地線監測與管理設備系統的開發與應用

王 盛

WANG Sheng

（遼寧對外經貿學院，大連 116052）

0 引言

隨著我國電力系統自動化水平的不斷提高，地線監測在電網安全運行中具有重大意義。因受人員素質、精神狀態、客觀環境等因素的影響，由于不嚴格執行操作規程，習慣性違章現象時有發生，經常造成操作事故。

在過去的幾十年中，為避免此類事故的發生，許多生產廠家和運行人員，研制和生產了各種相關防誤裝置，起到了一定的作用，但真正做到用科學有效的產品來杜絕此類事故的發生一直是亟待解決的問題。因此，研制了基于計算機與通信網絡的地線監測與管理設備系統，以杜絕帶地線合閘事故的發生。

1 基本結構

系統由主接收子系統、客戶端子系統、系統圖通信站子系統組成。

本系統的功能是保證監測人員及時了解地線的掛（拆）狀態。實現對手操器所發出的信號進行及時接收、分析、處理、反饋、顯示的功能，數據及數據顯示準確、形象，信息處理能力強，系統監測點多。

主接收子系統是通信和實時數據處理的重要組成部分。它的主要功能是接收手操器發送的地線操作信號，并對信號進行解析和分析，修改系統圖的相關數據，整理當前地線的掛（拆）狀態，反饋分析信息。

客戶端子系統是專門為監測人員開發的。它的主要功能是及時、準確、直觀的顯示地線掛（拆）狀態，顯示當前系統圖的狀態；同時能夠提供歷史記錄查看功能，為監測人員方便快捷地查找前期地線操作數據提供保證。

系統圖通信站子系統是采用Web的方式進行傳輸變電所的系統圖。它的功能是為客戶端子系統提供實時的系統圖文件，這種方式能夠有效地避免由于客戶端子系統的防火墻等網絡安全設置，導致文件傳輸失敗的可能性。

2 設計原理

2.1 硬件

2.1.1 在一次變的應用（具有五防功能）

操作路線：

2.1.2 在二次變的應用（具有五防功能）

操作路線

2.1.3 在輸配電線路上的應用

操作路線

2.1.4 便攜式手操器

便攜式手操器要完成信息的采集，存儲，五防控制，顯示，信息發送接收等功能，是該產品的核心，因此保證產品結構合理性是十分重要的。

手操器的技術指標：

1）隔離外界信號干擾的性能指標：

（1）高隔離電壓：可隔離高達2500 V（AC）的外界電壓；

（2）高轉換時間：光耦開關轉換時間可達3uS；

（3）高耐壓特性：光耦的驅動端可承受80V的電壓；

2）驅動線圈的光耦繼電器性能指標：

（1）高隔離電壓：可隔離高達1500 V（AC）的外界電壓；

（2）高轉換時間：光耦開關時間 310uS；（3）寬電流驅動：最大可提供0.13 A的驅動電流；

3）RS－485 通訊性能指標 ：

（1）低供電電壓：3.3 V 供電電壓，可以承受5V的電壓；

（2）高靜態電壓保護：可到15，000 V（AC）靜電保護；

（3）高傳輸速率：最高可達12Mbps；

（4）支持半雙工、全雙工模式等工作模式。4）圖形顯示性能指標 ：

（1）低供電電壓：3.3 V 供電電壓；

（2）分辨率：128*128 的圖形液晶顯示器，可以顯示8行*8列漢字，也可以顯示簡單的黑白圖像；

（3）帶有背光驅動開關，能夠更好的適應環境。

5）通訊模塊性能指標 ：

（1）低供電電壓：5V 供電電壓。RS232接口。

（2）支持雙頻GSM/GPRS，符合ETSI GSM Phase 2+標準，數據終端永遠在線。

（3）串行數據速率 110~115,200bits/s。

（4）透明數據傳輸與協議轉換，支持動態數據中心域名和IP地址。

2.1.5 移動地線接地器（或檢測器）

移動地線接地器是用于地線與大地的連接，并向操作器提供準確無誤的信息，是該產品最主要的組成部分，因此產品的標準化是十分重要的，設計中必須達到如下要求：

1）方便移動，并備有可拉式存納箱，方便保管和使用。

2）可靠接地，接地極長度800mm，保證接地深度400mm，直徑16mm。

3）提供準確，掛拆地線狀態信息，所掛地線編號信息。

4）檢測器由鋁殼包裝，與接地極有良好的接觸，防雨，防塵，內置標準組合件。

2.1.6 接收器

接收器是將收到的短信息經過數據處理，然后傳送到PC機上，存放位置任意選擇。

2.1.7 PC機

PC機是工作人員查看地線狀態的可視界面，主要功能應達到如下幾點：

1）以方便的可輸入系統。

2）表格形式表示地線的拆掛時間，狀態，地點，所掛地線編號出入庫時間的可視界面。

3）以系統圖形式表示地線的狀態，地點的可視界面。

4）以配電線路條圖形式表示地線的狀態，地點的可視界面。

5）可查閱歷史資料和打印。

2.1.8 臨時地線存儲柜

存儲柜是存放保管臨時地線之用，是地線管理的重要環節，功能應達到以下幾點：

1）對號入庫不能隨意開啟。

2）地線標準化存放。

3）準確發送地線出入庫信息，如X號地線X年X月X日X時X分出庫。

4）省電模式控制。

5）地線攜帶方便，統一編號管理。

2.2 軟件

2.2.1 監測系統部分

1）輸入系統：是將手操器使用單位的資源存入系統中。

（1）手操器GPRS（手機）號碼；

（2）使用單位名稱；

（3）使用單位地線編號 ；

（4）使用單位所有需要發射的地線樁編碼及名稱；

如：

2）狀態顯示功能：將收到的信息用表格和系統圖形式顯示出來。

如：

如點擊系統圖例則顯示該變電所系統圖（略），在系統圖例中掛地線位置顯示地線標志；地線拆除標志消失。

3）保存：能將已拆除的地線信息存儲到歷史記錄中去。

如果不點擊保存，則頁面滿后能按順序將已拆除的地線信息自動存儲。

2.2.2 系統軟件部分

在電力系統的操作中嚴格禁止錯誤操作的發生，即：

1）開關合位時：不得分刀閘；

2）開關合位時：不得合刀閘；

3）有地線時：不得合刀閘；

4）刀閘合位時：不得掛地線；

5）不得誤走間隔。

以上就是“五防”原則，但是在不同變電所的系統中存在各種接線方式，而且由幾十個或上百個刀閘、開關和地線組成，怎樣控制這些開關、刀閘和地線在操作過程中不違反上述規則而且要滿足一些特殊要求？這就是我們要完成的“電力五防操作系統”的核心。

3 結束語

本文詳細分析了地線監測與管理設備系統的構成、通信方式、軟硬件設計的關鍵技術。本系統具有安裝、維護、升級方便及可靠性和穩定性好的特點。

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