變電站接地線監測裝置及其監測方法
2023-11-08 10:01:07 3
專利名稱：變電站接地線監測裝置及其監測方法
技術領域：
本發明涉及一種變電站接地線的管理系統，特別是一種用於實時監控接地線使用 狀態的管理裝置及其採用該裝置的監測方法。
背景技術：
在電業生產工作中，接地線是保證工作人員免遭觸電傷害最直接的保護措施。裝 拆接地線的操作是電氣操作中危險性較大的操作，電力系統中帶電掛接接地線或帶接地線 送電的事故是導致人身傷亡事故和人為設備事故的主要根源，因此，確保裝拆接地線的正 確性是變電所安全可靠運行的一項重要工作。一般地，電力系統在《安規》中有明確規定每組接地線均應編號，並存放在固定地 點，存放位置亦應編號，辦理工作票及使用操作票時按編號使用，必須保證接地線號碼與存 放位置號碼的一致。目前變電所普遍採用集中管理的集控(操作)站管理模式，變電所實 行無人值班，集控站由於管轄變電所較多，操作量比較大，運行人員經常會疏忽使用中的接 地線，由於接地線的操作多屬於臨時性，一些變電所不重視接地線的管理，接地線既不編號 (或不規範)，也不定點存放，若接地線在使用時隨便拿，用後也不作清點檢查，就很容易造 成遺漏過失，從而造成漏拆接地線而發生帶接地線送電的惡性事故。現有技術中，如有申請號為200910065808. 7《數字接地線實時監測管理系統》的中 國發明專利公開了一種數字接地線實時監測管理系統，包括接地極線夾、數字地線樁、地線 櫃、無線通訊控制器、無線通訊基站、計算機終端、資料庫及其管理軟體。其中，數字地線樁 上設置有接地極線夾安裝孔、無源RFID標籤、磁性材料；接地極線夾上設置有內置RFID標 籤識讀器的無線通訊控制器，外部設置有絲杆，絲杆與數字地線樁的地線安裝孔緊密連接。 該專利通過變電站接地線信息的數位化，實現對變電站接地線的自動實時監測管理，但是， 上述專利的管理系統採用的是無線通訊方式的信號檢測，需要在地線櫃的每格內設置無源 RFID標籤，還要配備具有無源RFID標示識讀器的無線通訊控制器，建立這樣一套無線射頻 通訊系統需要涉及無線射頻的發射器、讀取器、編碼器和天線等一系列配套設備，使得設備 改造和配置的成本高；而且，由於國家對於無限電頻和發射功率都有特別的規定，每種頻率 都有不同的應用，這使得無線射頻的工作頻率只能在固定在範圍內選擇，受環境和技術參 數的限制較大，也不便於維護。因此，鑑於上述原因，還需要對現有的變電站接地線數位化管理系統作出進一步 的改進，使其能夠更好地適應工程建設中對成本、準確性以及設備維護簡單等各特性的要 求。
發明內容
本發明所要解決的第一個技術問題是針對上述現有技術現狀而提供一種配置成 本低、適應性強且能夠更好地實現對接地線的信息化管理的變電站接地線監測裝置。本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種應用有上述變電站接地線監測裝置的監測方法。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為該變電站接地線監測裝置，包括 有設置在變電站的接地線櫃，該接地線櫃具有多個相互獨立且內置有接地線的抽屜，其特 徵在於所述抽屜內設置有能上下活動的層板，該層板的下方設置有彈性件，該彈性件使得 所述層板具有始終向上抬起的趨勢；其中，所述的變電站接地線監測裝置還包括有傳感器，設置在每一所述抽屜的層板下方，該傳感器能感應所述彈性件的形變量 並在該彈性件的形變量發生變化的狀態下發出開關信號；採集器，設置在所述接地線櫃內，所述的採集器和所述傳感器電連接，該採集器採 集並存儲每一所述傳感器發送的所述開關信號；匯集器，與所述採集器電連接並實現和該採集器的信息傳輸；顯示屏，與所述匯集器電連接並實現和該匯集器的信息傳輸，該顯示屏用於顯示 所述接地線櫃內相應接地線的當前使用狀態；以及伺服器，安裝有資料庫和後臺管理軟體，用於實現對所述接地線使用狀態的記錄、 統計和管理，該伺服器通過電力區域網和所述匯集器網絡連接。