劉澤楷 楊家豪

摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，輸電線路作業(yè)所使用的安全工器具的智能化也亟待發(fā)展。首先詳細介紹了高壓智能接地棒的方案設計，明確其功能定位及實現(xiàn)途徑，其次介紹了裝置結(jié)構(gòu)設計，在此基礎上闡述了智能接地棒的應用場景，應用結(jié)果表明該設備能夠提升輸電線路作業(yè)安全管控精益化水平，使輸電線路檢修作業(yè)更安全。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);高壓接地棒;電氣安全

0 ? ?引言

接地棒是重要的電力檢修作業(yè)設備，在高壓輸電線路運維檢修過程中不可或缺，其作用是保障工作人員的人身、作業(yè)安全[1]。目前使用的接地棒還多停留在機械人工階段，接地棒的運行狀態(tài)并不能夠?qū)崟r被現(xiàn)場工作負責人知悉，僅依靠現(xiàn)場作業(yè)人員的自我監(jiān)督和監(jiān)督人員的肉眼觀察，仍存在因人為疏忽、瀆職等造成嚴重人身風險的情況[2-3]。因此，接地棒的實時監(jiān)控對保障現(xiàn)場作業(yè)安全具有重要意義。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)[4-5]是當前智能電網(wǎng)發(fā)展的一個重點方向。所謂“物聯(lián)網(wǎng)”就是將物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，通過數(shù)據(jù)交換與通信實現(xiàn)定位、監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡?！赌戏诫娋W(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和數(shù)字南網(wǎng)建設行動方案（2019年版）》中指出，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是實現(xiàn)數(shù)字南網(wǎng)的必由之路。建設新一代數(shù)字化基礎平臺是當前電網(wǎng)公司的一項重點工作，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將在其中扮演重要角色?；诖吮尘?，輸電線路的智能安全管控具有充分必要性，應該結(jié)合現(xiàn)場實際情況，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持助力安全措施檢查、行為模式在線監(jiān)控等。

本文提出一種物聯(lián)網(wǎng)背景下的高壓智能接地棒，實現(xiàn)對接地棒具體狀態(tài)的遠程、智能監(jiān)控，在經(jīng)濟合理的條件下提高輸電線路作業(yè)的安全性。本裝置將利用定位模塊實現(xiàn)對接地棒位置的精確定位，方便工作負責人了解接地棒是否正確安裝在指定位置，利用相關(guān)傳感器實現(xiàn)對接地棒安裝與導線松緊程度的監(jiān)測，采用聲光信息實現(xiàn)對操作人員的操作提醒和提示。本裝置通過物聯(lián)網(wǎng)芯片和通信模塊，將監(jiān)測到的接地棒的信息傳送到監(jiān)測終端上，實現(xiàn)對接地棒的遠程監(jiān)測。此外，本裝置還定制開發(fā)一個適用于本裝置的監(jiān)測平臺，對接地棒的運行狀態(tài)進行展示和預告警。

1 ? ?方案設計

為了使高壓智能接地棒能夠有效、可靠地實現(xiàn)各項功能，具體采用如下設計方案：

（1）為實現(xiàn)高壓接地棒與導線連接時的緊固度監(jiān)測，確保塔上作業(yè)人員正確安裝接地線，高壓端與導線良好接觸，將通過在接地棒與導線擰緊端嵌入壓力傳感器，并與稱重變送器配合將實時壓力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成對應已校準的信號值。

（2）為實時監(jiān)測臨近帶電線路作業(yè)的感應電場強度，對作業(yè)點的感應電情況進行量化考量，合理設置現(xiàn)場安全措施，將采用電流互感器采集與接地棒連接的接地線的流通電流大小，通過對接地線電流大小的監(jiān)控監(jiān)測感應電場強度。

