智能接地線管理系統(tǒng)在電力企業(yè)中的應(yīng)用

劉 李

(廣西桂冠電力股份有限公司大化水力發(fā)電總廠，廣西 大化 530800)

智能接地線管理系統(tǒng)在電力企業(yè)中的應(yīng)用

劉 李

(廣西桂冠電力股份有限公司大化水力發(fā)電總廠，廣西 大化 530800)

針對目前一般電力企業(yè)臨時接地線管理的現(xiàn)狀，介紹了智能接地線管理系統(tǒng)的基本組成、工作原理及在電力企業(yè)中的應(yīng)用情況，闡明了智能接地線管理系統(tǒng)在電力企業(yè)安全管理中的積極作用，并為滿足發(fā)電廠、變電站等電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)集中控制、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一維護(hù)、統(tǒng)一檢修模式提供參考。

電力企業(yè)；智能接地線管理系統(tǒng)；臨時接地線；安全管理

0 概述

隨著國家電力體制改革的不斷深入，電力行業(yè)貫徹“保人身、保電網(wǎng)、保設(shè)備”的原則已成為一種新常態(tài)，安全第一、以人為本、安全發(fā)展的理念也成為電力企業(yè)的普遍共識和基本要求。為了保證電氣設(shè)備的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，助力國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾生活環(huán)境的改善，各電力企業(yè)必須根據(jù)國家和電力行業(yè)相關(guān)技術(shù)規(guī)程、規(guī)范，對管轄的電氣設(shè)備進(jìn)行定期的檢修和維護(hù)，保障所管轄電氣設(shè)備的性能完好、運(yùn)行可靠。而要開展電氣設(shè)備的檢修和維護(hù)，保障設(shè)備和作業(yè)人員的安全，則必須嚴(yán)格執(zhí)行“停電、驗(yàn)電、裝設(shè)接地線、懸掛標(biāo)示牌和裝設(shè)遮攔”等技術(shù)措施和“工作票制度、工作監(jiān)護(hù)制度、工作間斷轉(zhuǎn)移和終結(jié)制度”等組織措施。這些是保障電力企業(yè)作業(yè)人員安全開展檢修維護(hù)作業(yè)的重要措施，其中接地線的管理是保障安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一，在設(shè)備停送電和作業(yè)過程中的作用尤為重要。

1 臨時接地線管理存在的問題

隨著電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，微機(jī)防誤操作系統(tǒng)已在大部分電力企業(yè)中廣泛應(yīng)用，它在很大程度上減少了誤操作事故的發(fā)生，有效地保障了現(xiàn)場運(yùn)行人員的人身安全，提高了電力企業(yè)的安全管理水平。但是，目前一般電廠或變電站對臨時接地線存放、使用和日常管理還處在比較原始的狀態(tài)，主要表現(xiàn)在以下3個方面。

(1) 接地線存放在不同工器具間的接地線柜內(nèi)，對接地線的數(shù)量、電壓等級及定置等的管理只靠人工清點(diǎn)，沒有有效技術(shù)手段對現(xiàn)場接地線的數(shù)量和使用去向進(jìn)行管控。特別是對于大型水電廠而言，電廠電氣設(shè)備多，安裝場所分散(如廠房、開關(guān)站等)，有的大壩設(shè)備距離廠房很遠(yuǎn)，接地線的存放地點(diǎn)比較分散，而集中存放又不利于使用，所以必須采用一種技術(shù)手段對全廠的臨時接地線進(jìn)行統(tǒng)一管理，將全廠接地線信息統(tǒng)一起來。

(2) 對臨時接地線的日常檢查和維護(hù)沒有連續(xù)記錄和提醒的功能，不方便運(yùn)行人員了解接地線的情況，不利于接地線的日常檢查和維護(hù)。

(3) 接地線的裝拆記錄大都采用人工記錄的方式，記錄的歷史數(shù)據(jù)容易發(fā)生錯漏和遺失，缺乏對臨時接地線的有效管控和在線監(jiān)測手段，因此帶接地線合閘送電、帶電裝設(shè)接地線等惡性誤操作事故在電力企業(yè)生產(chǎn)過程中時有發(fā)生，極大損害了人身和設(shè)備的安全，并給社會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