為了能夠快速監測到抽屜內接地線的使用狀態變化，並且不佔用接地線的存放空 間，作為優選，可以通過以下結構實現所述的彈性件為彈簧，所述抽屜在底板的四角分別 設置有一個所述的彈簧，所述層板設置在所述抽屜底板的上方，並且，每一所述彈簧的一端 和所述底板相連，該彈簧的另一端和所述抽屜的層板底部相連，所述的傳感器固定設置在 所述抽屜的底板上，該傳感器的頂部具有一控制開關，在所述抽屜的層板和所述傳感器頂 部相抵的狀態下，所述控制開關閉合，在所述抽屜的層板脫離所述傳感器頂部的狀態下，所 述控制開關斷開。為了保證接地線在取出和放回後，抽屜能夠推入接地線櫃中並恢復原位，作為進 一步優選，所述的抽屜上還設置有一用於監測該抽屜開閉狀態的觸動開關，所述的觸動開 關固定在所述抽屜後側板的背部，在所述抽屜完全推入的狀態下，所述觸動開關和所述接 線地櫃的背板相抵，該觸動開關閉合，在所述抽屜拉出的狀態下，所述觸動開關脫離所述接 線地櫃的背板，該觸動開關斷開。為了簡化監測裝置的建設成本，採集器和匯集器之間可以通過普通的電力線連 接，無需另外鋪設網線，並且，所述採集器和所述匯集器之間通過電力載波實現信息傳輸。作為優選，所述匯集器和所述顯示屏之間也可以通過普通的電力線相連，省去了 另外鋪設網線的麻煩和費用，並且，所述匯集器和所述顯示屏之間通過電力載波實現信息 傳輸。所述電力區域網可以為現有技術使用中的各種網絡類型，簡單地，以基於TCP/IP 協議的乙太網作為優選。本發明解決第二個技術問題所採用的技術方案為一種變電站接地線監測裝置的 監測方法，其特徵在於所述的採集器、匯集器和顯示屏內分別設置有電力載波模塊，該監 測方法包括有如下步驟步驟一所述的採集器、匯集器和顯示屏上電，啟動所述伺服器的後臺管理軟體；步驟二 檢測所述採集器、匯集器和顯示屏的電力載波模塊是否能正常通訊，若 是，則執行下一步驟；若否，則執行中斷，進行故障排查，然後繼續循環本步驟；
步驟三檢測所述匯集器是否與所述後臺管理軟體建立網絡連接，若是，則執行下 一步驟；若否，則重新建立網絡連接並繼續循環本步驟；步驟四所述匯集器執行程序巡檢，所述的採集器掃描所述接地線櫃內各傳感器 發出的開關信號變化並將數據信息傳輸給所述的匯集器；步驟五所述匯集器判斷由所述採集器傳送過來的數據信息是否正確、完整，若 是，則執行下一步驟，若否，則返回步驟四；步驟六所述匯集器將從所述採集器接收的數據信息發送至所述伺服器，並且，該匯集器將接收的所述數據信息傳送至所述顯示屏顯示，然後返回步驟四。與現有技術相比，本發明的優點在於本申請無需對現有的變電站接地線管理系 統進行大規模改建就可以直接使用，整個監測裝置的適應性強，適用範圍廣；在現有的接地 線櫃每個抽屜的底部設置有傳感器，由於抽屜內放入接地線和拿出接地線後，抽屜層板上 的承重大小不同，傳感器根據和層板相抵的彈性件的彈性變形量即可以檢測到接地線的使 用情況，整套設備結構簡單、成本低，推廣價值較高；另外，接地線管理現場和電力區域網建 立連接，使得接地線監測裝置能夠真正實現信息化管理，提高安全生產效率，避免只是憑操 作人員記憶進行操作而出現漏拆接地線的現象，保障了安全生產，有效地杜絕帶接地線合 閘送電事故的發生。
