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        新型變電站接地線管理系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)

        2012-06-22 07:29:34巫水萍臧和平
        電氣技術(shù) 2012年8期
        關(guān)鍵詞:光電開關(guān)變電所組件

        巫水萍 張 瑜 臧和平

        (浙江衢州電力局,浙江 衢州 324000)

        接地線是保證電力系統(tǒng)安全工作的重要元件,也是變電所中頻繁使用的非固定安全器件。接地線的管理是否完善直接關(guān)系到變電所的安全穩(wěn)定運行。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,接地線管理不完善導(dǎo)致的電力系統(tǒng)故障占有很大的比例[1]。因此,完善電力系統(tǒng)接地線管理,提高接地線的智能化管理水平,對于減少因接地線引起的電力系統(tǒng)故障,保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行具有重要的意義。

        新型接地線管理系統(tǒng),能用于接地線狀態(tài)實時檢測和遠(yuǎn)端管理接地線。本文開發(fā)的軟件以 Active Server Pages為開發(fā)平臺,結(jié)合Excel數(shù)據(jù)庫,開發(fā)出實用穩(wěn)定的接地線管理系統(tǒng)上位機(jī)軟件。可實現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測、接地線狀態(tài)查詢、備注接地線位置等功能。

        1 當(dāng)前接地線管理的缺陷

        1.1 接地線的使用狀況

        按照現(xiàn)行管理規(guī)定[2],接地線由變電所值班人員負(fù)責(zé)維護(hù)和管理。電力設(shè)備檢修工作中如需懸掛接地線,由檢修人員向值班人員提出,由值班人員負(fù)責(zé)懸掛;工作結(jié)束后,由值班人員拆除接地線后恢復(fù)送電。接地線在下述兩種情況下將被使用。

        1)固定懸掛時。電氣設(shè)備的檢修,需要將各可能來電部位均接地,此時的接地線懸掛位置具有固定性。固定懸掛的接地線具有一定規(guī)律性,如某一電氣間隔的開關(guān)檢修,則該開關(guān)的接近母線側(cè)與該開關(guān)接近線路側(cè)均需固定懸掛接地線。

        2)臨時懸掛時。檢修人員在工作中,認(rèn)為固定懸掛的接地線,不足以滿足安全工作的要求,而需要增加懸掛的接地線,上述接地線懸掛具有隨機(jī)性。

        對固定懸掛的接地線,變電所的管理是列入操作票中,懸掛和拆除均在操作票上有詳細(xì)的記載。對臨時懸掛的接地線,各變電所的管理方法不一,主要有如下4種方式:①借條方式;②工作票登記;③值班日記登記;④其他方式。

        1.2 接地線管理的缺陷

        某局在2008年的一次送電操作中,由于接地線管理的缺陷,導(dǎo)致線路電壓互感器上遺漏一組接地線,直接造成了帶接地線送電的惡性誤操作事故,損失重大。

        該事故的原因在于,變電所內(nèi)接地線管理存在送電前不能實時裂解接地線狀況的缺陷。

        2 系統(tǒng)的硬件組成和接地線實時狀態(tài)檢測的實現(xiàn)

        2.1 系統(tǒng)硬件組成

        接地線管理系統(tǒng)的硬件組成如圖1示,被檢測的接地線經(jīng)過紅外感應(yīng)開關(guān)取轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機(jī)進(jìn)行運算和處理,單片機(jī)和計算機(jī)通過 RS232串口進(jìn)行通信。紅外感應(yīng)開關(guān)電源由單片輸出 24V電壓提供,輸出 24V電壓主要是為了方式信息在傳輸過程中引起的干擾,增加抗干擾性。單片機(jī)配有1601顯示屏,用以顯示接地線的名稱和編號,同時顯示接地線的狀態(tài)。單片機(jī)同時配有語音報警模塊,當(dāng)發(fā)生接地線不在位的時候,它以蜂鳴器的響聲予以報警,通過蜂鳴器響聲的急促程度來警示接地線不在位的多少,越多接地線不在位,警示聲音越急促。