因此，如何規(guī)范臨時接地線的使用管理，實(shí)現(xiàn)將臨時接地線信息實(shí)時反映給作業(yè)人員，對接地線日常檢查自動提醒，發(fā)生漏裝拆接地線前及時告警提醒操作人員并閉鎖相應(yīng)的操作，已成為電力企業(yè)日常安全管理工作中一個亟待解決的問題。

2 智能接地線管理系統(tǒng)組成

智能接地線管理系統(tǒng)可以根據(jù)電廠或變電站的復(fù)雜程度和技術(shù)要求，采用獨(dú)立的接地線管理模式或分層分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。前者主要針對規(guī)模小、結(jié)構(gòu)單一的廠站，后者主要針對規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安全要求高的廠站或集控中心。配置原則是，依據(jù)每個區(qū)域的臨時接地點(diǎn)及配置的接地線存儲柜，配置相應(yīng)的接地信號產(chǎn)生設(shè)備及接地信號采集設(shè)備，并通過網(wǎng)絡(luò)方式將各接地點(diǎn)變位信號實(shí)時上送到系統(tǒng)管理主機(jī)，實(shí)現(xiàn)對全廠乃至集控電廠所有臨時接地線的統(tǒng)一管理，保證運(yùn)行人員能夠?qū)崟r掌握系統(tǒng)臨時接地線信息。同時，在全廠操作設(shè)備區(qū)域建立一套防誤實(shí)時無線通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)微機(jī)防誤綜合操作系統(tǒng)對設(shè)備操作進(jìn)行實(shí)時防誤判斷、倒閘操作過程實(shí)時監(jiān)控，防止誤操作。

智能接地線管理系統(tǒng)主要由接地線管理主機(jī)、地線檢測閉鎖機(jī)構(gòu)(專用接地線頭和接地線樁)、微機(jī)防誤閉鎖裝置、電源模塊和微機(jī)管理應(yīng)用軟件等軟硬件組成，它不僅可以獨(dú)立運(yùn)行管理臨時接地線，也可以通過連接微機(jī)防誤閉鎖裝置系統(tǒng)，進(jìn)而與監(jiān)控系統(tǒng)、集控中心等系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)整個微機(jī)防誤系統(tǒng)的整體防誤功能。

使用智能接地線管理系統(tǒng)解決了目前微機(jī)防誤閉鎖裝置對臨時接地線無法自動識別管理的問題，還可以實(shí)時查詢臨時接地線是否正處在接地線柜的指定位置，臨時接地線是否取走以及放回的歷史記錄等功能，有效減少了漏拆接地線送電等惡性誤操作的幾率，實(shí)現(xiàn)了臨時接地線的在線管理。

對于電力系統(tǒng)中規(guī)模較小、設(shè)備簡單的廠站，為節(jié)省投資，可以采用獨(dú)立的智能接地線管理系統(tǒng)。比如小型變電站，為了節(jié)省投資并達(dá)到實(shí)時監(jiān)測接地線使用狀態(tài)的目的，可以使用獨(dú)立運(yùn)行的接地線管理系統(tǒng)。此時的接地線管理系統(tǒng)只需配置接地線管理主機(jī)、地線檢測閉鎖機(jī)構(gòu)(專用接地線頭和接地線樁)、電源模塊等設(shè)備，并將接地線及接地線管理系統(tǒng)集合在一面接地線柜上即可，如圖1所示。

3 智能接地線管理系統(tǒng)的工作原理

智能接地線管理系統(tǒng)與微機(jī)防誤閉鎖裝置系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，能實(shí)現(xiàn)微機(jī)“五防”主機(jī)對每根臨時接地線的實(shí)時在線監(jiān)控管理。

智能接地線管理系統(tǒng)的基本工作原理就是在每根接地線上配備一個檢測裝置，該裝置具備讀取地線樁ID碼值和無線發(fā)送的功能，可以實(shí)時將接地線信息通過無線路由器傳輸?shù)浇拥鼐€管理主機(jī)和微機(jī)“五防”系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全廠臨時接地線的統(tǒng)一管理。

圖1 獨(dú)立運(yùn)行的智能接地線管理系統(tǒng)

