CN103475101A - 一种变电站临时地线防误闭锁管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种变电站临时地线防误闭锁管理系统。包括地线监控端、地线管理器、GSM通讯模块、防误闭锁模块、监控中心和电子钥匙；地线监控端与地线装置及地线管理器相连；地线管理器与GSM通讯模块连接，并通过GSM通讯模块与防误闭锁模块建立连接；防误闭锁模块与监控中心相连；电子钥匙以短距无线的方式与防误闭锁模块或地线监控端相连，其从防误闭锁模块接收电子传票及相关信息，并将其传送给地线监控端，以实现规定操作的下达和认证。本发明的有益效果是：对不同型号、不同类别的地线采用唯一编码，实时显示地线使用状态；实现远端通信解锁与本地电脑钥匙解锁，管理地线数量具有可配置性，可独立运行也可以与五防装置联机使用；安全可靠性高。

Description

一种变电站临时地线防误闭锁管理系统
技术领域
本发明属于电力输变电技术领域，特别是涉及一种变电站临时地线防误闭锁管理系统。
背景技术
目前，电力系统规模越来越大，电压等级也越来越高，电气误操作事故会给电力系统的安全稳定运行带来巨大影响，造成大面积停电、设备损坏、电网振荡的严重后果。我国在1990年就提出了电气设备的“五防”要求，并以法规形式（能源安保[1990]1110号文）行文规定了电气防误的管理、运行、设计和使用原则。“五防”是指防止带负荷误拉、误合隔离开关；防止误拉、误合断路器；防止带地线或接地闸刀合闸；防止带电挂接地线或合接地闸刀；防止误入带电间隔。电气“五防”功能的实现成了电力安全生产的重要措施之一，防误装置的设计原则是：凡有可能引起误操作的高压电气设备，均应装设防误装置和相应的防误电气闭锁回路。常用的防误闭锁方式有电磁闭锁、电气逻辑闭锁、机械闭锁、微机闭锁；但这几种防误闭锁方式多存在辅助设备切换开关密封不严、切换不到位；位置精度无法保证、需要大量辅助设备，投资巨大的缺点。而且，变电站对临时地线管理的水平较低，一般只是将临时地线挂到工具室；许多变电站虽然采用了相应的防误闭锁装置，这些装置的运行为电力生产的安全提供了有力的保障，但是，这些防误闭锁装置并没有将临时接地线的使用有效地管理起来，临时地线存在使用混乱的情况，全国因地线使用不规范引起的事故时有发生。据国网公司统计，与临时地线有关的电气误操作事故占误操作事故总数的60%，但目前尚无较为完善的临时地线防误闭锁装置。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种变电站临时地线防误闭锁管理系统。
为了达到上述目的，本发明提供的变电站临时地线防误闭锁管理系统包括：地线监控端、地线管理器、GSM通讯模块、防误闭锁模块、监控中心和电子钥匙；其中：地线监控端为安装在变电站内地线装置附近的地线装置监视器，用于采集、核对地线装置相关信息，并传输给地线管理器，其与地线装置及地线管理器相连接；
地线管理器为安装在变电站内的地线装置管理控制器，其与GSM通讯模块连接，并通过GSM通讯模块与防误闭锁模块建立连接；
防误闭锁模块为设置在工具间内的接地装置闭锁控制装置，其与监控中心相连接，用于实现电子传票下发和对放置在工具间内的地线装置进行闭锁和解锁等操作；
监控中心为人互交互平台，操作人员通过监控中心对地线装置进行管理和控制；
电子钥匙为移动掌上电子装置，其以短距无线的方式与防误闭锁模块或地线监控端相连接，其从防误闭锁模块接收电子传票及相关信息，并将其传送给地线监控端，以实现规定操作的下达和认证。
所述的地线装置包括：编码锁、锁销、地线桩、地线头、闭锁盒和验电器。
