張 勇，顧祥武，熊成凱，葉俊帆，豆松濤

(中國長江電力股份有限公司，湖北 宜昌 443000)

通過調(diào)研幾個(gè)大型水電站的地線管理系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)目前電廠普遍存在地線管理還相對(duì)落后，對(duì)地線的狀態(tài)監(jiān)視、使用、存放等缺乏智能性，主要表現(xiàn)在以下4個(gè)方面。

1)電廠的地線一般都定值管理靠近接地點(diǎn)的地線柜內(nèi)，靠人工定期地線的數(shù)量、質(zhì)量、電壓等級(jí)等進(jìn)行檢查，電廠內(nèi)所有地線的使用情況及數(shù)量缺乏在線監(jiān)視。對(duì)于大型水電站，廠房眾多、電氣設(shè)備多且分散，地線的存放比較分散，而集中存放在使用時(shí)又將增加人力、時(shí)間成本，故須使用智能地線系統(tǒng)對(duì)全廠的地線進(jìn)行統(tǒng)一管理。

2)人工書寫的地線掛接、拆除記錄，其數(shù)據(jù)容易出錯(cuò)，缺乏地線的智能管控和在線監(jiān)測，所以電力生產(chǎn)中時(shí)有發(fā)生與地線相關(guān)的重大誤操作事故，對(duì)人身和設(shè)備的安全造成威脅。

3)電廠地線的檢查和維護(hù)情況缺少自動(dòng)記錄，需要檢測的地線也沒有報(bào)警，運(yùn)行人員對(duì)地線的使用情況難以明確掌握。

4)地線管理零散，系統(tǒng)管理不完善，與生產(chǎn)管理系統(tǒng)、微機(jī)防誤操作系統(tǒng)、兩票系統(tǒng)等缺乏關(guān)聯(lián)，安全性、智能性較低。

因此，提出一種智能地線管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控地線狀態(tài)，并對(duì)異常狀態(tài)自動(dòng)報(bào)警并能閉鎖相應(yīng)的操作，已成為某大型水電站安全管理工作中一個(gè)急需解決的問題[1]。

1 設(shè)計(jì)原則分析

1)兼容性。系統(tǒng)必須具有良好的兼容性，與生產(chǎn)管理系統(tǒng)、電氣五防系統(tǒng)等系統(tǒng)結(jié)合起來完成整個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)，并需實(shí)現(xiàn)臨時(shí)接地點(diǎn)信號(hào)采集、接地線在線管理及全站接地點(diǎn)的統(tǒng)一管理，而新增接地線的閉鎖邏輯則在電氣五防系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

2)實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)接地線信息的采集采用在線實(shí)時(shí)方式，實(shí)時(shí)反映臨時(shí)接地點(diǎn)實(shí)際狀態(tài)[2]。

3)實(shí)用性。應(yīng)從電站的實(shí)際需要出發(fā)，配置一個(gè)將全站臨時(shí)接地點(diǎn)、地刀納入的功能完善、統(tǒng)一管理的接地點(diǎn)管理系統(tǒng)，使其操作簡單、維護(hù)方便[3]。

4)安全性。系統(tǒng)應(yīng)具有安全校驗(yàn)功能，根據(jù)接地點(diǎn)的狀態(tài)與接地線的使用情況、接地線的存儲(chǔ)情況與接地線的使用情況等不同的邏輯關(guān)系，形成對(duì)應(yīng)的校驗(yàn)邏輯，出現(xiàn)不合設(shè)定的校驗(yàn)邏輯時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)給以報(bào)警提示。

梅爾文·科恩的一生都積極致力于為科學(xué)研究貢獻(xiàn)力量。他的妻子布儒瓦-科恩在一份聲明中說道：“就在昨天，梅爾還在奮筆疾書，寫一篇新的論文。直到他去世的那一天，他一直都是一位盡職盡責(zé)、思維活躍的科學(xué)家。梅爾幫助締造了今天的索爾克，我和他的許多朋友都將永遠(yuǎn)懷念他?！?/p>

