新型变电站接地线管理系统设计和实现

巫水萍 张 瑜 臧和平

（浙江衢州电力局，浙江 衢州 324000）

接地线是保证电力系统安全工作的重要元件，也是变电所中频繁使用的非固定安全器件。接地线的管理是否完善直接关系到变电所的安全稳定运行。据有关资料统计，接地线管理不完善导致的电力系统故障占有很大的比例[1]。因此，完善电力系统接地线管理，提高接地线的智能化管理水平，对于减少因接地线引起的电力系统故障，保证电网的安全稳定运行具有重要的意义。

新型接地线管理系统，能用于接地线状态实时检测和远端管理接地线。本文开发的软件以 Active Server Pages为开发平台，结合Excel数据库，开发出实用稳定的接地线管理系统上位机软件。可实现远程检测、接地线状态查询、备注接地线位置等功能。

1 当前接地线管理的缺陷

1.1 接地线的使用状况

按照现行管理规定[2]，接地线由变电所值班人员负责维护和管理。电力设备检修工作中如需悬挂接地线，由检修人员向值班人员提出，由值班人员负责悬挂；工作结束后，由值班人员拆除接地线后恢复送电。接地线在下述两种情况下将被使用。

1）固定悬挂时。电气设备的检修，需要将各可能来电部位均接地，此时的接地线悬挂位置具有固定性。固定悬挂的接地线具有一定规律性，如某一电气间隔的开关检修，则该开关的接近母线侧与该开关接近线路侧均需固定悬挂接地线。

2）临时悬挂时。检修人员在工作中，认为固定悬挂的接地线，不足以满足安全工作的要求，而需要增加悬挂的接地线，上述接地线悬挂具有随机性。

对固定悬挂的接地线，变电所的管理是列入操作票中，悬挂和拆除均在操作票上有详细的记载。对临时悬挂的接地线，各变电所的管理方法不一，主要有如下4种方式：①借条方式；②工作票登记；③值班日记登记；④其他方式。

1.2 接地线管理的缺陷

某局在2008年的一次送电操作中，由于接地线管理的缺陷，导致线路电压互感器上遗漏一组接地线，直接造成了带接地线送电的恶性误操作事故，损失重大。

该事故的原因在于，变电所内接地线管理存在送电前不能实时裂解接地线状况的缺陷。

2 系统的硬件组成和接地线实时状态检测的实现

2.1 系统硬件组成

接地线管理系统的硬件组成如图1示，被检测的接地线经过红外感应开关取转换成数字量送入单片机进行运算和处理，单片机和计算机通过 RS232串口进行通信。红外感应开关电源由单片输出 24V电压提供，输出 24V电压主要是为了方式信息在传输过程中引起的干扰，增加抗干扰性。单片机配有1601显示屏，用以显示接地线的名称和编号，同时显示接地线的状态。单片机同时配有语音报警模块，当发生接地线不在位的时候，它以蜂鸣器的响声予以报警，通过蜂鸣器响声的急促程度来警示接地线不在位的多少，越多接地线不在位，警示声音越急促。

图1 系统硬件框图

2.2 接地线信息异步检测的实现

为了实现40组接地线信息的检测，系统采用了异步检测的方法，如图2所示。系统将40组接地线安装放置所在处，按照接地线的具体位置按照了40个红外开关，通过接地线反射回的红外线，以感应接地线是否在位。40个红外开关按照接地线布置的多少，共分为四组，第一组为15个光电开关，第二组为10个光电开关，第三组为8个光电开关，第四组为7个光电开关。对于第三、第四组光电开关，采用了8选1的采集电路，对第一、第二组光电开关，采用了两个8选1的采集电路。采用了上述原理后，系统实现了对各光电开关状态的异步采集，从而实现了对接地线是否在位状态的采集。电路图如图5所示。

图2 光电开关异步采集实现电路图

电路首先由单片机向4路选择开关发出采样命令，4路选择开关动作后，对第一和第二组光电开关通过向8选1片选供电，对第三和第四组光电开关通过向两片8选1片选供电从而实现对光电开关的供电，通过检测光电开关反射后的输出电压来异步检测接地线是否在位。每两个光电开关的异步测量时间差为5ms，所有40组光电开关轮询所需要时间为 200ms。这样就完成了对某一段时间内接地线状态的测量。经过实际验证，本检测电路完全满足接地线状态异步测量的要求。达到了简化系统组成、降低成本的目的。

