紅外對射技術(shù)在臨時接地線閉鎖裝置中的應(yīng)用

張紀(jì)偉，曹建梅，施亞林，戴昭

（1.濟(jì)南供電公司，山東濟(jì)南250012；2.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250002）

紅外對射技術(shù)在臨時接地線閉鎖裝置中的應(yīng)用

張紀(jì)偉1，曹建梅2，施亞林1，戴昭1

（1.濟(jì)南供電公司，山東濟(jì)南250012；2.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250002）

當(dāng)前很多變電站防誤閉鎖裝置很難對臨時接地線進(jìn)行有效管理，原因主要是臨時接地線信號未能有效采集，因此，通過對接地線的接地端加裝信號采集裝置有重要意義。論述了采用紅外對射技術(shù)拾取臨時接地線裝拆信號的優(yōu)點(diǎn)，認(rèn)為紅外對射技術(shù)有效采集了接地線裝拆信號，并進(jìn)一步應(yīng)用于計算機(jī)管理系統(tǒng)。

臨時接地線；紅外對射技術(shù)；閉鎖裝置

0 引言

隨著電力設(shè)施的發(fā)展，微機(jī)防誤技術(shù)在變電站中得到了廣泛應(yīng)用，大多變電站也進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，加裝或改造微機(jī)五防系統(tǒng)［1-2］。而五防系統(tǒng)一般不與計算機(jī)管理系統(tǒng)直接連接，從而容易造成事故隱患［3］。臨時接地線隸屬于五防管理系統(tǒng)，是保證電力工作人員人身安全的生命線，裝拆接地線的操作是電氣操作中危險性較大的操作，一旦發(fā)生事故將導(dǎo)致嚴(yán)重后果［4-5］。因此，如何提高現(xiàn)場接地線實時狀態(tài)的監(jiān)控率，是一直在探索和解決的問題。

許多學(xué)者提出了關(guān)于臨時接地線的管理措施。張占龍等人提出的“變電站接地狀態(tài)電子管理顯示系統(tǒng)”，管理軟件根據(jù)液晶顯示（LCD）屏上接地標(biāo)示牌給上和取下的狀態(tài)，自動統(tǒng)計現(xiàn)場已裝設(shè)接地線和接地開關(guān)的數(shù)量，顯示在發(fā)光二極管（LED）屏上，起到了顯示和提示作用［6］。張占龍等人還提出利用條形碼編碼識別、通用分組無線電業(yè)務(wù)（GPRS）無線傳輸、全球定位系統(tǒng)（GPS）衛(wèi)星定位技術(shù)，建立了融合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、警示信號顯示、臨時接地線工具管理功能的管理平臺［7］。張海龍等人提出一種基于GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)于一體的研究方案，利用功能強(qiáng)大的軟件開發(fā)平臺，研發(fā)出一套可移動地線防誤管理系統(tǒng)。根據(jù)以上幾位學(xué)者的研究可以看出，人們在試圖拾取接地線的裝拆信號以達(dá)到防誤閉鎖的目的［8］。

基于對前人研究的深入分析，提出利用紅外對射技術(shù)拾取臨時接地線裝拆信號的方法，論述了該方法的有利條件，得出利用紅外對射技術(shù)可以有效拾取臨時接地線的裝拆信號，并能通過計算機(jī)進(jìn)行有效地閉鎖控制。

1 臨時接地線閉鎖裝置

選取接地樁作為臨時接地線裝拆信號的拾取點(diǎn)，并加以改造。如圖1所示，在接地樁的中心位置安裝紅外對射裝置的發(fā)射管和接收管，形成紅外對射信號的拾取點(diǎn)。當(dāng)臨時接地線的接地棒插入接地樁時，發(fā)射管與接收管之間的通路便被阻擋，此時對射裝置的信號線自動獲取到接地線已經(jīng)插入。正常狀態(tài)時，發(fā)射管與接收管之間的通路暢通，便會得出接地線未插入的信號。利用此方法，很容易得到臨時接地線裝拆信號。

圖1 臨時接地線閉鎖裝置

1.1 臨時接地線閉鎖裝置的設(shè)計

紅外對射裝置采用的紅外對射傳感器型號為RAD20CM，該傳感器尺寸較小，適合現(xiàn)場設(shè)備的固定和安裝，在接地樁的中間兩端密封傳感器的發(fā)射極和接收極，當(dāng)接地極插入接地樁后，其紅外感應(yīng)裝置自動感應(yīng)并產(chǎn)生接地線接地信號。該信號的提取是通過對射式光電開關(guān)拾取。接收和發(fā)射裝置的設(shè)計基于層次型軟硬件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，將多個軟硬件層作為系統(tǒng)的基本構(gòu)造元素，每個軟件層都支持上一個軟硬件層級，同時又對下一個軟硬件層級進(jìn)行補(bǔ)充完善，形成層層疊加的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實現(xiàn)各層級之間的交互，對不同層級之間起到約束和規(guī)范作用。

1.2 臨時接地線閉鎖裝置的實現(xiàn)

電路主要由紅外對射發(fā)射電路、紅外對射接收電路、可編程邏輯順序處理電路、信號傳輸電路和電源電路組成。其中裝置內(nèi)部設(shè)置多諧振蕩器，以保障電平的正常輸出。另外，就地可設(shè)置現(xiàn)場信號放大器以連接擴(kuò)音器或蜂鳴器，當(dāng)近距離有人員靠近該裝置時，產(chǎn)生告警，保障人員的人身安全。