所述的地线监控端包括控制器芯片、电平转换电路、工作开关、无线通信模块、存储器、开关量采集端口和电源模块；电平转换电路、工作开关、无线通信模块、存储器、开关量采集端口和电源模块分别与控制器芯片连接；电源模块为地线监控端提供5V直流电源；电平转换电路为地线管理器和地线监控端的设备提供转换接口；开关量采集端口与地线装置的六组数据线连接，实时采集地线装置的上下线信号，同时操作人员通过这个串口将事先设置的参数写入到地线监控端的存储器中；工作开关用来控制信息量的发送，只有打开工作开关后，无线通信模块才能开始工作；控制器芯片对存储器和采入开关量数据进行识别、整理。
在地线监控端中，所述的的控制器芯片为LPC2124，存储器为E2PROM存储器。
所述的GSM通讯模块与地线管理器通过RS232接口相连接。
所述的防误闭锁模块包括控制器、闭锁栓和动作继电器，闭锁栓与控制器上的动作继电器连接，控制器通过与其输出接口相连接的继电器控制闭锁栓。
所述的防误闭锁模块内部设有短距无线通信模块，其与防误闭锁模块内部的控制器相连接，用于与电子钥匙实现无线连接。
所述的防误闭锁模块内部设有GSM模块，其与防误闭锁模块内部的控制器相连接，用于与GSM通讯模块实现无线连接。
本发明的有益效果是：
1、对不同型号、不同类别的地线采用唯一编码，实时显示地线的使用状态；
2、实现远端通信解锁与本地电脑钥匙解锁，管理地线数量具有可配置性，可独立运行也可以与五防装置联机使用；
3、提供地线使用记录查询，提供多种通信方式向上位机提供地线状态信息，实现指定地线挂到指定的地线桩上，操作完毕后保证地线从线路上拆下来，对电站检修安全和操作人员安全具有重要的作用和意义；
4、安全可靠性高，建立在无线通信技术基础上，相对于电感、电容元件，打破了谐波的参数匹配关系，减少了信号干扰。
附图说明
图1为本发明提供的变电站临时地线防误闭锁管理系统结构示意图。
图2为本发明的地线监测端结构示意图。
其中，1、编码锁；2、锁销；3、地线桩；4、地线头；5、闭锁盒；6、验电器；7、地线监控端；8、地线管理器；9、无线通讯模块；10、防误闭锁模块；11、监控中心；12、电子钥匙；13、控制器芯片；14、电平转换电路；15、工作开关；16、无线通信模块；17、存储器；18、开关量采集端口；19、电源模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的变电站临时地线防误闭锁管理系统进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的变电站临时地线防误闭锁管理系统包括：地线监控端7、地线管理器8、GSM通讯模块9、防误闭锁模块10、监控中心11和电子钥匙12；其中：地线监控端7为安装在变电站内地线装置附近的地线装置监视器，用于采集、核对地线装置相关信息，并传输给地线管理器8，其与地线装置及地线管理器8相连接；
地线管理器8为安装在变电站内的地线装置管理控制器，其与GSM通讯模块9连接，并通过GSM通讯模块9与防误闭锁模块10建立连接；
防误闭锁模块10为设置在工具间内的接地装置闭锁控制装置，其与监控中心11相连接，用于实现电子传票下发和对放置在工具间内的地线装置进行闭锁和解锁等操作；
监控中心11为人互交互平台，操作人员通过监控中心11对地线装置进行管理和控制；
电子钥匙12为移动掌上电子装置，其以短距无线的方式与防误闭锁模块10或地线监控端7相连接，其从防误闭锁模块10接收电子传票及相关信息，并将其传送给地线监控端7，以实现规定操作的下达和认证。
所述的地线装置包括：编码锁1、锁销2、地线桩3、地线头4、闭锁盒5和验电器6；
编码锁1用于控制断路器、电动隔离开关和电动接地刀闸的电气操作回路的闭锁，设置于断路器、隔离开关、接地刀闸的操作回路中；
锁销2为用于固定隔离开关的闭锁机构，安装在闭锁机构上；
地线桩3用于固定、整理临时接地线，设置于临时接地线的旁边；
地线头4用于连接临时接地线，连接于临时接地线上；
闭锁盒5用于开关、按钮的电气操作回路的闭锁，设置于开关、按钮的操作回路中；
验电器6用于检验临时接地线是否漏电、带电，设置于临时接地线上。
所述的地线桩3有唯一的ID编码，区别于其他接地装置。
所述地线监控端7距离地线装置位置不大于地线监控端7的监测范围。
