基于RFID的配網接地線全過程在線管控裝置應用與研究

高曉寧 孫葉旭 李博

摘要：在配電網的架空導線停電檢修過程中，作業人員常常不按要求規范操作，導致人員觸電身亡的事故時有發生。為此，設計了一種基于RFID的配網接地線全過程在線管控裝置，實現了從接地線授權領用出庫、到達現場、接地、回收到歸還入庫的全過程管控，可及時發現作業人員有無違反安全操作要求，避免發生人身傷亡事故。

關鍵詞：配網接地線;RFID;全過程管控

1 配電網觸電事故原因分析

在電力系統配電網的架空導線停電檢修過程中，電力操作人員應嚴格按照《安全工作規程》規定的帶電作業程序，對檢修工作范圍兩端進行接地操作，對于復雜的、有分支的檢修線路，應將分支線路對外的所有端口進行接地處理。然而，在實際操作過程中，檢修人員沒有嚴格遵守《安全工作規程》而導致人員觸電身亡的事故時有發生，主要原因在于：

（1）不掛接地線：施工作業中，施工人員往往存在僥幸心理，施工作業時不按要求掛接地線，從而導致觸電事故的發生。（2）漏掛接地線：《安全工作規程》要求將施工作業兩端掛接地線，而實際施工作業中因為人為疏忽，兩端未能接地，導致人身傷害事故的發生。（3）錯掛接地線：施工作業中，接地線掛接錯誤，未能將需要施工的作業兩端接地;在掛接地線過程中，接地鉤掛在電纜絕緣層上，或者接地棒插入深度不夠。（4）接地線故障：施工作業中，接地鉤突然接觸不良，不能有效接地。（5）接地線掛接順序錯誤：施工作業中，需要先將接地棒插好，再掛接地鉤，若操作順序錯誤也會導致觸電事故的發生。（6）接地線拆除順序錯誤：施工作業中，需要先拆除接地鉤，再拆除接地棒，若操作順序錯誤也會導致觸電事故的發生。（7）忘記拆除接地線：施工作業完成后，需要將接地線拆除后再上電，人為疏忽，導致觸電事故的發生。

為此，本文設計了一種基于RFID的配網接地線全過程在線管控裝置，通過自動語音提示功能，指導操作人員按順序、按步驟操作，一旦出現錯誤操作，會及時語音報警提示，確保施工人員嚴格按照《安全工作規程》要求操作，避免意外事故的發生。

2 基于RFID的配網接地線全過程在線管控裝置的技術應用

2.1? ? 電纜線接地深度檢測

接地樁示意圖如圖1所示，利用光敏電阻原理及電容原理，可有效檢測出電纜接地樁接地深度。接地樁通過檢測預埋在接地金屬樁中的光敏電阻絲，計算光敏電阻絲阻值，就可以計算出當前接地樁埋藏深度。接地樁插入到土壤中，兩根樁之間的介質發生變化，它們之間的電容值也會發生變化，可通過檢測兩個接地金屬樁之間的電容值，從而輔助判斷接地樁的埋藏深度。

2.2? ? 接地掛鉤拉力檢測

接地掛鉤端安裝有壓力傳感器，可判斷接地掛鉤是否有效接觸接地環;接地掛鉤和絕緣操作桿之間安裝有拉力傳感器，當接地掛鉤掛上電纜時，絕緣操作桿及接地線因為重力的作用對傳感器產生拉力，拉力大小與離地面高度有關，而電纜高度已知，可通過拉力傳感器的讀數判斷接地掛鉤有無有效掛上電纜。

2.3? ? 接地環數據傳輸

貼上RFID標簽的接地環如圖2所示，在每個接地環上貼上RFID標簽，當接地掛鉤掛上接地環時，接地絕緣桿內部的RFID讀寫器會自動讀取當前RFID標簽上的數值，接地絕緣桿內部的GPS/北斗模塊能夠提供當前的位置數據，接地絕緣桿中的GPRS模塊能夠將RFID數據及GPS/北斗數據發送給管理平臺，管理平臺可以判斷該區域的接地環是否有效接地。

