CN102298379B - 一种对接地线状态监测和管理的方法、装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对接地线状态监测和管理的方法，该方法包括步骤：向写入了接地线状态信息的接地线标识单元读取接地线标识单元ID、接地线编码信息和接地线状态信息；通过GPRS无线通信网络发送所述信息至接地线管理单元，以便接地线管理单元接收所述信息存储，根据接地线标识单元ID和接地线编码信息确定对应的接地线，并根据该接地线的状态信息和线路的连接关系进行逻辑运算生成闭锁信息后发送给防误闭锁系统。本发明还公开了一种对接地线状态监测和管理的装置和系统。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统监测和管理领域，特别是涉及一种对接地线状态监测和管理的方法、装置和系统。
背景技术
电力系统中，由于人为的错误行为经常会造成供电设备非计划或非正常的停运，给人民生命财产造成了重大损失。为保证电网安全的运行，目前常用的方法是采用五防闭锁装置，当对高压开关设备或元件采取某一操作将会导致电气事故时，该装置会采用计算机技术，采取措施禁止该操作的进行，以防止操作事故的发生。五防闭锁装置具备五防功能：1.防止误分、误合断路器2.防止带负荷拉合隔离开关3.防止带电挂接地线4.防止带地线合闸5.防止误入带电间隔。它的使用很好的抑制了多种电气误操作行为的发生。现有的五防闭锁装置运行的基础必须是变电站一次设备具有完备的电气闭锁，但在实际运行中，并不是所有设备都具备电动操作和相应的电气闭锁功能。接地线作为临时使用设备，五防闭锁装置就无法监测和管理其状态信息，从而导致带电挂接地线与带接地线合闸事故的发生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对接地线状态监测和管理的方法、装置和系统，能够对接地线状态进行监测和管理，从而生成闭锁信息，与防误闭锁系统结合防止带电挂接地线与带接地线合闸事故的发生。
本发明提供了一种对接地线状态监测和管理的方法，包括：
向写入了接地线状态信息的接地线标识单元读取接地线标识单元ID、接地线编码信息和接地线状态信息；
通过GPRS无线通信网络发送所述信息至接地线管理单元，以便接地线管理单元接收所述信息存储，根据接地线标识单元ID和接地线编码信息确定对应的接地线，并根据该接地线的状态信息和线路的连接关系进行逻辑运算生成闭锁信息后发送给防误闭锁系统。
优选的，所述方法还包括对所述步骤进行提示。
优选的，所述提示为语音提示和/或液晶显示。
优选的，该方法还包括对接地线进行定位并记录位置信息后发送至接地线管理单元，接地线管理单元根据接收的接地线位置信息利用GIS地图对接地线进行监测。
优选的，所述方法还包括记录接地线的工作时间并将该信息与接地线状态设置信息一起写入接地线标识单元，从接地线标识单元读取后发送至接地线管理单元并存储。
优选的，所述方法还包括对接地线操作过程的信息进行存储。
优选的，所述方法还包括对通过GPRS无线通信网络发送的数据进行加密运算。
本发明还提供了一种对接地线状态监测和管理的装置，包括：
微控制器以及微控制器的外围设备；所述外围设备包括：RFID读写单元和GPRS无线通信单元；
微控制器，通过自身接口扩展外围设备，用于接收操作人员指示，设置接地线状态，并通过相应的总线协议与其外围设备进行信息传输；
RFID读写单元，由微控制器的I/O引脚扩展，用于根据微控制器发送的写信号向接地线标识单元写入接地线状态信息；根据微控制器发送的读信号向接地线标识单元读取接地线标识单元ID、接地线编码信息和接地线状态信息；将读取的所述信息通过GPRS无线通信单元发送至接地线管理单元；
GPRS无线通信单元，由微控制器的串口扩展，用于将微控制器接收的由RFID读写单元读取的信息发送至接地线管理单元。
优选的，所述的装置还包括提示单元，由微控制器的外围硬件总线扩展，用于从微控制器接收操作过程信息，并以此输出提示信息。