5)可靠性。系統(tǒng)應(yīng)使用技術(shù)成熟穩(wěn)定的設(shè)備，在設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)充分考慮軟件、硬件的可靠性和穩(wěn)定性。

6)可擴(kuò)充性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮電廠未來的發(fā)展需要，相關(guān)設(shè)備、系統(tǒng)應(yīng)具有可擴(kuò)充換代性。

2 設(shè)計(jì)目標(biāo)與結(jié)構(gòu)分析

某大型水電站智能地線管理系統(tǒng)須實(shí)現(xiàn)地線存放及實(shí)際使用的智能在線管理。對(duì)全廠的地線統(tǒng)一管理，能實(shí)時(shí)監(jiān)控地線的儲(chǔ)存及使用情況并自動(dòng)存儲(chǔ)地線的所有操作使用記錄，能在地線狀態(tài)變化時(shí)發(fā)出報(bào)警，讓運(yùn)行人員及時(shí)掌握地線狀況。

某大型水電站智能地線管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)可分為左岸廠房、右岸廠房、廠壩3個(gè)區(qū)域，各個(gè)區(qū)域的接地點(diǎn)及地線存儲(chǔ)柜均配置有信號(hào)采集傳感器，相關(guān)信號(hào)實(shí)時(shí)上送到智能地線管理系統(tǒng)[4]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能地線管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)需與五防系統(tǒng)實(shí)時(shí)通訊：五防系統(tǒng)送全廠接地刀信號(hào)到系統(tǒng)，將全廠地刀信息納入系統(tǒng)統(tǒng)一管理；系統(tǒng)將臨時(shí)接地點(diǎn)信息實(shí)時(shí)傳送到五防系統(tǒng)，從而使五防系統(tǒng)完成對(duì)臨時(shí)接地點(diǎn)掛臨時(shí)地線進(jìn)行防誤閉鎖，防止帶電掛接地線及帶地線合閘。

系統(tǒng)應(yīng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)等實(shí)時(shí)通訊，生產(chǎn)管理系統(tǒng)將兩票信息傳送到電氣五防系統(tǒng)，五防系統(tǒng)根據(jù)操作票授權(quán)給電腦鑰匙，電腦鑰匙只能打開操作票授權(quán)的地線(地刀)鎖，實(shí)現(xiàn)防誤操作，同時(shí)生產(chǎn)管理系統(tǒng)只有收到正確的地線掛接或拆除狀態(tài)后，才能完成操作票流程，否則將無法執(zhí)行完操作票或報(bào)警；全廠配置的接地線存儲(chǔ)柜，每個(gè)柜中配置的接地線，及全廠臨時(shí)接地點(diǎn)均可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)地線的智能管理和實(shí)時(shí)閉鎖。

3 系統(tǒng)功能分析

1)接地線的防誤閉鎖，此項(xiàng)功能主要由電氣五防系統(tǒng)完成，系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)向五防系統(tǒng)提供臨時(shí)接地點(diǎn)信息；通過修改五防系統(tǒng)中部分防誤閉鎖邏輯，實(shí)現(xiàn)防止帶電掛接地線和防止帶接地線合隔離刀閘或開關(guān)功能[5]。

2)接地線的在線管理，主要包括接地線的存儲(chǔ)管理及使用管理。在線監(jiān)視地線存儲(chǔ)柜中地線存儲(chǔ)情況，并能自動(dòng)辨別廠房地線去向；地線的檢驗(yàn)及維護(hù)情況自動(dòng)記錄并可查詢；具備地線檢驗(yàn)周期提示功能，在地線檢驗(yàn)時(shí)間到達(dá)前系統(tǒng)主動(dòng)發(fā)出提示信息；系統(tǒng)中使用的接地線身份唯一識(shí)別，具有唯一的編號(hào)。接地線的存放位置唯一，位置編號(hào)采用接地線編號(hào)(位置編號(hào)與接地線編號(hào)一一對(duì)應(yīng))。