1.3 臨時接地線閉鎖裝置的高電壓防護(hù)功能

接地極通常會釋放大量的電流，并伴隨瞬間高電壓，安裝在接地樁上的紅外裝置容易產(chǎn)生瞬間高電壓并損壞。因此，應(yīng)當(dāng)設(shè)置高電壓防護(hù)裝置［9］（圖2）。裝置利用法拉第等電位電籠的原理，在紅外裝置的傳感器外層包裹除引出線以外全封閉的等電位裝置，以有效保護(hù)紅外裝置免受高電壓的損壞。

圖2 高電壓防護(hù)裝置

2 信號傳輸過程

臨時接地線裝拆信號傳輸由接地裝置和SCADA系統(tǒng)及其傳輸通道組成，如圖3所示。接地線裝拆信號經(jīng)紅外對射點(diǎn)拾取，通過通信通道傳輸至計算機(jī)服務(wù)器系統(tǒng)。該裝拆信號可經(jīng)SCADA系統(tǒng)調(diào)用，這樣臨時接地線的裝拆信號可與開關(guān)等設(shè)備形成有效的防誤閉鎖機(jī)制。因此，該裝置可以有效的防止帶地線誤操作等惡性事故的發(fā)生。

圖3 臨時接地線裝拆信號傳輸過程

2.1 紅外信號傳輸模塊的設(shè)計

紅外信號發(fā)送傳輸模塊的微控制器單元采用CYGNAL公司生產(chǎn)的C8051F020單片機(jī)芯片［10］，芯片完全集成了單片機(jī)的混合信號處理系統(tǒng)。單片機(jī)將該串行信號以波長為950 nm的紅外光束發(fā)出，并轉(zhuǎn)換成低電平產(chǎn)生載波信號，該信號實行自動閉環(huán)校驗。校驗后的信號傳送至SCADA系統(tǒng)的上位機(jī)，上位機(jī)自動比對該信號與標(biāo)準(zhǔn)值之間的差別，以判斷傳感器上的檢測信號是否準(zhǔn)確，當(dāng)該信號對比不準(zhǔn)確時，上位機(jī)自動下達(dá)校準(zhǔn)指令，單片機(jī)進(jìn)行重新采集，并進(jìn)一步校驗，以達(dá)到確認(rèn)信號的目的。當(dāng)信號校驗準(zhǔn)確，并核實無誤后，上位機(jī)產(chǎn)生接地線已插入的信號，并形成有效的防誤閉鎖信號。當(dāng)接地極從接地樁拔出以后，紅外對射傳感器發(fā)現(xiàn)紅外信號，并產(chǎn)生高電平載波信號，進(jìn)行自動校驗，上位機(jī)進(jìn)一步核實信號的準(zhǔn)確性，核實無誤后發(fā)出接地極已撥出的信號，解除閉鎖。

3 臨時接地線閉鎖裝置的優(yōu)越性

節(jié)省投資。僅在原接地樁位置進(jìn)行改善，無需外加設(shè)備和復(fù)雜的信號處理模塊，節(jié)省占地面積和投資。

工作效率提升。直接利用上位機(jī)進(jìn)行操作，無需另加五防微機(jī)等操作裝置，減少操作步驟，節(jié)省操作時間，大幅提升了工作效率。

管理水平提高。利用綜合自動化系統(tǒng)對接地線的裝拆信號進(jìn)行閉鎖管理，可使調(diào)度管理人員迅速掌握現(xiàn)場接地裝置的當(dāng)前狀況，有效提高電網(wǎng)管理水平。

安全水平加強(qiáng)。利用該裝置，接地線有效閉鎖，防止了惡性事故的發(fā)生，運(yùn)行、檢修人員的生命安全得到了保障。

4 結(jié)語

臨時地線閉鎖裝置實現(xiàn)了臨時地線的有效管理，并經(jīng)SCADA系統(tǒng)調(diào)用，對臨時接地線的裝拆信號進(jìn)行拾取，確保臨時接地線的有效管理，從而改變了涉及臨時接地線使用時操作步驟繁瑣的行業(yè)現(xiàn)狀，消除了人為疏忽造成的惡性事故隱患，大幅提升了臨時接地線的安全使用水平。

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［8］張海龍.配網(wǎng)中可移動地線防誤管理系統(tǒng)的研究［J］.低壓電器，2008（15）：33-41.

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Application of Infrared Technology in Temporary Grounding Wire Locking Device

At present，substation operation locking device is difficult to manage the temporary grounding wire.The main reason is that the temporary grounding signal has failed to be effectively collected.Therefore，the grounding end of the ground wire with signal acquisition device is important.This paper discusses the advantages of using infrared technology to pick up the signal of temporary grounding wire.It is told that infrared technology picks the signal of the grounding wire，and further be used in computer management system.

temporary grounding wire；infrared technology；locking device

TM862

：A

：1007－9904（2014）03－0044－02

2014-02-11

張紀(jì)偉（1983—），男，博士，工程師，從事電力生產(chǎn)及運(yùn)營監(jiān)測業(yè)務(wù)；曹建梅（1986—），女，碩士，從事電源技術(shù)工作；

施亞林（1968—），男，碩士，高級工程師，從事電力運(yùn)營監(jiān)測管理工作；

戴昭（1973—），男，碩士，高級工程師，從事電力生產(chǎn)及運(yùn)營監(jiān)測業(yè)務(wù)。