优选的，所述的装置还包括GPS定位单元，由微控制器的串口扩展，用于对接地线进行定位，并记录接地线位置信息，通过GPRS无线通信单元将所述信息发送至接地线管理单元。
优选的，所述的装置还包括计时单元，由微控制器的I/O引脚扩展，用于对接地线工作时间进行记录，并将记录的时间信息通过微控制器发送至RFID读写单元。
本发明还提供了一种对接地线状态监测和管理的系统，包括：
接地线标识单元，用于与接地线一一对应，并存储接地线信息；
手持终端，用于接收对接地线的指示信息，设置接地线状态，向接地线标识单元读写接地线信息，并将读取的信息发送至接地线管理单元；
接地线管理单元，用于接收所述信息存储，根据接收的接地线标识单元ID和接地线编码信息确定信息对应的接地线，并根据该接地线的状态信息和线路的连接关系进行逻辑运算生成闭锁信息后发送给防误闭锁系统。
优选的，所述接地线标识单元基于mifare S50射频卡实现。
优选的，所述手持终端还用于对操作过程进行提示。
优选的，所述手持终端还用于对接地线进行定位，并将获得的位置信息写入接地线标识单元，之后读取该信息并发送至接地线管理单元，以便接地线管理单元利用GIS地图对接地线进行监测。
优选的，所述手持终端还用于对接地线工作时间进行记录，将该信息与接地线状态设置信息一起写入接地线标识单元后读取并发送至接地线管理单元。
优选的，该系统所述mifare S50射频卡信息存储结构为：
扇区0的块0用于存放接地线标识单元ID；扇区0的块1用于存放接地线编码，接地线编码采用ASCII码，用16个字节标识；
扇区1的块1和快2用于保存接地线设置信息和接地线工作时间信息；
扇区1的块2用于保存接地线状态信息；
扇区2～扇区15，可根据需要保存接地线操作的记录信息。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种对接地线状态监测和管理的方法、装置和系统，通过向写入了接地线状态信息的接地线标识单元读取接地线标识单元ID、接地线编码信息和接地线状态信息，并将所述信息发送至接地线管理单元，以使接地线管理单元根据接地线标识单元ID和接地线编码信息确定信息对应的接地线，并根据该接地线的状态信息和线路的连接关系进行逻辑运算生成闭锁信息后发送给防误闭锁系统。实现了对接地线的监测和管理，有效防止了带电挂接地线和带接地线合闸事故的发生。
附图说明
图1本发明方法实施例一流程图
图2本发明方法实施例一对应的装置结构图
图3本发明方法实施例一对应的系统结构图
图4本发明方法实施例二流程图
图5本发明方法实施例四流程图
图6本发明方法实施例六流程图
具体实施方式
本发明公开了一种接地线状态监测和管理的方法、装置和系统。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步详细说明。
参见图1，本发明所提供的方法的实施例一，具体包括：
步骤1、向写入了接地线状态信息的接地线标识单元读取接地线标识单元ID、接地线编码信息和接地线状态信息；
所述接地线标识单元与接地线一一对应，用来存储接地线信息。接地线标识单元ID是用来标识接地线标识单元的编号，接地线编码是用来标识接地线的编号，两者组合确保接地线的唯一性。接地线标识单元在初始化状态时，其内只存有接地线标识单元ID和对应的接地线编码信息。因此需要将接地线状态信息写入接地线标识单元中存储。
步骤2、通过GPRS无线通信网络发送所述信息至接地线管理单元，以便接地线管理单元接收所述信息存储，根据接地线标识单元ID和接地线编码信息确定信息对应的接地线，并根据该接地线的状态信息和线路的连接关系进行逻辑运算生成闭锁信息后发送给防误闭锁系统。
接地线管理单元需要根据接地线的状态和线路的连接关系来生成闭锁信息，但因为接地线可能有多条，需要确定接收的接地线状态信息是哪条接地线的状态，因此需要同时接收接地线标识单元ID和接地线编码信息，以确定是哪条接地线。