圖1為本發明實施例的系統拓撲圖。圖2為本發明實施例的系統框圖。圖3為本發明實施例的接地線櫃結構示意圖。圖4為本發明實施例的抽屜結構示意圖。圖5為圖4所示抽屜結構的側視圖。圖6為本發明實施例的接地線櫃和採集器的接口連接示意圖。圖7為本發明實施例的系統流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。如圖1 圖6所示，為本發明的一個優選實施例，該接地線監測裝置包括有接地線 櫃1、傳感器2、採集器3、匯集器4、顯示屏5和伺服器6 ；其中，接地線櫃1設置在變電站，本實施例的接地線櫃1整體分為兩層，上層以隔 板作為介質，可存放其他東西，下層為八個能分別獨立拉開而便於實現對接地線分別管理 的抽屜11，抽屜11和接地線櫃1之間通過導軌112連接，每個抽屜11內能存放IOkV規格 的接地線，接地線櫃1在每個抽屜11的面板上設置有光示牌12，接地線櫃1上還設置有節 點端子板和DB9(孔型)接口，用於接地線櫃1內八個傳感器2節點信號的轉接，而接地線 櫃1的背部可拆卸，主要安裝採集模塊和電源，安裝時，接地線櫃1直立放置在變電站的安 全工具室內，與牆的間距大於2cm，接入市電；每個抽屜11內設置有能上下活動的層板111，抽屜11的底板四角分別設置有一 個彈簧7，層板111位於抽屜11底板的上方，每個彈簧7的一端和底板111相連，每個彈簧7的另一端則和抽屜11的層板111底部相連，於是，安裝在抽屜11內並和層板111連接的 彈簧7使得層板111具有始終向上抬起的趨勢，並且，層板111能隨著彈簧7的彈性變形而 上下活動；傳感器2固定設置在抽屜11的底板上，並位於四個彈簧7的中間，該傳感器2的頂部具有一控制開關21，通過抽屜11內彈簧7的形變，能夠觸動傳感器2的控制開關21， 控制開關21在斷開或閉合時會產生一個開關信號，從而顯示當前接地線櫃1內每個抽屜11 中的接地線使用狀態，傳感器2通過接地線櫃1的節點端子板實現信號的輸出和轉接；當抽屜11內放置有接地線時，層板受壓重量增加並下沉碰觸彈簧7，彈簧7在層板 的壓力作用下發生彈性形變，使得層板111的底部下壓到傳感器2的頂部，進而觸發控制開 關21，控制開關21閉合，於是，傳感器2產生一個開關信號；而當抽屜11內的接地線取出 後，層板的負載減輕，彈簧7在彈性回復力的作用下向上抬起層板，層板的底部離開傳感器 2的頂部，使得控制開關21斷開，於是，傳感器2又會產生另一個開關信號；接地線櫃1上 每個抽屜11的光示牌會根據相應傳感器2所產生的開關信號變化而產生指示變化，用戶不 需要打開抽屜11就能夠方便的知道當前抽屜11內是否存放有接地線；抽屜11在側板的背部還設置有一用於監測該抽屜11開閉狀態的插件113，該插件 113的端部具有觸動開關，在抽屜11完全推入的狀態下，插件113的端部和接線地櫃1的 背板相抵，觸動開關閉合，在抽屜11拉出或沒有關好的狀態下，插件113的端部脫離接線地 櫃1的背板，觸動開關斷開，於是，在觸動開關斷開或閉合時插件113也會產生一個相應的 信號並轉換為指示燈的亮滅，用戶在監測接地線使用狀態同時，也能夠同時監測抽屜11的 復位狀態，保證接地線在使用前後抽屜11能夠被關閉到位。本實施例中，採集器3能夠採集並存儲每一傳感器2發送的開關信號，採集器3安 裝在接地線櫃內，為了保證採集器安裝穩定性的工作可靠性，可以將採集器3安裝在接地 線櫃的上方，採集器3上設置有狀態指示燈和控制DIP開關面板，採集器3和接地線櫃之間 採用DB9連接口連接，採集器3的電源取自接地線櫃，接地線櫃的八個開關量節點與一個信 號共地節點分別連接該接地線櫃DB9 (孔型)接口的9針上，具體的連接方法如圖6所示 一號開關量節點①連接DB9(孔型)接口的5針腳；二號開關量節點②連接DB9(針形)接 口 31的4針腳；三號開關量節點③連接DB9(針形)接口 31的3針腳；四號開關量節點④ 連接DB9 (針形)接口 31的2針腳；五號開關量節點⑤連接DB9 (針形)接口 31的1針腳； 六號開關量節點⑥連接DB9 (針形)接口 31的9針腳；七號開關量節點⑦連接DB9 (針形) 接口 31的8針腳；八號開關量節點⑧連接DB9(針形)接口 31的7針腳；信號共地節點連 接DB9 (針形)接口 31的6針腳；採集器3上則採用DB9 (針形)接口 31與接地線櫃1的 DB9(孔型)接口對接。