        圖1 系統(tǒng)硬件框圖

        2.2 接地線信息異步檢測的實現(xiàn)

        為了實現(xiàn)40組接地線信息的檢測,系統(tǒng)采用了異步檢測的方法,如圖2所示。系統(tǒng)將40組接地線安裝放置所在處,按照接地線的具體位置按照了40個紅外開關(guān),通過接地線反射回的紅外線,以感應(yīng)接地線是否在位。40個紅外開關(guān)按照接地線布置的多少,共分為四組,第一組為15個光電開關(guān),第二組為10個光電開關(guān),第三組為8個光電開關(guān),第四組為7個光電開關(guān)。對于第三、第四組光電開關(guān),采用了8選1的采集電路,對第一、第二組光電開關(guān),采用了兩個8選1的采集電路。采用了上述原理后,系統(tǒng)實現(xiàn)了對各光電開關(guān)狀態(tài)的異步采集,從而實現(xiàn)了對接地線是否在位狀態(tài)的采集。電路圖如圖5所示。

        圖2 光電開關(guān)異步采集實現(xiàn)電路圖

        電路首先由單片機(jī)向4路選擇開關(guān)發(fā)出采樣命令,4路選擇開關(guān)動作后,對第一和第二組光電開關(guān)通過向8選1片選供電,對第三和第四組光電開關(guān)通過向兩片8選1片選供電從而實現(xiàn)對光電開關(guān)的供電,通過檢測光電開關(guān)反射后的輸出電壓來異步檢測接地線是否在位。每兩個光電開關(guān)的異步測量時間差為5ms,所有40組光電開關(guān)輪詢所需要時間為 200ms。這樣就完成了對某一段時間內(nèi)接地線狀態(tài)的測量。經(jīng)過實際驗證,本檢測電路完全滿足接地線狀態(tài)異步測量的要求。達(dá)到了簡化系統(tǒng)組成、降低成本的目的。

        3 接地線管理系統(tǒng)的軟件組成

        本檢測軟件是用網(wǎng)頁制作工具Dream Weaver設(shè)計完成的。Dream Weaver美國Macromedia公司開發(fā)的一款專業(yè)的 HTML 編輯器,用于對 Web 站點、Web 頁和 Web 應(yīng)用程序進(jìn)行設(shè)計、編碼和開發(fā)[3]。

        Visual Basic及IIS、Access組件均為美國微軟開發(fā)的軟件。Visual Basic具有較好的程序設(shè)計與通信功能,廣泛應(yīng)用于工程實際中。Access是Microsoft office組件的一部分,具有良好的數(shù)據(jù)庫管理功能。IIS組件即Microsoft Internet Information Services 的英文縮寫,廣泛用于架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。

        本系統(tǒng)軟件包括:通信程序;讀取數(shù)據(jù)程序;顯示程序;遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)等4部分。

        3.1 通信程序

        現(xiàn)場通信程序基于Visual Basic程序開發(fā)。其前面板如圖3所示??煞譃?部分,左側(cè)為信息選擇區(qū);右側(cè)為通信顯示區(qū);下側(cè)為手動設(shè)置區(qū)。信息選擇區(qū)可選擇通信端口、波特率校驗位等;通信顯示區(qū)顯示當(dāng)前的通信傳輸信息;手動設(shè)置區(qū)可選擇手動設(shè)置是否向單片機(jī)串口發(fā)送數(shù)據(jù),以及數(shù)據(jù)類型。