(1) 當(dāng)接地線裝設(shè)到現(xiàn)場地線樁上時，接地線上的無線檢測裝置就自動讀取接地線樁ID，將自身編碼信息和接地線樁ID通過無線網(wǎng)絡(luò)同時發(fā)送到接地線管理主機(jī)。接地線管理機(jī)便可以通過ID碼識別接地線安裝的位置，接地線管理主機(jī)再將相關(guān)信息傳輸?shù)轿C(jī)“五防”系統(tǒng)。

(2) 當(dāng)拆除接地線時，無線裝置檢測到接地線拆除，便將接地線自身編碼信息和拆除接地線狀態(tài)信息通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)給接地線管理主機(jī)，接地線管理機(jī)便可以識別哪根接地線從接地線樁上拆下來。同時，接收到相關(guān)信息的微機(jī)“五防”主機(jī)可以根據(jù)記錄該接地線的掛接信息，來判斷接地線是從哪個地線樁上拆下來的。微機(jī)“五防”系統(tǒng)就可以通過接地線的裝拆情況，判斷哪些操作命令是可以執(zhí)行的，哪些操作命令是不允許的，從而實(shí)現(xiàn)微機(jī)“五防”系統(tǒng)對臨時接地線的有效管理。圖2為無線接地線實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成原理。

圖2 無線接地線實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

4 智能接地線系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)

(1) 臨時接地線身份具有唯一性，可提高系統(tǒng)對臨時接地線認(rèn)證的正確性。智能接地線管理系統(tǒng)對每根臨時接地線都進(jìn)行唯一的編碼，使臨時接地線具有區(qū)別于其他“五防”閉鎖設(shè)備的專有編碼，確保每組臨時接地線身份的唯一性，保證對接地線使用過程的有效跟蹤。

(2) 利用顯示屏實(shí)時顯示當(dāng)前所有臨時接地線的使用狀態(tài)，確保操作的正確性和可監(jiān)視性。通過在接地線管理主機(jī)盤柜上安裝顯示屏，將現(xiàn)場各臨時接地線的位置信息送入顯示屏進(jìn)行顯示，使運(yùn)行操作人員在操作前能夠?qū)崟r了解接地線的使用情況，監(jiān)護(hù)人也可以實(shí)時了解接地線裝設(shè)情況，確保操作無遺漏。

(3) 與微機(jī)“五防”系統(tǒng)配合進(jìn)行錯誤告警，防止接地線漏拆。當(dāng)運(yùn)行人員執(zhí)行電氣設(shè)備倒閘操作時，如存在接地線漏拆情況，微機(jī)“五防”系統(tǒng)會自動發(fā)出告警，使微機(jī)“五防”系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖下一步操作命令的執(zhí)行，可以有效避免帶地線送電等惡性誤操作的發(fā)生。

(4) 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)記錄功能，方便用戶查詢和監(jiān)督。智能接地線管理系統(tǒng)對接地線的使用情況進(jìn)行實(shí)時記錄，并提供詳細(xì)的地線使用記錄供用戶查詢，方便企業(yè)管理人員的日常檢查和監(jiān)督。

(5) 采用工業(yè)總線控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安裝的靈活性。該技術(shù)使地線檢測機(jī)構(gòu)安裝位置多樣化和具有靈活性，用戶可以根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的布置情況，靈活選擇安裝方式。

(6) 多種數(shù)據(jù)通信接口功能。裝置提供RS232/RS422、以太網(wǎng)等通信接口與微機(jī)防誤裝置通信，實(shí)現(xiàn)智能臨時接地線管理系統(tǒng)與微機(jī)“五防”系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)通信，確保接地線信息及時傳輸?shù)健拔宸馈毕到y(tǒng)。

(7) 非接觸檢測技術(shù)。系統(tǒng)采用RFID技術(shù)，在線檢測接地線狀態(tài)，無接觸、無磨損，使用可靠、壽命長。

(8) 支持與多臺微機(jī)防誤閉鎖裝置連接使用。

5 智能接地線管理系統(tǒng)在電力企業(yè)的應(yīng)用

某大型水電廠采用集控運(yùn)作的方式，管轄“兩廠三站”，電廠需要裝設(shè)的臨時接地線遍布整個開關(guān)站和廠房各區(qū)域，不宜采用獨(dú)立運(yùn)行的接地線管理系統(tǒng)。為適應(yīng)集控運(yùn)作方式，必須把“兩廠三站”所有的設(shè)備接地線集中管理，從而使該廠微機(jī)“五防”系統(tǒng)功能更加完善，運(yùn)行管理更加規(guī)范，并降低生產(chǎn)人員勞動強(qiáng)度和誤操作幾率。

