新型變電站接地線管理系統設計和實現

巫水萍 張 瑜 臧和平

（浙江衢州電力局，浙江 衢州 324000）

接地線是保證電力系統安全工作的重要元件，也是變電所中頻繁使用的非固定安全器件。接地線的管理是否完善直接關系到變電所的安全穩定運行。據有關資料統計，接地線管理不完善導致的電力系統故障占有很大的比例[1]。因此，完善電力系統接地線管理，提高接地線的智能化管理水平，對于減少因接地線引起的電力系統故障，保證電網的安全穩定運行具有重要的意義。

新型接地線管理系統，能用于接地線狀態實時檢測和遠端管理接地線。本文開發的軟件以 Active Server Pages為開發平臺，結合Excel數據庫，開發出實用穩定的接地線管理系統上位機軟件。可實現遠程檢測、接地線狀態查詢、備注接地線位置等功能。

1 當前接地線管理的缺陷

1.1 接地線的使用狀況

按照現行管理規定[2]，接地線由變電所值班人員負責維護和管理。電力設備檢修工作中如需懸掛接地線，由檢修人員向值班人員提出，由值班人員負責懸掛；工作結束后，由值班人員拆除接地線后恢復送電。接地線在下述兩種情況下將被使用。

1）固定懸掛時。電氣設備的檢修，需要將各可能來電部位均接地，此時的接地線懸掛位置具有固定性。固定懸掛的接地線具有一定規律性，如某一電氣間隔的開關檢修，則該開關的接近母線側與該開關接近線路側均需固定懸掛接地線。

2）臨時懸掛時。檢修人員在工作中，認為固定懸掛的接地線，不足以滿足安全工作的要求，而需要增加懸掛的接地線，上述接地線懸掛具有隨機性。

對固定懸掛的接地線，變電所的管理是列入操作票中，懸掛和拆除均在操作票上有詳細的記載。對臨時懸掛的接地線，各變電所的管理方法不一，主要有如下4種方式：①借條方式；②工作票登記；③值班日記登記；④其他方式。

1.2 接地線管理的缺陷

某局在2008年的一次送電操作中，由于接地線管理的缺陷，導致線路電壓互感器上遺漏一組接地線，直接造成了帶接地線送電的惡性誤操作事故，損失重大。

該事故的原因在于，變電所內接地線管理存在送電前不能實時裂解接地線狀況的缺陷。

2 系統的硬件組成和接地線實時狀態檢測的實現

2.1 系統硬件組成

接地線管理系統的硬件組成如圖1示，被檢測的接地線經過紅外感應開關取轉換成數字量送入單片機進行運算和處理，單片機和計算機通過 RS232串口進行通信。紅外感應開關電源由單片輸出 24V電壓提供，輸出 24V電壓主要是為了方式信息在傳輸過程中引起的干擾，增加抗干擾性。單片機配有1601顯示屏，用以顯示接地線的名稱和編號，同時顯示接地線的狀態。單片機同時配有語音報警模塊，當發生接地線不在位的時候，它以蜂鳴器的響聲予以報警，通過蜂鳴器響聲的急促程度來警示接地線不在位的多少，越多接地線不在位，警示聲音越急促。

圖1 系統硬件框圖

2.2 接地線信息異步檢測的實現

為了實現40組接地線信息的檢測，系統采用了異步檢測的方法，如圖2所示。系統將40組接地線安裝放置所在處，按照接地線的具體位置按照了40個紅外開關，通過接地線反射回的紅外線，以感應接地線是否在位。40個紅外開關按照接地線布置的多少，共分為四組，第一組為15個光電開關，第二組為10個光電開關，第三組為8個光電開關，第四組為7個光電開關。對于第三、第四組光電開關，采用了8選1的采集電路，對第一、第二組光電開關，采用了兩個8選1的采集電路。采用了上述原理后，系統實現了對各光電開關狀態的異步采集，從而實現了對接地線是否在位狀態的采集。電路圖如圖5所示。

圖2 光電開關異步采集實現電路圖

電路首先由單片機向4路選擇開關發出采樣命令，4路選擇開關動作后，對第一和第二組光電開關通過向8選1片選供電，對第三和第四組光電開關通過向兩片8選1片選供電從而實現對光電開關的供電，通過檢測光電開關反射后的輸出電壓來異步檢測接地線是否在位。每兩個光電開關的異步測量時間差為5ms，所有40組光電開關輪詢所需要時間為 200ms。這樣就完成了對某一段時間內接地線狀態的測量。經過實際驗證，本檢測電路完全滿足接地線狀態異步測量的要求。達到了簡化系統組成、降低成本的目的。