        圖3 通信程序前面板

        圖4 現(xiàn)場測試程序流程圖

        本部分程序流程圖如圖4所示。程序運行后,首先填入相關(guān)試驗信息,接著選擇串口,打開串口,然后向儀器發(fā)送命令參數(shù)設(shè)置,選擇檢測接地線的狀態(tài)以及數(shù)據(jù)的可靠性,程序采用連續(xù)傳輸十組數(shù)據(jù)的方式,以判斷讀取的是否穩(wěn)定;大概1s后,讀取完下位機(jī)測得的數(shù)據(jù),顯示在通信顯示區(qū),同時通過Visual Basic的宏功能,輸出Access文件。圖5給出了輸出后的Access文件格式,該文件包括三列,其中第一列為編號,第二列為接地線的名稱,第三列為接地線的狀態(tài),其中 0代表接地線不在位,1代表接地線在位。

        圖5 Access數(shù)據(jù)圖

        3.2 讀取數(shù)據(jù)程序

        現(xiàn)場共有40組接地線,接地線的狀態(tài)需要實時采集,借助于 Dream Weaver平臺下開發(fā)的調(diào)閱Access程序可快速的實現(xiàn)接地線狀態(tài)的采集。Access數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)均不保存,以減少占用運行該程序的電腦的資源。

        程序的運行過程也和通信程序的運行過程類似,首先讀取 Visual Basic宏功能后的原始數(shù)據(jù)文件,接著寫入Access數(shù)據(jù)庫,選擇不保存參數(shù),退出運行。

        3.3 顯示畫面程序

        如圖6所示,數(shù)據(jù)變化后,顯示畫面程序會有3種變化:接地線狀態(tài)文字變色,接地線狀態(tài)框顯示不在位接地線名稱,語音報警。接地線狀態(tài)文字變色是指接地線若在位時,顯示接地線名稱為黑色,不在位時顯示警示紅色。

        圖6 接地線狀態(tài)顯示畫面程序

        程序流程圖如圖7所示。

        圖7 顯示畫面程序流程圖

        程序運行后,調(diào)閱顯示主畫面,主畫面選擇調(diào)閱Access數(shù)據(jù)庫中第三列數(shù)據(jù)以判斷接地線狀態(tài)是否改變。若有改變則在狀態(tài)欄顯示相應(yīng)接地線的狀態(tài),同時觸發(fā)語音報警。

        3.4 遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)

        本部分程序借助于 IIS組件完成,選擇在服務(wù)器上安裝IIS組件。借助IIS的網(wǎng)站服務(wù)器功能實現(xiàn)同一局域網(wǎng)內(nèi)電腦,輸入服務(wù)器IP及具體地址后,即可實現(xiàn)與服務(wù)器相同的顯示畫面的調(diào)閱。

        圖8 IIS服務(wù)器

        4 系統(tǒng)使用情況

        4.1 正常接地線的使用

        利用該接地線管理系統(tǒng)對某局的500kV變電所接地線進(jìn)行測試,得到如圖6所示的畫面,從該畫面顯示上可以看出,1號、12號、18號接地線均被取走,并在備注欄內(nèi)注明了接地線的具體使用位置。

        4.2 接地線的偷盜

        本系統(tǒng)使用后,模擬進(jìn)行了變電所接地線的偷盜行為。

        偷盜行為1為取走接地線,同樣得到如圖6所示的畫面,并語音告警。偷盜行為2為剪斷13號接地線光電開關(guān)電源,得到如圖9所示畫面,并同時伴有語音告警。

        圖9 13號接地線光電開關(guān)電源被剪斷

        5 結(jié)論

        本套接地線管理系統(tǒng),采用采用Dream Weaver軟件平臺,同時借助Visual Basic與IIS組件,實現(xiàn)了“軟件即設(shè)備”的思想,具有良好的人機(jī)界面,操作方便。在系統(tǒng)使用中,分別檢測了正常使用接地線和偷盜情況下的兩種試驗。該系統(tǒng)均能正確反應(yīng),并告警。

        [1]華東電網(wǎng)有限公司.2000-2006年華東電網(wǎng)事故匯編[Z].

        [2]國家電網(wǎng)公司.國家電網(wǎng)公司電力安全工器具管理規(guī)定[Z].

        [3]Dream Weaver. Dream Weaver8幫助.

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