某大型水電站智能地線管理系統分析

張 勇，顧祥武，熊成凱，葉俊帆，豆松濤

(中國長江電力股份有限公司，湖北 宜昌 443000)

通過調研幾個大型水電站的地線管理系統，發現目前電廠普遍存在地線管理還相對落后，對地線的狀態監視、使用、存放等缺乏智能性，主要表現在以下4個方面。

1)電廠的地線一般都定值管理靠近接地點的地線柜內，靠人工定期地線的數量、質量、電壓等級等進行檢查，電廠內所有地線的使用情況及數量缺乏在線監視。對于大型水電站，廠房眾多、電氣設備多且分散，地線的存放比較分散，而集中存放在使用時又將增加人力、時間成本，故須使用智能地線系統對全廠的地線進行統一管理。

2)人工書寫的地線掛接、拆除記錄，其數據容易出錯，缺乏地線的智能管控和在線監測，所以電力生產中時有發生與地線相關的重大誤操作事故，對人身和設備的安全造成威脅。

3)電廠地線的檢查和維護情況缺少自動記錄，需要檢測的地線也沒有報警，運行人員對地線的使用情況難以明確掌握。

4)地線管理零散，系統管理不完善，與生產管理系統、微機防誤操作系統、兩票系統等缺乏關聯，安全性、智能性較低。

因此，提出一種智能地線管理系統，實現實時監控地線狀態，并對異常狀態自動報警并能閉鎖相應的操作，已成為某大型水電站安全管理工作中一個急需解決的問題[1]。

1 設計原則分析

1)兼容性。系統必須具有良好的兼容性，與生產管理系統、電氣五防系統等系統結合起來完成整個設計目標，并需實現臨時接地點信號采集、接地線在線管理及全站接地點的統一管理，而新增接地線的閉鎖邏輯則在電氣五防系統實現。

2)實時性。系統接地線信息的采集采用在線實時方式，實時反映臨時接地點實際狀態[2]。

3)實用性。應從電站的實際需要出發，配置一個將全站臨時接地點、地刀納入的功能完善、統一管理的接地點管理系統，使其操作簡單、維護方便[3]。

4)安全性。系統應具有安全校驗功能，根據接地點的狀態與接地線的使用情況、接地線的存儲情況與接地線的使用情況等不同的邏輯關系，形成對應的校驗邏輯，出現不合設定的校驗邏輯時，系統應給以報警提示。

梅爾文·科恩的一生都積極致力于為科學研究貢獻力量。他的妻子布儒瓦-科恩在一份聲明中說道：“就在昨天，梅爾還在奮筆疾書，寫一篇新的論文。直到他去世的那一天，他一直都是一位盡職盡責、思維活躍的科學家。梅爾幫助締造了今天的索爾克，我和他的許多朋友都將永遠懷念他。”

5)可靠性。系統應使用技術成熟穩定的設備，在設備選型時，應充分考慮軟件、硬件的可靠性和穩定性。

6)可擴充性。系統設計應考慮電廠未來的發展需要，相關設備、系統應具有可擴充換代性。

2 設計目標與結構分析

某大型水電站智能地線管理系統須實現地線存放及實際使用的智能在線管理。對全廠的地線統一管理，能實時監控地線的儲存及使用情況并自動存儲地線的所有操作使用記錄，能在地線狀態變化時發出報警，讓運行人員及時掌握地線狀況。

某大型水電站智能地線管理系統應采用分層分布結構，整個系統可分為左岸廠房、右岸廠房、廠壩3個區域，各個區域的接地點及地線存儲柜均配置有信號采集傳感器，相關信號實時上送到智能地線管理系統[4]，其結構如圖1所示。

圖1 智能地線管理系統結構圖

系統需與五防系統實時通訊：五防系統送全廠接地刀信號到系統，將全廠地刀信息納入系統統一管理；系統將臨時接地點信息實時傳送到五防系統，從而使五防系統完成對臨時接地點掛臨時地線進行防誤閉鎖，防止帶電掛接地線及帶地線合閘。

