智能地線揭示板的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

國網(wǎng)呼倫貝爾供電公司 段 煉 班曉萌 遼寧拓新電力電子有限公司 劉偉明

地線揭示板在變電站日常維護(hù)中有著至關(guān)重要的安全警示功能，他是一張記錄變電站的地線數(shù)量和地線使用狀態(tài)磁性背板，懸掛在變電站主控室門口進(jìn)行公示。背板上方分成左右兩欄，左欄書寫變電站的各個(gè)電壓等級(jí)，右欄空白地線欄放置一列磁標(biāo)，磁標(biāo)分別標(biāo)有對(duì)應(yīng)該電壓等級(jí)下的地線號(hào)。下方是一個(gè)空白的狀態(tài)欄，當(dāng)?shù)鼐€柜內(nèi)有地線處于工作狀態(tài)時(shí)，將對(duì)應(yīng)該地線的磁標(biāo)取下貼在下方狀態(tài)欄里，并用可擦筆書寫掛接位置，將該地線工作狀態(tài)展示給變電站其他工作人員。地線使用完畢后放回地線，擦掉書寫的掛接位置并將磁標(biāo)放回上面右側(cè)地線欄。該方案在地線頻繁取用的時(shí)候，難免會(huì)出現(xiàn)更新不及時(shí)的問題。為加強(qiáng)變電站的地線管理、提高工作效率、確保安全生產(chǎn)，迫切需要一個(gè)能針對(duì)變電站地線掛接狀態(tài)提供簡(jiǎn)單、實(shí)用的智能視圖顯示的系統(tǒng)方案。這個(gè)技術(shù)方案應(yīng)適用于有人或無人值守的變電站，實(shí)時(shí)的將各種地刀、接地點(diǎn)信息顯示在地線揭示板上。

1 變電站智能化對(duì)地線揭示板的新要求

地線揭示板現(xiàn)狀：揭示板的信息需運(yùn)維人員實(shí)時(shí)填寫或擦掉，維護(hù)人員經(jīng)常在全部停電倒閘操作完成后才進(jìn)行手動(dòng)填寫，實(shí)時(shí)性差、工作效率低，同時(shí)存在漏填、誤填的可能，給倒閘送電埋下安全隱患。

地線揭示板存在問題：接地線取出和放回?zé)o法實(shí)時(shí)跟蹤管理，存在隨意取還、不更新揭示板的現(xiàn)象；主控室無法實(shí)時(shí)獲知地線是否已掛接到正確位置；主控室無法實(shí)時(shí)獲知已掛接的接地線是否拆除；傳統(tǒng)揭示板無法配備有效的預(yù)拆除提醒機(jī)制，易發(fā)生誤操作；傳統(tǒng)揭示板只能記錄當(dāng)前地線狀態(tài)信息，無法生成工作日志，發(fā)生事故時(shí)無法進(jìn)行回溯。

地線揭示板改進(jìn)的意義：在變電站的倒閘操作中，帶接地線誤合刀閘是較易發(fā)生的非常嚴(yán)重的惡性誤操作事件。因此變電站的實(shí)際操作中配備了五防防誤系統(tǒng)防止誤操作的發(fā)生，減少人員傷亡和設(shè)備損壞等情況的發(fā)生。對(duì)于傳統(tǒng)地線系統(tǒng)，操作過程仍以運(yùn)維人員的操作做為主控制環(huán)節(jié)。變電站使用的地線揭示板是運(yùn)維人員進(jìn)行倒閘操作的重要參考依據(jù)，如不能保證實(shí)時(shí)可靠的更新，地線揭示板就會(huì)變成一把雙刃劍，提供錯(cuò)誤信息，反而導(dǎo)致事故發(fā)生。

2 智能地線揭示板需求分析、技術(shù)方案及功能與應(yīng)用

2.1 智能地線揭示板需求分析

其他廠商的現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案分析：地線揭示板的更新?lián)Q代已不再具有技術(shù)壁壘，很多廠家都提出了自己技術(shù)方案，都是在主控室新加一臺(tái)主機(jī)，用一臺(tái)尺寸（60～70寸）合適的壁掛智能電視替代液晶顯示器，掛在墻壁上替代傳統(tǒng)的磁面揭示板。智能電視在該類技術(shù)方案中只是一個(gè)單純的顯示器，用來顯示電腦主機(jī)的畫面。電腦主機(jī)通過網(wǎng)線與五防系統(tǒng)通信外，還需再布置一條高清數(shù)據(jù)線給壁掛電視。成本高昂不說還額外增加了一個(gè)設(shè)備故障點(diǎn)，且浪費(fèi)了電視本身的計(jì)算能力。

結(jié)合實(shí)際明確方案需求：實(shí)際應(yīng)用中每一個(gè)變電站都有一套自己的五防防誤系統(tǒng)，地線揭示板所需數(shù)據(jù)都可在五防系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫里獲取。所以地線揭示板只要與五防系統(tǒng)中保持實(shí)時(shí)通信就可實(shí)時(shí)獲得需顯示數(shù)據(jù)，將地刀和地線狀態(tài)準(zhǔn)確顯示在屏幕上[1]。智能電視直接作為地線揭示板與五防主機(jī)保持穩(wěn)定實(shí)時(shí)的通訊，沒有冗余的設(shè)備，更能減少故障發(fā)生。本方案將壁掛電視作為地線揭示板與五防機(jī)通過網(wǎng)線或無線網(wǎng)橋連接，將五防系統(tǒng)的地線數(shù)據(jù)傳輸并顯示在揭示板上。

