基于智輔平臺的變電站接地線實時監控管理子系統研究

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、微機五防、后臺監控等掛牌方式實現，缺乏對現場接地線的實際管控，對其具體位置不能進行判定和控制，不能進行模擬及管控，容易導致非運維人員誤拿誤掛、運維人員漏拆漏放。針對這些問題，文章提出了一種基于現階段變電站智輔平臺（智能安防輔助系統綜合監控一體化平臺），并通過物聯網、計算機、嵌入式數據采集等手段對變電站接地線的注冊、狀態、授權、位置、歸還等全過程進行實時監控管理子系統，有效避免了接地線的誤接、誤拆、漏接、漏拆等違章行為。

關鍵詞：變電站接地線；智輔平臺；物聯網；全過程；實時監控

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）32-0114-02

1 相關背景

變電站接地線是電氣線路或設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工作人員的同時，也帶來新的安全隱患，一旦發生事故，后果嚴重。因此，確保拆、裝接地線的正確性是變電站安全防誤系統中的一項重要工作。

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

2 研究現狀

2.1 當前的措施及問題

在日常頻繁的倒閘操作中，開關和閘刀及接地閘刀的操作變位能做到與變電站后臺機和scada系統的變電站一次主接線圖的實時遙信同步，但接地線卻不能遙信顯示，接地線的裝設只能驗電來保證其裝設的正確性，同時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行管理，制度需要人員去執行，而人員的疏忽大意則會造成事故的發生。

目前變電站接地線的管理大多采用模擬圖版、微機五防、后臺監控等掛牌方式實現，接地線管理實際上都是以“手工”的方式核對并記錄進行管理。現場掛接的接地線雖然其接地端采用微機防誤掛鎖，卻不能實時反映在監控后臺上，只能人為做標記。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記錄不完整或者不及時等。

2.2 目前的研究方向

為了決變電站接地線監控裝置不能對工作現場接地線的實時監控和防止變電運行人員誤操作進行監控的問題，可采用具有防接地線誤操作閉鎖的變電站實時監控裝置，實現由接地線監控裝置對工作現場接地線的實時監控和防止變電運行人員誤操作進行邏輯閉鎖的功能。

安全工器具室和集控站或操作站里的接地線分別使用RFID技術進行唯一編號并設置讀卡器，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，按照相關安全技術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控后臺遙信庫和遙信轉發表增加接地樁的遙信點，同時五防主機與變電站后臺機進行實時通訊。而每個接地點只需要一個開關量即可。而對于接地點開關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控后臺。但對于現有變電站同時又存在一些問題。首先如何在原有條件下實現布線是一大問題，其次接地點一般裸露于室外，在自然環境下風吹日曬，這樣具有開關功能的接地樁需要特殊設計才有可能有較長的壽命。對于新建的變電站，由于某種原因，在無法設置接地閘刀的地點設置這樣的接地樁是可以加以考慮的。

②無線網絡：在每個接地端裝設無線發射裝置來確定接地線是否裝設以及接地線編號，然后在每個變電站裝設一個接收機來接收接地端信號將接地情況及接地線編號反應到后臺。存在的主要問題是無線發射裝置所需的電源如何供應，以及其在自然環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時監控裝置示意圖如圖1所示。

3 基于智輔平臺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時監控裝置系統”相對于常規接地線管控辦法有了很大進步，但缺少通過智能門禁、物聯網、網絡技術、計算機管理軟件、嵌入式數據采集等手段對變電站接地線注冊登記、在位狀態、授權、使用位置、歸還等全過程進行實施監控和管理的功能。

而本文提出并正在申請專利的“基于智能安防輔助系統綜合監控平臺的變電站接地線實時監控管理子系統”卻可實現全過程、實時、閉環管控，比較完美地解決了變電站接地線標準化管理問題。

3.1 原理簡述

基于智能安防輔助系統綜合監控平臺的變電站接地線實時監控管理子系統通過內網與現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、物聯網RFID檢測裝置、RFID電子標簽、接地線定置檢測裝置等實時通信，下傳授權信息和控制指令，上傳接地線在位狀態、刷卡信息、告警信息，通過短信將一些重要信息發送至相關人員的手機等。

系統授權變電站內檢修運行人員取用接地線，現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、遠程均產生報警信號提示，遠程系統軟件圖形界面實時更新取用后柜內各組接地線在位信息；現場人員將接地線掛接在相應的接地點上，遠程系統軟件圖形界面實時更新各接地點掛接接地線在位信息；接地線使用完畢后，現場人員拆除接地線（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，會觸發本地、遠程產生報警信號提示。由此完成了整個接地線授權、領取、掛接、拆除、歸還全過程，系統對整個過程全程實時監控，有異常情況實時本地、遠程報警提示。

3.2 理論依據

江蘇省電力公司南京供電公司現已建成“變電站智能安防輔助系統綜合監控平臺”，由國電南瑞科技股份有限公司負責建設推廣，為實現基于該平臺的接地線實時監控管理提供了數據和平臺支撐。

目前已有100余座變電站具備了完善的視頻監控、門禁、電子圍欄、室內入侵、消防、輔助燈光等站端智輔子系統并已接入智能安防輔助系統綜合監控平臺，正常運行，網絡條件也已具備，視頻信號上傳也有方天平臺、國網平臺的成功案例，將接地線實時監控管理子系統加入其中，對智能安防輔助系統綜合監控平臺的功能將是一個重要的補充。補充后的變電站智能安防輔助系統綜合監控平臺示意圖如圖2所示。

智能門禁已在眾多變電站中應用，目前主要是對變電站大門、主控樓門進行管控。本項目增加了安全工具柜門禁，是對現有變電站智能門禁子系統的擴充，從技術、成本方面都具備實施條件。

3.3 實現技術關鍵和難點

①研究安全工具柜門禁系統。變電站門禁系統已經比較成熟，安全工具柜門禁系統主要是要根據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。在現有的安全工具柜內合理布置接地線擺放位置，安裝物聯網RFID檢測裝置、RFID電子標簽、接地線定置檢測裝置，柜外本地報警信息如何提示。

③研究接地線感應檢測技術。實現接地線定置擺放，錯誤擺放導致本地現場和遠程告警。通過RF檢測技術實時檢測所有接地線是否在柜內，不在柜內的接地線是否安裝在接地點，安裝在哪個接地點。采集裝置可以區分接地線是否在其預設位置，項目選用的RFID讀寫器及電子標簽卡如圖3所示。

④實現接地線位置實時監測。研制現場接地線管理控制器，可以采集柜內的接地線在位狀態并上傳平臺服務器，也可以產生現場告警信息提示現場人員，還要考慮采集裝置的可擴展性。

⑤基于智能安防輔助系統綜合監控平臺的圖形化接地線管理界面的實現。

4 結 語

目前，南京電力公司已建成了變電站智能安防輔助系統綜合監控平臺，包含視頻監控、防盜報警、智能門禁、智能燈光控制、環境監測控制和火災報警六大子系統。各子系統信息通過站端采集控制單元（RCU）進行集中管理，實現預設的聯動控制，同時RCU將信息上傳至智能輔助監控平臺。

而本文正是利用這個發展成熟、正在大面積應用的智能安防輔助系統綜合監控一體化平臺，在其基礎上增加了一個“接地線實時監控管理子系統”，并通過智能門禁、物聯網、網絡技術、計算機管理軟件、嵌入式數據采集等手段對變電站接地線注冊、狀態、授權、位置、歸還等全過程進行實時監控和管理，保證了各組接地線的閉環控制，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生電力事故，在電力系統內部具有較強的推廣應用價值。

參考文獻：

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