基于智辅平台的变电站接地线实时监控管理子系统研究

张峰+王赫+杨光

摘 要：目前变电站接地线管理大多采用模拟图版、微机五防、后台监控等挂牌方式实现，缺乏对现场接地线的实际管控，对其具体位置不能进行判定和控制，不能进行模拟及管控，容易导致非运维人员误拿误挂、运维人员漏拆漏放。针对这些问题，文章提出了一种基于现阶段变电站智辅平台（智能安防辅助系统综合监控一体化平台），并通过物联网、计算机、嵌入式数据采集等手段对变电站接地线的注册、状态、授权、位置、归还等全过程进行实时监控管理子系统，有效避免了接地线的误接、误拆、漏接、漏拆等违章行为。

关键词：变电站接地线；智辅平台；物联网；全过程；实时监控

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）32-0114-02

1 相关背景

变电站接地线是电气线路或设备停电检修工作必需的一种安全用具，是保证人身安全的生命线。然而接地线的使用在保护工作人员的同时，也带来新的安全隐患，一旦发生事故，后果严重。因此，确保拆、装接地线的正确性是变电站安全防误系统中的一项重要工作。

目前，大多数电力企业除了在制度上对接地线的使用作一些基本要求外，对接地线的具体使用和管理还存在诸多问题，传统的人工模拟挂牌方式容易导致接地线误接、误拆、漏接、漏拆等电力事故发生，造成人身伤亡或者电气设备损坏。这使得本应起到保护作用的接地线反而成了重大误操作隐患。

2 研究现状

2.1 当前的措施及问题

在日常频繁的倒闸操作中，开关和闸刀及接地闸刀的操作变位能做到与变电站后台机和scada系统的变电站一次主接线图的实时遥信同步，但接地线却不能遥信显示，接地线的装设只能验电来保证其装设的正确性，同时接地线只能通过接地线去向牌和接地线外借登记薄等制度进行管理，制度需要人员去执行，而人员的疏忽大意则会造成事故的发生。

目前变电站接地线的管理大多采用模拟图版、微机五防、后台监控等挂牌方式实现，接地线管理实际上都是以“手工”的方式核对并记录进行管理。现场挂接的接地线虽然其接地端采用微机防误挂锁，却不能实时反映在监控后台上，只能人为做标记。每次使用接地线后在安全工器具室接地线去向牌上记录，包括借出或归还等。由于人为的疏忽不可避免的出现记录不完整或者不及时等。

2.2 目前的研究方向

为了决变电站接地线监控装置不能对工作现场接地线的实时监控和防止变电运行人员误操作进行监控的问题，可采用具有防接地线误操作闭锁的变电站实时监控装置，实现由接地线监控装置对工作现场接地线的实时监控和防止变电运行人员误操作进行逻辑闭锁的功能。

安全工器具室和集控站或操作站里的接地线分别使用RFID技术进行唯一编号并设置读卡器，然后通过读卡器将接地线使用情况记录于与其相连接的电脑，按照相关安全技术措施通过不断完善电脑软件来提高接地线管理。另一方面在接地线的接地端引入变电站监控后台遥信库和遥信转发表增加接地桩的遥信点，同时五防主机与变电站后台机进行实时通讯。而每个接地点只需要一个开关量即可。而对于接地点开关量的采样方法有两种：

①布线：模仿接地闸刀，通过适度改造接入监控后台。但对于现有变电站同时又存在一些问题。首先如何在原有条件下实现布线是一大问题，其次接地点一般裸露于室外，在自然环境下风吹日晒，这样具有开关功能的接地桩需要特殊设计才有可能有较长的寿命。对于新建的变电站，由于某种原因，在无法设置接地闸刀的地点设置这样的接地桩是可以加以考虑的。

②无线网络：在每个接地端装设无线发射装置来确定接地线是否装设以及接地线编号，然后在每个变电站装设一个接收机来接收接地端信号将接地情况及接地线编号反应到后台。存在的主要问题是无线发射装置所需的电源如何供应，以及其在自然环境下的寿命能否得到保证。

具有防接地线误操作闭锁的变电站实时监控装置示意图如图1所示。

3 基于智辅平台的全过程完善办法研究

上述“具有防接地线误操作闭锁的变电站实时监控装置系统”相对于常规接地线管控办法有了很大进步，但缺少通过智能门禁、物联网、网络技术、计算机管理软件、嵌入式数据采集等手段对变电站接地线注册登记、在位状态、授权、使用位置、归还等全过程进行实施监控和管理的功能。

而本文提出并正在申请专利的“基于智能安防辅助系统综合监控平台的变电站接地线实时监控管理子系统”却可实现全过程、实时、闭环管控，比较完美地解决了变电站接地线标准化管理问题。

