管理控制器，可以采集柜內(nèi)的接地線在位狀態(tài)并上傳平臺(tái)服務(wù)器，也可以產(chǎn)生現(xiàn)場告警信息提示現(xiàn)場人員，還要考慮采集裝置的可擴(kuò)展性。

⑤基于智能安防輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺(tái)的圖形化接地線管理界面的實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié) 語

目前，南京電力公司已建成了變電站智能安防輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控平臺(tái)，包含視頻監(jiān)控、防盜報(bào)警、智能門禁、智能燈光控制、環(huán)境監(jiān)測控制和火災(zāi)報(bào)警六大子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)信息通過站端采集控制單元（RCU）進(jìn)行集中管理，實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的聯(lián)動(dòng)控制，同時(shí)RCU將信息上傳至智能輔助監(jiān)控平臺(tái)。

而本文正是利用這個(gè)發(fā)展成熟、正在大面積應(yīng)用的智能安防輔助系統(tǒng)綜合監(jiān)控一體化平臺(tái)，在其基礎(chǔ)上增加了一個(gè)“接地線實(shí)時(shí)監(jiān)控管理子系統(tǒng)”，并通過智能門禁、物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理軟件、嵌入式數(shù)據(jù)采集等手段對(duì)變電站接地線注冊(cè)、狀態(tài)、授權(quán)、位置、歸還等全過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，保證了各組接地線的閉環(huán)控制，避免了接地線誤接、誤拆、漏接、漏拆等違章行為，杜絕因接地線管理不到位而發(fā)生電力事故，在電力系統(tǒng)內(nèi)部具有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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