3)接地線在存儲(chǔ)時(shí)，若未在設(shè)定時(shí)間內(nèi)足數(shù)歸還或者歸還的位置不對(duì)，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警提示，取用需區(qū)分送檢、借用、備用及現(xiàn)場使用進(jìn)行設(shè)置并可手動(dòng)輸入地線安裝地點(diǎn)，系統(tǒng)記錄接地線的取用信息形成接地線取用與存放日志(取存值別、取存人、取存時(shí)間、取存地線電壓等級(jí)、數(shù)量等)。

4)廠房所有地線的使用情況實(shí)時(shí)顯示，并可查詢記錄，包括操作人、地線編號(hào)、地線裝設(shè)位置、裝設(shè)和拆除時(shí)間等，即地線手動(dòng)登記功能，并將該信息上送生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

5)系統(tǒng)具有不同電壓等級(jí)的接地線只能用于相應(yīng)等級(jí)電壓的接地點(diǎn)上的校驗(yàn)功能和接地線的使用情況與臨時(shí)接地點(diǎn)的狀態(tài)對(duì)應(yīng)檢驗(yàn)功能。實(shí)現(xiàn)對(duì)全站接地點(diǎn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)可視化監(jiān)視，電站主接線、廠用電接線圖，形成全站接地點(diǎn)監(jiān)視畫面；可以按照接地點(diǎn)狀態(tài)、不同的電壓等級(jí)、不同的接地形式(刀閘、接地線)進(jìn)行分類查詢、檢索、報(bào)表打印[6]。

6)全站接地點(diǎn)狀態(tài)變化報(bào)警功能，當(dāng)有接地點(diǎn)的地線狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)都會(huì)發(fā)出報(bào)警信息，讓運(yùn)行人員查看當(dāng)前地線狀態(tài)有無異常，如果正常則確認(rèn)報(bào)警并登記當(dāng)前地線狀態(tài)明細(xì)，如有異常，則提示相關(guān)人員更正，并可以形成歷史記錄，便于隨時(shí)查看每一組接地線、接地刀的操作記錄信息。

7)系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)包括接地點(diǎn)、接地線、操作監(jiān)護(hù)人及相應(yīng)操作任務(wù)等基礎(chǔ)信息，通過這些信息完成各種查詢、生成報(bào)表功能，整理和登記接地線、地刀的相關(guān)信息，如通過接地線編號(hào)可以查詢地線狀態(tài)、地線所屬區(qū)域、歷次的裝設(shè)地點(diǎn)、裝設(shè)人、裝設(shè)時(shí)間、操作任務(wù)、拆除人、拆除時(shí)間等；通過地刀編號(hào)可以查詢地刀狀態(tài)、地刀所屬區(qū)域、歷次操作人、操作任務(wù)等；通過臨時(shí)接地點(diǎn)可以查詢歷次掛、拆接地線的相關(guān)信息[7]。

4 結(jié) 語

智慧電廠是電力企業(yè)未來的發(fā)展方向，提高設(shè)備智能化程度，建設(shè)智能地線管理系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)掌握地線狀態(tài)，防止部分與地線相關(guān)誤操作發(fā)生，使電廠處于安全性高、智能化程度高、可靠性強(qiáng)的狀態(tài)。本文通過對(duì)地線管理現(xiàn)狀及智能地線管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析，提出符合電站安全要求的智能地線管理系統(tǒng)方案，將大量需要人為操作、檢查的過程進(jìn)行流程化、自動(dòng)化，提高電站運(yùn)行的安全性能，實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)“本質(zhì)安全性企業(yè)”和“無人值班、少人值守”的發(fā)展目標(biāo)。