該廠的智能接地線管理系統(tǒng)除了具備獨(dú)立接地線管理系統(tǒng)所需要的設(shè)備外，還通過以太網(wǎng)將接地線管理系統(tǒng)引入微機(jī)“五防”系統(tǒng)和集控中心監(jiān)控系統(tǒng)，使集控人員在集控中心就能有效地掌握“兩廠三站”的接地線使用情況。該廠智能接地線管理系統(tǒng)構(gòu)成如圖3所示。

按照《電業(yè)安全工作規(guī)程》規(guī)定，電氣設(shè)備停電檢修的技術(shù)措施是停電、驗(yàn)電、裝設(shè)接地線和裝設(shè)遮攔、懸掛標(biāo)示牌。因此，當(dāng)需要將電氣設(shè)備由“運(yùn)行”轉(zhuǎn)為“檢修”狀態(tài)時，運(yùn)行ONCALL人員通過微機(jī)“五防”系統(tǒng)模擬操作開具電氣倒閘操作票，按照正常的開票流程操作即可。當(dāng)需要在電氣設(shè)備的某處裝設(shè)臨時接地線時，可以通過微機(jī)“五防”系統(tǒng)人機(jī)管理界面，選擇需要使用的臨時接地線，此時對應(yīng)的臨時接地線狀態(tài)將發(fā)生改變，如顏色的變化、狀態(tài)的閃爍等，并提示需要裝設(shè)的地點(diǎn)。運(yùn)行ONCALL人員根據(jù)“五防”鑰匙的操作步驟進(jìn)行操作，當(dāng)操作步驟出現(xiàn)錯誤，如接地線裝設(shè)地點(diǎn)錯誤時，“五防”鑰匙和微機(jī)“五防”系統(tǒng)將立即告警，提示操作人員裝設(shè)錯誤，避免誤操作事故的發(fā)生。操作人員現(xiàn)場實(shí)際操作完成后，微機(jī)“五防”鑰匙將操作步驟和設(shè)備狀態(tài)的變化等信息通過無線網(wǎng)絡(luò)自動回傳給微機(jī)“五防”系統(tǒng)主機(jī)后，微機(jī)“五防”系統(tǒng)人機(jī)界面對應(yīng)的臨時接地線狀態(tài)按照接地線的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)變并提示裝設(shè)地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)指定的臨時接地線裝設(shè)到指定的接地線樁上。拆除臨時接地線所進(jìn)行的操作與裝設(shè)過程相反。智能臨時接地線使用流程如圖4所示。

6 結(jié)論

圖3 某廠智能接地線管理系統(tǒng)構(gòu)成

通過采用智能接地線管理系統(tǒng)來管理電力企業(yè)的臨時接地線，消除了電力企業(yè)臨時接地線管理不規(guī)范所帶來的生產(chǎn)安全隱患，實(shí)現(xiàn)了自動識別接地線的數(shù)量、存放地點(diǎn)，實(shí)時記錄接地線使用情況，實(shí)時顯示以及地線取走、放回的使用歷史記錄，并與微機(jī)“五防”系統(tǒng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)對漏拆接地線送電等惡性誤操作行為的邏輯閉鎖和告警。通過設(shè)備智能化升級改造，降低了人為不安全因素對安全生產(chǎn)的影響，提高了企業(yè)安全生產(chǎn)系數(shù)；同時降低了人工管理臨時接地線的成本，促進(jìn)了企業(yè)的規(guī)范化管理，為保障電力企業(yè)生產(chǎn)安全，特別是人員生命安全起到了重要的作用。

圖4 智能臨時接地線使用流程

1 孫 兵，陳立衛(wèi)．電力線路接地線管理工作探討[J]．電力技術(shù)，2010，19(5)：18-20.

2 徐建源，竇文君，王愛弘．接地線狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．電力系統(tǒng)自動化設(shè)備，2008，28(7):111-113.

2017-01-05；

2017-05-09。

劉 李(1987—)，女，助理工程師，主要從事水電廠自動化檢修維護(hù)工作，email：278969405@qq.com。