3 接地线管理系统的软件组成

本检测软件是用网页制作工具Dream Weaver设计完成的。Dream Weaver美国Macromedia公司开发的一款专业的 HTML 编辑器，用于对 Web 站点、Web 页和 Web 应用程序进行设计、编码和开发[3]。

Visual Basic及IIS、Access组件均为美国微软开发的软件。Visual Basic具有较好的程序设计与通信功能，广泛应用于工程实际中。Access是Microsoft office组件的一部分，具有良好的数据库管理功能。IIS组件即Microsoft Internet Information Services 的英文缩写，广泛用于架构网络服务器。

本系统软件包括：通信程序；读取数据程序；显示程序；远程传输网络等4部分。

3.1 通信程序

现场通信程序基于Visual Basic程序开发。其前面板如图3所示。可分为3部分，左侧为信息选择区；右侧为通信显示区；下侧为手动设置区。信息选择区可选择通信端口、波特率校验位等；通信显示区显示当前的通信传输信息；手动设置区可选择手动设置是否向单片机串口发送数据，以及数据类型。

图3 通信程序前面板

图4 现场测试程序流程图

本部分程序流程图如图4所示。程序运行后，首先填入相关试验信息，接着选择串口，打开串口，然后向仪器发送命令参数设置，选择检测接地线的状态以及数据的可靠性，程序采用连续传输十组数据的方式，以判断读取的是否稳定；大概1s后，读取完下位机测得的数据，显示在通信显示区，同时通过Visual Basic的宏功能，输出Access文件。图5给出了输出后的Access文件格式，该文件包括三列，其中第一列为编号，第二列为接地线的名称，第三列为接地线的状态，其中 0代表接地线不在位，1代表接地线在位。

图5 Access数据图

3.2 读取数据程序

现场共有40组接地线，接地线的状态需要实时采集，借助于 Dream Weaver平台下开发的调阅Access程序可快速的实现接地线状态的采集。Access数据库中的数据均不保存，以减少占用运行该程序的电脑的资源。

程序的运行过程也和通信程序的运行过程类似，首先读取 Visual Basic宏功能后的原始数据文件，接着写入Access数据库，选择不保存参数，退出运行。

3.3 显示画面程序

如图6所示，数据变化后，显示画面程序会有3种变化：接地线状态文字变色，接地线状态框显示不在位接地线名称，语音报警。接地线状态文字变色是指接地线若在位时，显示接地线名称为黑色，不在位时显示警示红色。

图6 接地线状态显示画面程序

程序流程图如图7所示。

图7 显示画面程序流程图

程序运行后，调阅显示主画面，主画面选择调阅Access数据库中第三列数据以判断接地线状态是否改变。若有改变则在状态栏显示相应接地线的状态，同时触发语音报警。

3.4 远程传输网络

本部分程序借助于 IIS组件完成，选择在服务器上安装IIS组件。借助IIS的网站服务器功能实现同一局域网内电脑，输入服务器IP及具体地址后，即可实现与服务器相同的显示画面的调阅。

图8 IIS服务器

4 系统使用情况

4.1 正常接地线的使用

利用该接地线管理系统对某局的500kV变电所接地线进行测试，得到如图6所示的画面，从该画面显示上可以看出，1号、12号、18号接地线均被取走，并在备注栏内注明了接地线的具体使用位置。

4.2 接地线的偷盗

本系统使用后，模拟进行了变电所接地线的偷盗行为。

偷盗行为1为取走接地线，同样得到如图6所示的画面，并语音告警。偷盗行为2为剪断13号接地线光电开关电源，得到如图9所示画面，并同时伴有语音告警。

图9 13号接地线光电开关电源被剪断

5 结论

本套接地线管理系统，采用采用Dream Weaver软件平台，同时借助Visual Basic与IIS组件，实现了“软件即设备”的思想，具有良好的人机界面，操作方便。在系统使用中，分别检测了正常使用接地线和偷盗情况下的两种试验。该系统均能正确反应，并告警。

[1]华东电网有限公司.2000－2006年华东电网事故汇编[Z].

[2]国家电网公司.国家电网公司电力安全工器具管理规定[Z].

[3]Dream Weaver. Dream Weaver8帮助.