地线监测与管理设备系统的开发与应用

王 盛

WANG Sheng

（辽宁对外经贸学院，大连 116052）

0 引言

随着我国电力系统自动化水平的不断提高，地线监测在电网安全运行中具有重大意义。因受人员素质、精神状态、客观环境等因素的影响，由于不严格执行操作规程，习惯性违章现象时有发生，经常造成操作事故。

在过去的几十年中，为避免此类事故的发生，许多生产厂家和运行人员，研制和生产了各种相关防误装置，起到了一定的作用，但真正做到用科学有效的产品来杜绝此类事故的发生一直是亟待解决的问题。因此，研制了基于计算机与通信网络的地线监测与管理设备系统，以杜绝带地线合闸事故的发生。

1 基本结构

系统由主接收子系统、客户端子系统、系统图通信站子系统组成。

本系统的功能是保证监测人员及时了解地线的挂（拆）状态。实现对手操器所发出的信号进行及时接收、分析、处理、反馈、显示的功能，数据及数据显示准确、形象，信息处理能力强，系统监测点多。

主接收子系统是通信和实时数据处理的重要组成部分。它的主要功能是接收手操器发送的地线操作信号，并对信号进行解析和分析，修改系统图的相关数据，整理当前地线的挂（拆）状态，反馈分析信息。

客户端子系统是专门为监测人员开发的。它的主要功能是及时、准确、直观的显示地线挂（拆）状态，显示当前系统图的状态；同时能够提供历史记录查看功能，为监测人员方便快捷地查找前期地线操作数据提供保证。

系统图通信站子系统是采用Web的方式进行传输变电所的系统图。它的功能是为客户端子系统提供实时的系统图文件，这种方式能够有效地避免由于客户端子系统的防火墙等网络安全设置，导致文件传输失败的可能性。

2 设计原理

2.1 硬件

2.1.1 在一次变的应用（具有五防功能）

操作路线：

2.1.2 在二次变的应用（具有五防功能）

操作路线

2.1.3 在输配电线路上的应用

操作路线

2.1.4 便携式手操器

便携式手操器要完成信息的采集，存储，五防控制，显示，信息发送接收等功能，是该产品的核心，因此保证产品结构合理性是十分重要的。

手操器的技术指标：

1）隔离外界信号干扰的性能指标：

（1）高隔离电压：可隔离高达2500 V（AC）的外界电压；

（2）高转换时间：光耦开关转换时间可达3uS；

（3）高耐压特性：光耦的驱动端可承受80V的电压；

2）驱动线圈的光耦继电器性能指标：

（1）高隔离电压：可隔离高达1500 V（AC）的外界电压；

（2）高转换时间：光耦开关时间 310uS；（3）宽电流驱动：最大可提供0.13 A的驱动电流；

3）RS－485 通讯性能指标 ：

（1）低供电电压：3.3 V 供电电压，可以承受5V的电压；

（2）高静态电压保护：可到15，000 V（AC）静电保护；

（3）高传输速率：最高可达12Mbps；

（4）支持半双工、全双工模式等工作模式。4）图形显示性能指标 ：

（1）低供电电压：3.3 V 供电电压；

（2）分辨率：128*128 的图形液晶显示器，可以显示8行*8列汉字，也可以显示简单的黑白图像；

（3）带有背光驱动开关，能够更好的适应环境。

5）通讯模块性能指标 ：

（1）低供电电压：5V 供电电压。RS232接口。

（2）支持双频GSM/GPRS，符合ETSI GSM Phase 2+标准，数据终端永远在线。

（3）串行数据速率 110~115,200bits/s。

（4）透明数据传输与协议转换，支持动态数据中心域名和IP地址。

2.1.5 移动地线接地器（或检测器）

移动地线接地器是用于地线与大地的连接，并向操作器提供准确无误的信息，是该产品最主要的组成部分，因此产品的标准化是十分重要的，设计中必须达到如下要求：

1）方便移动，并备有可拉式存纳箱，方便保管和使用。

2）可靠接地，接地极长度800mm，保证接地深度400mm，直径16mm。

3）提供准确，挂拆地线状态信息，所挂地线编号信息。

4）检测器由铝壳包装，与接地极有良好的接触，防雨，防尘，内置标准组合件。

2.1.6 接收器

接收器是将收到的短信息经过数据处理，然后传送到PC机上，存放位置任意选择。

2.1.7 PC机

PC机是工作人员查看地线状态的可视界面，主要功能应达到如下几点：

1）以方便的可输入系统。

2）表格形式表示地线的拆挂时间，状态，地点，所挂地线编号出入库时间的可视界面。

3）以系统图形式表示地线的状态，地点的可视界面。

4）以配电线路条图形式表示地线的状态，地点的可视界面。

5）可查阅历史资料和打印。

2.1.8 临时地线存储柜

存储柜是存放保管临时地线之用，是地线管理的重要环节，功能应达到以下几点：

1）对号入库不能随意开启。

2）地线标准化存放。

3）准确发送地线出入库信息，如X号地线X年X月X日X时X分出库。

4）省电模式控制。

5）地线携带方便，统一编号管理。

2.2 软件

2.2.1 监测系统部分

1）输入系统：是将手操器使用单位的资源存入系统中。

（1）手操器GPRS（手机）号码；

（2）使用单位名称；

（3）使用单位地线编号 ；

（4）使用单位所有需要发射的地线桩编码及名称；

如：

2）状态显示功能：将收到的信息用表格和系统图形式显示出来。

如：

如点击系统图例则显示该变电所系统图（略），在系统图例中挂地线位置显示地线标志；地线拆除标志消失。

3）保存：能将已拆除的地线信息存储到历史记录中去。

如果不点击保存，则页面满后能按顺序将已拆除的地线信息自动存储。

2.2.2 系统软件部分

在电力系统的操作中严格禁止错误操作的发生，即：

1）开关合位时：不得分刀闸；

2）开关合位时：不得合刀闸；

3）有地线时：不得合刀闸；

4）刀闸合位时：不得挂地线；

5）不得误走间隔。

以上就是“五防”原则，但是在不同变电所的系统中存在各种接线方式，而且由几十个或上百个刀闸、开关和地线组成，怎样控制这些开关、刀闸和地线在操作过程中不违反上述规则而且要满足一些特殊要求？这就是我们要完成的“电力五防操作系统”的核心。

3 结束语

本文详细分析了地线监测与管理设备系统的构成、通信方式、软硬件设计的关键技术。本系统具有安装、维护、升级方便及可靠性和稳定性好的特点。

[1]段水福,历晓华,段炼.无线局域网（wlan）设计与实践[M].浙江大学出版社,2007.

[2]刘宴兵,唐红.宽带无线移动通信网络技术[M].科学出版社,2008.

[3]黄新波.输电线路在线监测与故障诊断[M].中国电力出版社,2008.