3.1 原理简述

基于智能安防辅助系统综合监控平台的变电站接地线实时监控管理子系统通过内网与现场接地线管理控制器、安全工具柜、柜门锁、智能门禁控制器、智能卡读卡器、物联网RFID检测装置、RFID电子标签、接地线定置检测装置等实时通信，下传授权信息和控制指令，上传接地线在位状态、刷卡信息、告警信息，通过短信将一些重要信息发送至相关人员的手机等。

系统授权变电站内检修运行人员取用接地线，现场人员刷卡打开安全工具柜门，取用被允许的接地线；如果取用了未被允许的接地线，本地、远程均产生报警信号提示，远程系统软件图形界面实时更新取用后柜内各组接地线在位信息；现场人员将接地线挂接在相应的接地点上，远程系统软件图形界面实时更新各接地点挂接接地线在位信息；接地线使用完毕后，现场人员拆除接地线（图形界面更新信息），刷卡打开安全工具柜，将接地线放置在原有位置上（图形界面更新信息），如果接地线未放置到原来的位置，会触发本地、远程产生报警信号提示。由此完成了整个接地线授权、领取、挂接、拆除、归还全过程，系统对整个过程全程实时监控，有异常情况实时本地、远程报警提示。

3.2 理论依据

江苏省电力公司南京供电公司现已建成“变电站智能安防辅助系统综合监控平台”，由国电南瑞科技股份有限公司负责建设推广，为实现基于该平台的接地线实时监控管理提供了数据和平台支撑。

目前已有100余座变电站具备了完善的视频监控、门禁、电子围栏、室内入侵、消防、辅助灯光等站端智辅子系统并已接入智能安防辅助系统综合监控平台，正常运行，网络条件也已具备，视频信号上传也有方天平台、国网平台的成功案例，将接地线实时监控管理子系统加入其中，对智能安防辅助系统综合监控平台的功能将是一个重要的补充。补充后的变电站智能安防辅助系统综合监控平台示意图如图2所示。

智能门禁已在众多变电站中应用，目前主要是对变电站大门、主控楼门进行管控。本项目增加了安全工具柜门禁，是对现有变电站智能门禁子系统的扩充，从技术、成本方面都具备实施条件。

3.3 实现技术关键和难点

①研究安全工具柜门禁系统。变电站门禁系统已经比较成熟，安全工具柜门禁系统主要是要根据安全工器具柜门选择确定合适的锁具，安装智能门禁读卡器。

②安全工具柜。在现有的安全工具柜内合理布置接地线摆放位置，安装物联网RFID检测装置、RFID电子标签、接地线定置检测装置，柜外本地报警信息如何提示。

③研究接地线感应检测技术。实现接地线定置摆放，错误摆放导致本地现场和远程告警。通过RF检测技术实时检测所有接地线是否在柜内，不在柜内的接地线是否安装在接地点，安装在哪个接地点。采集装置可以区分接地线是否在其预设位置，项目选用的RFID读写器及电子标签卡如图3所示。

④实现接地线位置实时监测。研制现场接地线管理控制器，可以采集柜内的接地线在位状态并上传平台服务器，也可以产生现场告警信息提示现场人员，还要考虑采集装置的可扩展性。

⑤基于智能安防辅助系统综合监控平台的图形化接地线管理界面的实现。

4 结 语

目前，南京电力公司已建成了变电站智能安防辅助系统综合监控平台，包含视频监控、防盗报警、智能门禁、智能灯光控制、环境监测控制和火灾报警六大子系统。各子系统信息通过站端采集控制单元（RCU）进行集中管理，实现预设的联动控制，同时RCU将信息上传至智能辅助监控平台。

而本文正是利用这个发展成熟、正在大面积应用的智能安防辅助系统综合监控一体化平台，在其基础上增加了一个“接地线实时监控管理子系统”，并通过智能门禁、物联网、网络技术、计算机管理软件、嵌入式数据采集等手段对变电站接地线注册、状态、授权、位置、归还等全过程进行实时监控和管理，保证了各组接地线的闭环控制，避免了接地线误接、误拆、漏接、漏拆等违章行为，杜绝因接地线管理不到位而发生电力事故，在电力系统内部具有较强的推广应用价值。

参考文献：

[1] 本书编辑部.国家电网公司防止电气误操作安全管理规定[D].中国电力出版社，2006.

[2] DL/T 687-1999，微机型防止电气误操作装置通用技术条件[S].

[3] 傅禹，黄翔，周利明.变电站防电气误操作闭锁系统研究[A].云南电力技术论坛论文集[C].2007.

[4] 刘仁琪，吕晓俊，黄进，等.临时接地线综合管理系统的开发和应用[J].电力系统保护与控制，2010，（22）.