2.4? ? 施工人員的規范操作檢驗

施工人員通過光敏電阻、電容測量及拉力、壓力傳感器，可以有效判斷施工作業人員的施工是否規范。當插接地樁時，可通過光敏電阻和電容測量判斷接地樁是否接地到位;當掛接接地掛鉤時，可通過掛鉤上的拉力、壓力傳感器判斷掛鉤是否有效掛到電纜上。因此，通過上述方法，就可以判斷施工人員是否按照規程操作。

2.5? ? 帶電區域作業的接地引導

在數據管理平臺中，有電纜分布圖及接地環分布圖，當某區域需要檢修時，自動調出電纜分布圖和接地環分布圖，根據分布圖，可將需要接地的接地環標志出來，當所有接地環都接地時，系統提示作業人員可以進行作業，否則報警提示尚有未接地的區域，不能進行檢修操作。

2.6? ? 配網接地線的全過程管控

運維人員通過數據管理平臺可以計算出需要多少接地線，通過RFID可以查看接地線的領用出庫記錄;通過GPS、GPRS模塊，可以實時監測接地線有無到達現場;通過傳感器模塊、GPS模塊、GPRS模塊，可以有效檢測現場接地線有無有效接地，過程是否合規;通過RFID模塊，可以查看接地線的歸還入庫情況，從而實現對配網接地線的全過程管控。

當設備運入工作場地后，施工人員先插入接地棒，在接地深度滿足要求的情況下，提示接地棒操作完成，進入下一流程，如果不按照規范操作，如接地棒插入深度不夠時，會進行語音提示。如未插入接地棒先掛接地鉤時，在接地鉤離掛接點1 m范圍內，系統自動報警，及時阻止工作人員操作，防止其觸電。接地棒插入操作完成后，語音提示安裝接地鉤，語音提示施工作業人員安裝接地鉤時，先安裝近端、再安裝遠端，系統RFID自動檢測掛接位置標簽，當出現位置不符合要求或傳感器檢測到掛鉤掛接在絕緣層上時，都會語音提示掛接故障，及時糾正作業人員的錯誤操作;當接地線掛接完成時，語音提示掛接完成。掛接完成后，在拆除指令發出前，系統自動檢測掛接點接觸是否良好，一旦出現接觸不良，及時語音報警，提醒操作人員接地不良。

3 基于RFID的配網接地線全過程在線管控裝置的應用優勢

本文設計的基于RFID的配網接地線全過程在線管控裝置，可有效降低接地線安全事故發生的概率，降低人員傷亡風險，確保電力生產安全。

（1）實現了對配網接地線的全過程管控，包括需要多少條接地線、接地線領用出庫到達現場、接地、回收、歸還入庫、施工過程中有無違反安全操作等，對其進行全過程管控。

（2）實現了對帶電作業接地線在作業現場有無接地的管控，可有效監控施工作業人員在現場有無將接地線正確有效地掛上電纜。

（3）實現了對帶電作業接地線接地過程的管控，《安全工作規程》要求掛接地線時，先連接接地線夾，后接短路線夾;拆除接地線時，必須先拆短路線夾，后拆接地線夾，讓施工人員時刻按照要求操作，避免安全事故的發生。

（4）實現了對帶電區域作業的接地引導管理，當帶電作業人員不清楚檢修現場電纜分布情況時，系統可指導施工作業人員需要多少個接地鉤，需要在哪些地方安裝接地鉤，避免發生錯掛、漏掛接地線的情況。

4 結語

接地線作為電力系統運維工作中的一種常用工具，市場保有量巨大。本文介紹的基于RFID的配網接地線全過程在線管控裝置無需更換接地線，只需要在接地線上安裝相應模塊，即可實現對接地線使用全過程的管控，有效實現電力生產的安全管理，市場發展前景廣闊。

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收稿日期：2020-08-04

作者簡介：高曉寧（1967—），男，江蘇揚州人，工程師，研究方向：配電技術。