2.2 智能地線揭示板技術(shù)方案

硬件組成：整個(gè)技術(shù)方案主要有由五防防誤系統(tǒng)和地線管理系統(tǒng)兩個(gè)系統(tǒng)組成。其硬件包括五防系統(tǒng)主機(jī)、路由器、協(xié)調(diào)器、地線柜、地線柜鎖、智能地線頭、接地樁、接地刀狀態(tài)采集器、壁掛液晶電視、五防主機(jī)、五防鎖、與后臺(tái)通信模塊等。

圖1 五防系統(tǒng)硬件組成

地線狀態(tài)采集：地線系統(tǒng)采用射頻識(shí)別技術(shù)，為地線柜卡槽和地線樁綁定RFID，即加裝一一對(duì)應(yīng)的RFID 卡。智能地線頭讀取地線樁或地線柜卡槽加裝的RFID 卡來獲取地線的掛接位置和狀態(tài)。智能地線頭將狀態(tài)信息通過由路由器、協(xié)調(diào)器建立的無線ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)上報(bào)給五防系統(tǒng)主機(jī)。

地線狀態(tài)顯示：智能電視直接替代傳統(tǒng)磁板型地線揭示板。在智能電視里寫入智能應(yīng)用程序，并通過電視自帶的無線通訊功能搭建智能電視與五防系統(tǒng)的無線網(wǎng)橋或使用網(wǎng)線進(jìn)行有線連接。地線揭示板通過網(wǎng)橋去訪問五防防誤系統(tǒng)，防誤主機(jī)響應(yīng)揭示板的請(qǐng)求報(bào)文，將地線數(shù)據(jù)傳給智能電視。安裝在揭示板上的智能應(yīng)用程序把從地線系統(tǒng)獲取的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化，將工作人員需要的信息展示在屏幕上。

方案優(yōu)點(diǎn)：與其他傳統(tǒng)方案相比省去了地線揭示板的主機(jī)服務(wù)器，更無需在揭示板與主機(jī)間布置高清視頻傳輸線，因此可將揭示板安裝在可移動(dòng)支架上，能根據(jù)需要隨時(shí)移動(dòng)揭示板位置。與其他方案相比減少了一個(gè)設(shè)備故障點(diǎn)，系統(tǒng)更加穩(wěn)定，成本更低[2]。

2.3 智能地線揭示板的功能與應(yīng)用

全面展示地線信息準(zhǔn)確。比以往手動(dòng)填寫揭示板，電腦自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)將更加準(zhǔn)確全面，不用考慮人員的抄送時(shí)間。整個(gè)界面采用人性化的模板式設(shè)計(jì)，可根據(jù)需求修改配置，使智能電視按需求展示接地位置狀態(tài)、掛接時(shí)間數(shù)量等信息；展示信息完全實(shí)時(shí)。傳統(tǒng)地線揭示板都在室外手動(dòng)操作完地刀地線后再手動(dòng)修改地線掲示板，因?yàn)橹骺厥液偷鼐€掛接地點(diǎn)存在物理距離，一定會(huì)有不可忽略的延時(shí)現(xiàn)象。而在本系統(tǒng)下，地刀地線實(shí)時(shí)采集接地狀態(tài)、反應(yīng)迅速，無需專員維護(hù)；電視遙控器即可操作。揭示板程序直接內(nèi)嵌入電視機(jī)，使用電視遙控器即可操作整個(gè)揭示板，一鍵放大顯示地刀狀態(tài)。不需使用鼠標(biāo)鍵盤，如采用智能屏電視設(shè)備還可直接觸摸操作；安裝方便快捷。采用無線網(wǎng)絡(luò)搭建無線網(wǎng)橋、無需布線，既可把智能電視安裝在可移動(dòng)支架上將電視根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行移動(dòng)，也可固定安裝某個(gè)位置節(jié)省空間。安裝方式可適應(yīng)各個(gè)變電站的需求，變電站12小時(shí)內(nèi)就可以完成升級(jí)改造。

應(yīng)用效果。本系統(tǒng)在主控室內(nèi)安裝智能電視，與五防主機(jī)搭建無線網(wǎng)橋（根據(jù)實(shí)際可選擇有線網(wǎng)線連接）。地線揭示板能實(shí)時(shí)與五防系統(tǒng)通信，實(shí)時(shí)獲取地線狀態(tài)、位置并顯示在電視上。現(xiàn)場(chǎng)人員只需一個(gè)遙控器就能完成對(duì)地線揭示板的所有操作，無需系統(tǒng)培訓(xùn)。該系統(tǒng)有效防止運(yùn)維人員因地線信息獲取不及時(shí)而引發(fā)的帶地線誤合斷路器的惡性誤操作事件發(fā)生，為變電站日常運(yùn)維、送電搶修提供技術(shù)保障，適用于所有有人或無人值守的變電站。

綜上，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，智能電視真正“智能”解決了實(shí)時(shí)顯示地線地刀狀態(tài)的問題，對(duì)比各設(shè)備廠商提供的技術(shù)方案更具有穩(wěn)定性，也更加節(jié)約成本。操作簡(jiǎn)潔，僅需遙控器就能操作。該方案實(shí)現(xiàn)在主控室即可有效管控地線，實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)地線狀態(tài)，且易于操作人員掌握與使用，大大提高工作效率。結(jié)合實(shí)際測(cè)試應(yīng)用的結(jié)果整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，為整個(gè)變電站的地線狀態(tài)進(jìn)行智能化管理提供了強(qiáng)有力技術(shù)支持。