3 接地線管理系統的軟件組成

本檢測軟件是用網頁制作工具Dream Weaver設計完成的。Dream Weaver美國Macromedia公司開發的一款專業的 HTML 編輯器，用于對 Web 站點、Web 頁和 Web 應用程序進行設計、編碼和開發[3]。

Visual Basic及IIS、Access組件均為美國微軟開發的軟件。Visual Basic具有較好的程序設計與通信功能，廣泛應用于工程實際中。Access是Microsoft office組件的一部分，具有良好的數據庫管理功能。IIS組件即Microsoft Internet Information Services 的英文縮寫，廣泛用于架構網絡服務器。

本系統軟件包括：通信程序；讀取數據程序；顯示程序；遠程傳輸網絡等4部分。

3.1 通信程序

現場通信程序基于Visual Basic程序開發。其前面板如圖3所示。可分為3部分，左側為信息選擇區；右側為通信顯示區；下側為手動設置區。信息選擇區可選擇通信端口、波特率校驗位等；通信顯示區顯示當前的通信傳輸信息；手動設置區可選擇手動設置是否向單片機串口發送數據，以及數據類型。

圖3 通信程序前面板

圖4 現場測試程序流程圖

本部分程序流程圖如圖4所示。程序運行后，首先填入相關試驗信息，接著選擇串口，打開串口，然后向儀器發送命令參數設置，選擇檢測接地線的狀態以及數據的可靠性，程序采用連續傳輸十組數據的方式，以判斷讀取的是否穩定；大概1s后，讀取完下位機測得的數據，顯示在通信顯示區，同時通過Visual Basic的宏功能，輸出Access文件。圖5給出了輸出后的Access文件格式，該文件包括三列，其中第一列為編號，第二列為接地線的名稱，第三列為接地線的狀態，其中 0代表接地線不在位，1代表接地線在位。

圖5 Access數據圖

3.2 讀取數據程序

現場共有40組接地線，接地線的狀態需要實時采集，借助于 Dream Weaver平臺下開發的調閱Access程序可快速的實現接地線狀態的采集。Access數據庫中的數據均不保存，以減少占用運行該程序的電腦的資源。

程序的運行過程也和通信程序的運行過程類似，首先讀取 Visual Basic宏功能后的原始數據文件，接著寫入Access數據庫，選擇不保存參數，退出運行。

3.3 顯示畫面程序

如圖6所示，數據變化后，顯示畫面程序會有3種變化：接地線狀態文字變色，接地線狀態框顯示不在位接地線名稱，語音報警。接地線狀態文字變色是指接地線若在位時，顯示接地線名稱為黑色，不在位時顯示警示紅色。

圖6 接地線狀態顯示畫面程序

程序流程圖如圖7所示。

圖7 顯示畫面程序流程圖

程序運行后，調閱顯示主畫面，主畫面選擇調閱Access數據庫中第三列數據以判斷接地線狀態是否改變。若有改變則在狀態欄顯示相應接地線的狀態，同時觸發語音報警。

3.4 遠程傳輸網絡

本部分程序借助于 IIS組件完成，選擇在服務器上安裝IIS組件。借助IIS的網站服務器功能實現同一局域網內電腦，輸入服務器IP及具體地址后，即可實現與服務器相同的顯示畫面的調閱。

圖8 IIS服務器

4 系統使用情況

4.1 正常接地線的使用

利用該接地線管理系統對某局的500kV變電所接地線進行測試，得到如圖6所示的畫面，從該畫面顯示上可以看出，1號、12號、18號接地線均被取走，并在備注欄內注明了接地線的具體使用位置。

4.2 接地線的偷盜

本系統使用后，模擬進行了變電所接地線的偷盜行為。

偷盜行為1為取走接地線，同樣得到如圖6所示的畫面，并語音告警。偷盜行為2為剪斷13號接地線光電開關電源，得到如圖9所示畫面，并同時伴有語音告警。

圖9 13號接地線光電開關電源被剪斷

5 結論

本套接地線管理系統，采用采用Dream Weaver軟件平臺，同時借助Visual Basic與IIS組件，實現了“軟件即設備”的思想，具有良好的人機界面，操作方便。在系統使用中，分別檢測了正常使用接地線和偷盜情況下的兩種試驗。該系統均能正確反應，并告警。

[1]華東電網有限公司.2000－2006年華東電網事故匯編[Z].

[2]國家電網公司.國家電網公司電力安全工器具管理規定[Z].

[3]Dream Weaver. Dream Weaver8幫助.