（3）采用定位芯片獲取接地棒的實時位置，為工作負責人提供管控輔助。要求可實現(xiàn)4G網(wǎng)絡、Wi-Fi等通信方式，將監(jiān)控數(shù)據(jù)實時傳送回后臺終端，后期可接入自動化管控平臺。

（4）配套定制開發(fā)相應的后臺終端，實時監(jiān)控接地棒的狀態(tài)信息，在平臺對接地棒的安裝狀態(tài)、安全狀態(tài)進行有效的監(jiān)控，實現(xiàn)態(tài)勢感知。監(jiān)控模式實行“移動設備單任務管控，后臺多線程監(jiān)控”的方式，實現(xiàn)對設備運行工況的實時監(jiān)管。

（5）裝置采用鋰電池對設備進行供電，鋰電池可供拆卸。裝置供電電壓為24 V，配置2 000 mAh的電池容量，可保證設備的續(xù)航能力。

2 ? ?裝置結(jié)構(gòu)設計

基于上述方案，進行電路總體設計以及模塊連接，形成的裝置原理圖如圖1所示。

壓力傳感器以及電流互感器采集壓力與電流信號，經(jīng)過模擬量采集模塊變換后通過RS485通信傳輸?shù)酵ㄐ拍K，數(shù)值超出限值時觸發(fā)聲光報警。

設備與接地棒的連接方案經(jīng)過評估后選擇將電路板、電池、轉(zhuǎn)換器等設備整體封裝后安裝在接地線耳位置。與其他安裝方式相比其主要優(yōu)點在于設備穩(wěn)固，安裝方便，不改變本體結(jié)構(gòu)，具備一定獨立性。

高壓智能接地棒外觀如圖2所示。

外殼采用高強度的輕型3D打印材料，根據(jù)設計模型打印而成，保證裝置輕便堅固。

3 ? ?應用場景

研制110 kV高壓智能接地棒后進行了實測，可實現(xiàn)對接地棒的遠程監(jiān)測，通過遠程監(jiān)測終端對接地棒運行狀態(tài)的監(jiān)控和判斷，智能地進行展示和預告警，驗證裝置的有效性。

下面就裝置的應用場景進行說明。高壓智能接地棒工作模式示意圖如圖3所示。

利用GPS定位模塊實現(xiàn)對接地棒具體位置的實時監(jiān)測，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的無線傳輸，實現(xiàn)了對作業(yè)過程中安全措施的遠程、多線程監(jiān)管，彌補了普通安全監(jiān)察對塔上監(jiān)控不足以及每組監(jiān)察人員只能監(jiān)管一點的不足。

監(jiān)測、無線傳輸裝置的輕量化、集約化設計，無需作業(yè)人員操作干預，在不增加作業(yè)人員負擔的情況下，實現(xiàn)了作業(yè)過程安全措施監(jiān)管。

此外，配套定制開發(fā)了監(jiān)控平臺，實時接收監(jiān)測數(shù)據(jù)，在平臺即可對接地棒的安裝狀態(tài)、安全狀態(tài)進行有效監(jiān)控。本裝置的應用將改善作業(yè)現(xiàn)場的工器具管理水平。

4 ? ?結(jié)語

本文研制的裝置可以實現(xiàn)接地棒運行工況的遠程監(jiān)控，提升了輸電線路作業(yè)安全管控精益化水平，使輸電線路檢修作業(yè)更安全。監(jiān)測、無線傳輸裝置的輕量化、集約化設計，無需作業(yè)人員操作干預，在不增加作業(yè)人員負擔的情況下，實現(xiàn)了作業(yè)過程安全措施監(jiān)管，有效提升了安全監(jiān)管效能。

[參考文獻]

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收稿日期：2020-02-17

作者簡介：劉澤楷（1993—），男，廣東揭陽人，助理工程師，研究方向：輸電線路運維技術(shù)。

通信作者：楊家豪（1990—），男，福建廈門人，講師，研究方向：電力系統(tǒng)優(yōu)化運行。