与实施例一所述的方法相对应，本发明所提供的一种接地线状态监测和管理的装置，其结构如图2所示，该装置包括：
微控制器以及微控制器的外围设备；所述外围设备包括：RFID读写单元和GPRS无线通信单元。
微控制器，通过自身接口扩展外围设备，用于接收接地线状态设置指示，设置接地线状态，并通过相应的总线协议与其外围设备进行信息传输。
RFID读写单元，由微控制器的I/O引脚扩展，用于根据微控制器发送的读信号向接地线标识单元读取接地线标识单元ID、接地线编码信息和接地线状态信息；将读取的所述信息通发送至微控制器。
所述接地线标识单元为采用RFID射频技术的单元，与接地线一一对应。保存有接地线标识单元ID、接地线编码信息、接地线状态信息和接地线工作信息。接地线标识单元ID和接地线编码结合确保了接地线的唯一性。
所述接地线管理单元用于根据接收到的接地线信息和线路的连接关系进行逻辑运算，生成闭锁信息并发送至闭锁装置，从而防止误操作的发生。
GPRS无线通信单元，由微控制器的串口扩展，用于将微控制器接收的所述信息发送至接地线管理单元。
GPRS无线通信单元是一种无线分组交换技术，提供端到端、广域的无线IP连接，具有覆盖广、成本低等优势。而且作为GSM的延续，在无线网络通信不畅时启用GSM短信传输方式。
如图3所示，与实施例一所提供的方法相对应，本发明还提供一种接地线状态监测和管理的系统，包括：
接地线标识单元，用于与接地线一一对应，其内存储接地线信息；
手持终端，用于向接地线标识单元读取接地线信息，并将读取的信息发送至接地线管理单元；
接地线管理单元，用于接收所述信息存储，根据接收的接地线信息和线路的连接的关系，进行逻辑运算，得到闭锁信息，并将闭锁信息发送至防误闭锁系统。
本发明实施例中，接地线标识单元优选mifare S50射频卡。mifare S50射频卡分为16个扇区，每个扇区包含4个块，每块16个字节，以块为存取单位；每个扇区有独立的一组密码及访问控制。
参见图4，在本发明方法的实施例二中，考虑到在操作过程中，接地线的装设和拆除仍需要人工完成。因此在操作人员精神不集中、周围环境光线暗或环境嘈杂等情况下，容易出现误操作。对此可以对操作过程进行提示，使操作人员能时时了解操作的进程和状态，避免误操作的发生。
在上述实施例二中，为避免因光线太暗，设备标识不清晰或工作人员精神不集中出现误操作，可对操作过程进行语音提示。
若周围环境比较嘈杂时，语音提示往往不能发挥太大的作用。为方便工作人员了解当前的操作过程，可对操作过程用液晶显示屏进行显示。
为确保工作人员对操作过程的了解，可以在本发明中同时选用语音提示和液晶显示方法，避免造成只选用一种提示方法时会因光线太暗或周围环境嘈杂而导致提示方法不能发挥作用。
与该实施例二相对应的装置还包括提示单元，用于与微控制器相连，将从微控制器接收到的信息输出作为提示。以提示操作人员当前的操作过程，避免出现误操作。该提示单元可以为语音提示，也可以为液晶显示，或两者一起作为提示单元输出提示信息。
因此本发明所提供系统的手持终端还用于对操作过程进行提示。
在本发明的实施例三中，为方便工作人员在发现接地线出现问题时迅速赶往工作地点，准确定位工作对象，可对监测的接地线进行定位。获取接地线位置信息并将位置信息通过GPRS无线通信单元发送至接地线管理单元，接地线管理单元可以利用GIS地图对接地线进行监测。在接地线出现问题时，工作人员从接地线管理单元获知接地线的位置信息，从而能迅速赶往工作地点，准确定位工作对象。
与实施例三相对应的装置还包括GPS定位单元，用于通过普通串口与微控制器相连，对接地线定位，并将位置信息通过GPRS无线通信单元发送至接地线管理单元。
可见本发明所提供系统的手持终端还用于对接地线进行定位。
参见图5，在本发明的实施例四中，为方便事后对操作过程及信息进行分析，本实发明还可保存对接地线的操作信息，如装设或拆除接地线等。通过对记录的信息的分析可以诊断出误操作发生在哪个环节、哪条接地线上，从而分析出错误的原因，以便于日后进行改进和完善，避免错误的再次出现。