如图2所示，所述的地线监控端7包括控制器芯片13、电平转换电路14、工作开关15、无线通信模块16、存储器17、开关量采集端口18和电源模块19；电平转换电路14、工作开关15、无线通信模块16、存储器17、开关量采集端口18和电源模块19分别与控制器芯片13连接；电源模块19为地线监控端7提供5V直流电源；电平转换电路14为地线管理器8和地线监控端7的设备提供转换接口；开关量采集端口18与地线装置的六组数据线连接，实时采集地线装置的上下线信号，同时操作人员可通过这个串口将事先设置的参数写入到地线监控端7的存储器17中；工作开关15用来控制信息量的发送，只有打开工作开关15后，无线通信模块16才能开始工作；控制器芯片13对存储器17和采入开关量数据进行识别、整理。
在地线监控端7中，所述的的控制器芯片13为LPC2124，所述的存储器17为E2PROM存储器。
所述的GSM通讯模块9与地线管理器8通过RS232接口相连接。
所述的GSM通讯模块9具有短消息服务（SMS）功能，一次可以传输140byte的数据。当地线监控端7搜索到电子钥匙12时，通过地线管理器8和GSM通讯模块9向个人通讯设备（如手机）发送短信，通知相关工作人员。
所述的防误闭锁模块10可以安装在工具室的墙壁上或地线装置柜内。当监控中心11授权后，可将地线装置闭锁或将已闭锁的地线装置解锁，从而实现地线装置的闭锁与解锁功能。
所述的防误闭锁模块10包括控制器、闭锁栓和动作继电器，闭锁栓与控制器上的动作继电器连接，控制器通过与其输出接口相连接的继电器控制闭锁栓。
所述的防误闭锁模块10内部设有短距无线通信模块，其与防误闭锁模块10内部的控制器相连接，用于与电子钥匙12实现无线连接。
所述的防误闭锁模块10内部设有GSM模块，其与防误闭锁模块10内部的控制器相连接，用于与GSM通讯模块9实现无线连接。
在防误闭锁模块10中，所述的闭锁栓是通过对变电站设备刀闸进行简单改造，在不影响刀闸开关机构操作的情况下，增加的一个闭锁装置，该闭锁栓与控制器上的动作继电器相连接，当控制器接到从监控中心11或地线管理器8发出的闭锁信号时，将输出给动作继电器一个“1”的信号，闭锁栓就将刀闸锁定住，直到整个地线装置检修完毕，闭锁栓才能打开；防误闭锁模块10是将所有地线监测端7监测的信息都接收到，然后对接收的信息进行分析判断，当判断所有的地线装置都摘除后，发出开锁命令给控制器，解除锁定。
在监控中心11，操作人员能通过上位机监测界面来查询检修状态和结果，并提供历史数据查询、打印、备份、删除及图形生成等功能。
本发明提供的变电站临时地线防误闭锁管理系统的使用方法为：每根需要管理的地线装置上安装有地线识别与闭锁附件，该附件上安装有无线码片，而每个编码锁上安装有无线码片识别电路和闭锁机构，当安装在地线装置上的附件挂到防误闭锁模块指定的卡位上时，编码锁上的无线码片识别电路将识别到码值，从而识别地线装置并能将正确的地线闭锁；
地线监控端7的工作过程：检修线路前，工作人员在监控中心11的界面上将事先要检修的地线头4、地线桩3信息通过RS232接口写入地线监测端7的存储器17中，打开地线监控端7的电源开关，此时在控制器芯片13的外壳有一个接地线装置上的数据线是否与模块连接的指示灯，当指示灯变亮证明连接好，此时打开工作开关15，地线管理器8搜寻到GSM通讯模块9后，首先地线管理器8通过GSM通讯模块9发送出一个启动报告给监控中心11，并通过防误闭锁模块10预设到电子钥匙12上。检修开始，线挂接完毕后，当地线监控端7的开关量采集端口18采集到的开关量发生变化时，将开关量的变化信息以监测报告的电子传票形式通过无线通信模块16发送给电子钥匙12，地线监控端7与电子钥匙12通过无线通讯模块16连接。当检修线路完毕拆除地线装置后，关闭工作开关15，地线监测端7将相关信号传送给地线管理器8，地线管理器8验证上述信号的正确性，然后通过GSM通讯模块9发出一条关闭报告通知监控中心11和相关工作人员接地线装置已拆除完毕。
