某大型水电站智能地线管理系统分析

张 勇，顾祥武，熊成凯，叶俊帆，豆松涛

(中国长江电力股份有限公司，湖北 宜昌 443000)

通过调研几个大型水电站的地线管理系统，发现目前电厂普遍存在地线管理还相对落后，对地线的状态监视、使用、存放等缺乏智能性，主要表现在以下4个方面。

1)电厂的地线一般都定值管理靠近接地点的地线柜内，靠人工定期地线的数量、质量、电压等级等进行检查，电厂内所有地线的使用情况及数量缺乏在线监视。对于大型水电站，厂房众多、电气设备多且分散，地线的存放比较分散，而集中存放在使用时又将增加人力、时间成本，故须使用智能地线系统对全厂的地线进行统一管理。

2)人工书写的地线挂接、拆除记录，其数据容易出错，缺乏地线的智能管控和在线监测，所以电力生产中时有发生与地线相关的重大误操作事故，对人身和设备的安全造成威胁。

3)电厂地线的检查和维护情况缺少自动记录，需要检测的地线也没有报警，运行人员对地线的使用情况难以明确掌握。

4)地线管理零散，系统管理不完善，与生产管理系统、微机防误操作系统、两票系统等缺乏关联，安全性、智能性较低。

因此，提出一种智能地线管理系统，实现实时监控地线状态，并对异常状态自动报警并能闭锁相应的操作，已成为某大型水电站安全管理工作中一个急需解决的问题[1]。

1 设计原则分析

1)兼容性。系统必须具有良好的兼容性，与生产管理系统、电气五防系统等系统结合起来完成整个设计目标，并需实现临时接地点信号采集、接地线在线管理及全站接地点的统一管理，而新增接地线的闭锁逻辑则在电气五防系统实现。

2)实时性。系统接地线信息的采集采用在线实时方式，实时反映临时接地点实际状态[2]。

3)实用性。应从电站的实际需要出发，配置一个将全站临时接地点、地刀纳入的功能完善、统一管理的接地点管理系统，使其操作简单、维护方便[3]。

4)安全性。系统应具有安全校验功能，根据接地点的状态与接地线的使用情况、接地线的存储情况与接地线的使用情况等不同的逻辑关系，形成对应的校验逻辑，出现不合设定的校验逻辑时，系统应给以报警提示。

梅尔文·科恩的一生都积极致力于为科学研究贡献力量。他的妻子布儒瓦-科恩在一份声明中说道：“就在昨天，梅尔还在奋笔疾书，写一篇新的论文。直到他去世的那一天，他一直都是一位尽职尽责、思维活跃的科学家。梅尔帮助缔造了今天的索尔克，我和他的许多朋友都将永远怀念他。”

5)可靠性。系统应使用技术成熟稳定的设备，在设备选型时，应充分考虑软件、硬件的可靠性和稳定性。

6)可扩充性。系统设计应考虑电厂未来的发展需要，相关设备、系统应具有可扩充换代性。

2 设计目标与结构分析

某大型水电站智能地线管理系统须实现地线存放及实际使用的智能在线管理。对全厂的地线统一管理，能实时监控地线的储存及使用情况并自动存储地线的所有操作使用记录，能在地线状态变化时发出报警，让运行人员及时掌握地线状况。

某大型水电站智能地线管理系统应采用分层分布结构，整个系统可分为左岸厂房、右岸厂房、厂坝3个区域，各个区域的接地点及地线存储柜均配置有信号采集传感器，相关信号实时上送到智能地线管理系统[4]，其结构如图1所示。

图1 智能地线管理系统结构图

系统需与五防系统实时通讯：五防系统送全厂接地刀信号到系统，将全厂地刀信息纳入系统统一管理；系统将临时接地点信息实时传送到五防系统，从而使五防系统完成对临时接地点挂临时地线进行防误闭锁，防止带电挂接地线及带地线合闸。

系统应与生产管理系统等实时通讯，生产管理系统将两票信息传送到电气五防系统，五防系统根据操作票授权给电脑钥匙，电脑钥匙只能打开操作票授权的地线(地刀)锁，实现防误操作，同时生产管理系统只有收到正确的地线挂接或拆除状态后，才能完成操作票流程，否则将无法执行完操作票或报警；全厂配置的接地线存储柜，每个柜中配置的接地线，及全厂临时接地点均可实现实时监视，实现地线的智能管理和实时闭锁。

3 系统功能分析

1)接地线的防误闭锁，此项功能主要由电气五防系统完成，系统主要负责向五防系统提供临时接地点信息；通过修改五防系统中部分防误闭锁逻辑，实现防止带电挂接地线和防止带接地线合隔离刀闸或开关功能[5]。

2)接地线的在线管理，主要包括接地线的存储管理及使用管理。在线监视地线存储柜中地线存储情况，并能自动辨别厂房地线去向；地线的检验及维护情况自动记录并可查询；具备地线检验周期提示功能，在地线检验时间到达前系统主动发出提示信息；系统中使用的接地线身份唯一识别，具有唯一的编号。接地线的存放位置唯一，位置编号采用接地线编号(位置编号与接地线编号一一对应)。

3)接地线在存储时，若未在设定时间内足数归还或者归还的位置不对，系统进行报警提示，取用需区分送检、借用、备用及现场使用进行设置并可手动输入地线安装地点，系统记录接地线的取用信息形成接地线取用与存放日志(取存值别、取存人、取存时间、取存地线电压等级、数量等)。

4)厂房所有地线的使用情况实时显示，并可查询记录，包括操作人、地线编号、地线装设位置、装设和拆除时间等，即地线手动登记功能，并将该信息上送生产管理系统。

5)系统具有不同电压等级的接地线只能用于相应等级电压的接地点上的校验功能和接地线的使用情况与临时接地点的状态对应检验功能。实现对全站接地点状态的实时可视化监视，电站主接线、厂用电接线图，形成全站接地点监视画面；可以按照接地点状态、不同的电压等级、不同的接地形式(刀闸、接地线)进行分类查询、检索、报表打印[6]。

6)全站接地点状态变化报警功能，当有接地点的地线状态发生变化时，系统都会发出报警信息，让运行人员查看当前地线状态有无异常，如果正常则确认报警并登记当前地线状态明细，如有异常，则提示相关人员更正，并可以形成历史记录，便于随时查看每一组接地线、接地刀的操作记录信息。

7)系统的基础数据应包括接地点、接地线、操作监护人及相应操作任务等基础信息，通过这些信息完成各种查询、生成报表功能，整理和登记接地线、地刀的相关信息，如通过接地线编号可以查询地线状态、地线所属区域、历次的装设地点、装设人、装设时间、操作任务、拆除人、拆除时间等；通过地刀编号可以查询地刀状态、地刀所属区域、历次操作人、操作任务等；通过临时接地点可以查询历次挂、拆接地线的相关信息[7]。

4 结 语

智慧电厂是电力企业未来的发展方向，提高设备智能化程度，建设智能地线管理系统，可以实时掌握地线状态，防止部分与地线相关误操作发生，使电厂处于安全性高、智能化程度高、可靠性强的状态。本文通过对地线管理现状及智能地线管理系统设计分析，提出符合电站安全要求的智能地线管理系统方案，将大量需要人为操作、检查的过程进行流程化、自动化，提高电站运行的安全性能，实现电力企业“本质安全性企业”和“无人值班、少人值守”的发展目标。