在本发明的实施例五中，为对操作过程及接地线状态进行更为详细的记录，以便在日后对其进行分析，可以对接地线的工作时间进行记录并将时间信息和接地线状态设置信息一起写入接地线标识单元，从接地线标识单元读取后发送至接地线管理单元。
与实施例五相对应的装置还包括计时单元，用于与微控制器相连，对接地线工作时间进行记录，并将记录的时间信息通过微控制器发送至RFID读写单元。
在该装置的另一优选实施例中，GPS定位单元与计时单元集成在一起。现有的GPS系统实现的基础是具有准确的校时功能，因此，可将GPS定位单元与计时单元集成在一起。
因此，本发明所提供系统的手持终端还可用于对接地线工作时间进行记录。此时，系统中接地线标识单元mifare S50射频卡的存储结构为：
扇区0的块0用于存放接地线标识单元ID；扇区0的块1用于存放接地线编码，接地线编码采用ASCII码，用16个字节标识；
扇区1的块1和快2用于保存接地线设置信息和接地线工作时间信息；
扇区1的块2用于保存接地线状态信息；
扇区2～扇区15，可根据需要保存接地线操作的记录信息。
参见图6，在本发明的实施例六中，由于选用GPRS无线通信单元进行数据传输，GPRS为公共网络，安全性不高，为保证数据传输的安全，还可对需传输数据进行加密。在对通信数据进行加密运算时，加密算法优选TEA微型加密算法。该算法对64位明文数据块用128位密钥加密，其密钥长度为常用DES算法的两倍，因此加密强度高于DES算法。而且该算法加密速度是DES算法的三倍，对系统运行影响较小，可以保证系统的实时性。该加密运算方法的实现有多种方式，在本发明中优选C语言实现。
在上述任一实施例中，为避免在监测过程中混淆了不同的接地线，本发明还可对接地线进行验证。在领用一条接地线时，会对该接地线以及与该接地线对应的接地线标识单元ID进行记录。此时接地线标识单元内只保存有接地线标识单元ID和接地线编码信息，即接地线标识单元处于初始化状态。读取接地线标识单元ID和接地线编码信息，验证其是否与之前操作人员记录的信息相同。为进一步确保之后的过程，还可将此信息通过GPRS无线通信单元发送至接地线管理单元，接地线管理单元对此确认并保存，用于验证之后接收的接地线信息为最初领用的接地线的信息。
在上述任一实施例中，RFID读写单元优选MFRC522芯片，该芯片是一款非接触式低功耗读写卡芯片，利用了先进的调制和解调概念，完全集成了13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议，而且其体积小，适用于便携式的手持终端设备。
接地线管理单元可将所接收的信息提供给管理人员，使管理人员能时时了解现场状况，以免误下操作命令。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种对接地线状态监测和管理的方法，其特征在于，包括步骤：
向写入了接地线状态信息的接地线标识单元读取接地线标识单元ID、接地线编码信息和接地线状态信息，所述接地线标识单元与接地线一一对应，用来存储接地线信息；
通过GPRS无线通信网络发送所述信息至接地线管理单元，以便接地线管理单元接收所述信息存储，根据接地线标识单元ID和接地线编码信息确定对应的接地线，并根据该接地线的状态信息和线路的连接关系进行逻辑运算生成闭锁信息后发送给防误闭锁系统。
2.根据权利要求1所述的对接地线状态监测和管理的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
将操作过程信息输出以进行提示。
3.根据权利要求2所述的对接地线状态监测和管理的方法，其特征在于，所述提示为语音提示和/或液晶显示。
4.根据权利要求1所述的对接地线状态监测和管理的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
对接地线进行定位并记录位置信息后发送至接地线管理单元，接地线管理单元根据接收的接地线位置信息利用GIS地图对接地线进行监测。