当有操作任务时，由防误闭锁模块10模拟开票，打印操作票，电子传票传输到电子钥匙12；同时，地线管理器8将解锁命令发送给地线监测端7，地线监测端7接收到解锁命令后，解锁对应闭锁盒5，操作人员持已接票电子钥匙12及已解锁的临时地线装置到现场操作。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种变电站临时地线防误闭锁管理系统，其特征在于：其包括：地线监控端（7）、地线管理器（8）、GSM通讯模块（9）、防误闭锁模块（10）、监控中心（11）和电子钥匙（12）；其中：地线监控端（7）为安装在变电站内地线装置附近的地线装置监视器，用于采集、核对地线装置相关信息，并传输给地线管理器（8），其与地线装置及地线管理器（8）相连接；
地线管理器（8）为安装在变电站内的地线装置管理控制器，其与GSM通讯模块（9）连接，并通过GSM通讯模块（9）与防误闭锁模块（10）建立连接；
防误闭锁模块（10）为设置在工具间内的接地装置闭锁控制装置，其与监控中心（11）相连接，用于实现电子传票下发和对放置在工具间内的地线装置进行闭锁和解锁操作；
监控中心（11）为人互交互平台，操作人员通过监控中心（11）对地线装置进行管理和控制；
电子钥匙（12）为移动掌上电子装置，其以短距无线的方式与防误闭锁模块（10）或地线监控端（7）相连接，其从防误闭锁模块（10）接收电子传票及相关信息，并将其传送给地线监控端（7），以实现规定操作的下达和认证。
2.根据权利要求1所述的变电站临时地线防误闭锁管理系统，其特征在于：所述的地线装置包括：编码锁（1）、锁销（2）、地线桩（3）、地线头（4）、闭锁盒（5）和验电器（6）。
3.根据权利要求1所述的变电站临时地线防误闭锁管理系统，其特征在于：所述的地线监控端（7）包括控制器芯片（13）、电平转换电路（14）、工作开关（15）、无线通信模块（16）、存储器（17）、开关量采集端口（18）和电源模块（19）；电平转换电路（14）、工作开关（15）、无线通信模块（16）、存储器（17）、开关量采集端口（18）和电源模块（19）分别与控制器芯片（13）连接；电源模块（19）为地线监控端（7）提供5V直流电源；电平转换电路（14）为地线管理器（8）和地线监控端（7）的设备提供转换接口；开关量采集端口（18）与地线装置的六组数据线连接，实时采集地线装置的上下线信号，同时操作人员通过这个串口将事先设置的参数写入到地线监控端（7）的存储器（17）中；工作开关（15）用来控制信息量的发送，只有打开工作开关（15）后，无线通信模块（16）才能开始工作；控制器芯片（13）对存储器（17）和采入开关量数据进行识别、整理。
4.根据权利要求3所述的变电站临时地线防误闭锁管理系统，其特征在于：在地线监控端（7）中，所述的的控制器芯片（13）为LPC2124，存储器（17）为E2PROM存储器。
5.根据权利要求1所述的变电站临时地线防误闭锁管理系统，其特征在于：所述的GSM通讯模块（9）与地线管理器（8）通过RS232接口相连接。
6.根据权利要求1所述的变电站临时地线防误闭锁管理系统，其特征在于：所述的防误闭锁模块（10）包括控制器、闭锁栓和动作继电器，闭锁栓与控制器上的动作继电器连接，控制器通过与其输出接口相连接的继电器控制闭锁栓。
7.根据权利要求6所述的变电站临时地线防误闭锁管理系统，其特征在于：所述的防误闭锁模块（10）内部设有短距无线通信模块，其与防误闭锁模块（10）内部的控制器相连接，用于与电子钥匙（12）实现无线连接。
8.根据权利要求6所述的变电站临时地线防误闭锁管理系统，其特征在于：所述的防误闭锁模块（10）内部设有GSM模块，其与防误闭锁模块（10）内部的控制器相连接，用于与GSM通讯模块（9）实现无线连接。
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