系統應與生產管理系統等實時通訊，生產管理系統將兩票信息傳送到電氣五防系統，五防系統根據操作票授權給電腦鑰匙，電腦鑰匙只能打開操作票授權的地線(地刀)鎖，實現防誤操作，同時生產管理系統只有收到正確的地線掛接或拆除狀態后，才能完成操作票流程，否則將無法執行完操作票或報警；全廠配置的接地線存儲柜，每個柜中配置的接地線，及全廠臨時接地點均可實現實時監視，實現地線的智能管理和實時閉鎖。

3 系統功能分析

1)接地線的防誤閉鎖，此項功能主要由電氣五防系統完成，系統主要負責向五防系統提供臨時接地點信息；通過修改五防系統中部分防誤閉鎖邏輯，實現防止帶電掛接地線和防止帶接地線合隔離刀閘或開關功能[5]。

2)接地線的在線管理，主要包括接地線的存儲管理及使用管理。在線監視地線存儲柜中地線存儲情況，并能自動辨別廠房地線去向；地線的檢驗及維護情況自動記錄并可查詢；具備地線檢驗周期提示功能，在地線檢驗時間到達前系統主動發出提示信息；系統中使用的接地線身份唯一識別，具有唯一的編號。接地線的存放位置唯一，位置編號采用接地線編號(位置編號與接地線編號一一對應)。

3)接地線在存儲時，若未在設定時間內足數歸還或者歸還的位置不對，系統進行報警提示，取用需區分送檢、借用、備用及現場使用進行設置并可手動輸入地線安裝地點，系統記錄接地線的取用信息形成接地線取用與存放日志(取存值別、取存人、取存時間、取存地線電壓等級、數量等)。

4)廠房所有地線的使用情況實時顯示，并可查詢記錄，包括操作人、地線編號、地線裝設位置、裝設和拆除時間等，即地線手動登記功能，并將該信息上送生產管理系統。

5)系統具有不同電壓等級的接地線只能用于相應等級電壓的接地點上的校驗功能和接地線的使用情況與臨時接地點的狀態對應檢驗功能。實現對全站接地點狀態的實時可視化監視，電站主接線、廠用電接線圖，形成全站接地點監視畫面；可以按照接地點狀態、不同的電壓等級、不同的接地形式(刀閘、接地線)進行分類查詢、檢索、報表打印[6]。

6)全站接地點狀態變化報警功能，當有接地點的地線狀態發生變化時，系統都會發出報警信息，讓運行人員查看當前地線狀態有無異常，如果正常則確認報警并登記當前地線狀態明細，如有異常，則提示相關人員更正，并可以形成歷史記錄，便于隨時查看每一組接地線、接地刀的操作記錄信息。

7)系統的基礎數據應包括接地點、接地線、操作監護人及相應操作任務等基礎信息，通過這些信息完成各種查詢、生成報表功能，整理和登記接地線、地刀的相關信息，如通過接地線編號可以查詢地線狀態、地線所屬區域、歷次的裝設地點、裝設人、裝設時間、操作任務、拆除人、拆除時間等；通過地刀編號可以查詢地刀狀態、地刀所屬區域、歷次操作人、操作任務等；通過臨時接地點可以查詢歷次掛、拆接地線的相關信息[7]。

4 結 語

智慧電廠是電力企業未來的發展方向，提高設備智能化程度，建設智能地線管理系統，可以實時掌握地線狀態，防止部分與地線相關誤操作發生，使電廠處于安全性高、智能化程度高、可靠性強的狀態。本文通過對地線管理現狀及智能地線管理系統設計分析，提出符合電站安全要求的智能地線管理系統方案，將大量需要人為操作、檢查的過程進行流程化、自動化，提高電站運行的安全性能，實現電力企業“本質安全性企業”和“無人值班、少人值守”的發展目標。