5.根据权利要求1所述的对接地线状态监测和管理的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
记录接地线的工作时间并将该信息与接地线状态设置信息一起写入接地线标识单元，从接地线标识单元读取后发送至接地线管理单元。
6.根据权利要求1所述的对接地线状态监测和管理的方法，其特征在于，该方法还包括：
对操作过程信息进行存储。
7.根据权利要求1所述的对接地线状态监测和管理的方法，其特征在于，该方法还包括：
对通过GPRS无线通信网络发送的数据进行加密运算。
8.一种对接地线状态监测和管理的装置，其特征在于，包括：
微控制器以及微控制器的外围设备；所述外围设备包括：RFID读写单元和GPRS无线通信单元;
微控制器，通过自身接口扩展外围设备，用于接收接地线状态设置指示，设置接地线状态，并通过相应的总线协议与其外围设备进行信息传输；
RFID读写单元，由微控制器的I/O引脚扩展，用于根据微控制器发送的读信号向接地线标识单元读取接地线标识单元ID、接地线编码信息和接地线状态信息；将读取的所述信息通发送至微控制器，所述接地线标识单元与接地线一一对应，用来存储接地线信息；
GPRS无线通信单元，由微控制器的串口扩展，用于将微控制器接收的所述信息发送至接地线管理单元。
9.根据权利要求8所述的对接地线状态监测和管理的装置，其特征在于，所述的装置还包括：
提示单元，由微控制器的外围硬件总线扩展，用于从微控制器接收操作过程信息，并以此输出提示信息。
10.根据权利要求8所述的对接地线状态监测和管理的装置，其特征在于，该装置还包括：
GPS定位单元，由微控制器的串口扩展，用于对接地线进行定位，并记录接地线位置信息，通过GPRS无线通信单元将所述信息发送至接地线管理单元。
11.根据权利要求8所述的对接地线状态监测和管理的装置，其特征在于，所述的装置还包括：
计时单元，由微控制器的I/O引脚扩展，用于对接地线工作时间进行记录，并将记录的时间信息发送至接地线管理单元。
12.一种对接地线状态监测和管理的系统，其特征在于，包括：
接地线标识单元，用于与接地线一一对应，并存储接地线信息，所述接地线标识单元基于mifare S50射频卡实现；
手持终端，用于接收对接地线的指示信息，设置接地线状态，向接地线标识单元读写接地线信息，并将读取的信息发送至接地线管理单元，所述手持终端还包括计时单元，用于与微控制器相连，对接地线工作时间进行记录，并将记录的时间信息通过微处理器发送至RFID读写单元，将该信息与接地线状态设置信息一起被写入接地线标识单元后读取并发送至接地线管理单元，其中，RFID读写单元具体为MFRC522芯片；
接地线管理单元，用于接收所述信息存储，根据接收的接地线标识单元ID和接地线编码信息确定信息对应的接地线，并根据该接地线的状态信息和线路的连接关系进行逻辑运算生成闭锁信息后发送给防误闭锁系统。
13.根据权利要求12所述的对接地线状态监测和管理的系统，其特征在于，所述手持终端还用于对操作过程进行提示。
14.根据权利要求12所述的对接地线状态监测和管理的系统，其特征在于，所述手持终端还用于对接地线进行定位，并将获得的位置信息写入接地线标识单元，之后读取该信息并发送至接地线管理单元，以便接地线管理单元利用GIS地图对接地线进行监测。
15.根据权利要求12所述的对接地线状态监测和管理的系统，其特征在于，所述mifare S50射频卡信息存储结构为：
扇区0的块0用于存放接地线标识单元ID；扇区0的块1用于存放接地线编码，接地线编码采用ASCII码，用16个字节标识；
扇区1的块1和快2用于保存接地线设置信息和接地线工作时间信息；
扇区1的块2用于保存接地线状态信息；
扇区2～扇区15，可根据需要保存接地线操作的记录信息。
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