匯集器4和採集器3之間運動電力載波技術，通過變電站內的三相四線弱電線連 接來實現相互之間的信號傳輸，並且在匯集器4和採集器3內分別設置有電力載波模塊，匯 集器4可以通過螺釘固定在牆面上或平放在屏櫃中，具體視現場情況而定；匯集器4上設置有多組LED指示燈，這些指示燈的功能包括有1、故障指示燈常 亮表示後臺管理軟體脫機，匯集器4脫機，接地線櫃1脫機；正常情況不亮。II、四組接地 線櫃指示燈如果接地線櫃脫機時，對應的指示燈亮；正常情況約5秒閃亮一次。III、顯示 屏指示燈如果顯示屏脫機，指示燈亮；正常情況不亮。IV、區域網指示燈如區域網(伺服器)脫機，指示燈亮；正常情況約3秒閃亮一次。V、電力載波指示燈如果匯集器4中的電力載波模塊與接地線櫃裡的電力載波模塊無法通訊，指示燈亮；正常情況不亮。匯集器4和顯示屏5之間也是運用電力載波技術，並通過三相四線的弱電線連接 來實現數據傳輸，顯示屏5內同樣設置有電力載波模塊，顯示屏5能夠顯示接地線櫃1內相 應接地線的當前使用狀態；匯集器4還提供有乙太網接口，能夠接入電力區域網，電力區域網為基於TCP/IP 協議的乙太網，匯集器4通過區域網能夠和電力局內的伺服器6實現通訊，伺服器6上安裝 有資料庫和後臺管理軟體，伺服器6能夠實現對接地線使用狀態的記錄、統計和管理。如圖7所示，為本實施例的系統流程圖，該接地線監測裝置通過以下步驟實現對 接地線使用狀態的監測步驟一首先給採集器3、匯集器4和顯示屏5分別上電，並啟動伺服器6的後臺 管理軟體；步驟二 為保證採集器3和匯集器4之間、匯集器4和顯示屏5之間能夠順利進行 數據傳輸，檢測採集器3、匯集器4和顯示屏5各自的電力載波模塊是否能正常通訊，若是， 則執行下一步驟；若否，則執行中斷，進行故障排查後，然後繼續循環本步驟；步驟三檢測匯集器4是否與後臺管理軟體建立網絡通訊連接，後臺軟體啟動後， 程序自動監聽網絡埠，如有從遠方變電站的匯集器4發來的連接請求，則執行下一步驟； 若否，重新建立網絡連接，程序繼續監聽連接請求，繼續循環本步驟；步驟四匯集器4執行程序巡檢，採集器3掃描接地線櫃內各傳感器2發出的開關 信號變化並通過電力線運用電力載波技術將數據信息傳輸給匯集器4 ；步驟五為避免數據傳輸過程中的幹擾、信息丟失和數據損壞，匯集器4在接收 到採集器3傳動過來的數據信息後要判斷該數據信息是否正確、完整，若是，則執行下一步 驟，若否，則返回步驟四；步驟六匯集器4將從採集器3接收的數據信息通過區域網發送至伺服器6，服 務器6接收對應的變電站的當前接地線初始數據和記錄數據，為確保數據的完整性和準確 性，伺服器6同樣可以進行對數據是否完整、正確的驗證和判斷；並且，該匯集器4還將接收 的數據信息通過電力載波傳送至顯示屏5顯示，然後，匯集器4繼續進行程序巡檢，重新返 回步驟四。其中，當接地線從抽屜11中取出，或者是將接地線放入抽屜11內時，傳感器2感 通過彈簧7形變能夠發出相應的開關信號，這個開關信號需要持續3秒有效，也就是說，當 層板下的傳感器2 —直受壓持續3秒，或層板下的傳感器2脫離層板底部持續3秒，採集器 3才會確認該信號量有效，進而對抽屜11內是否有接地線做出判斷，這樣能夠有效地防止 因為誤操作(如僅僅是移動接地線在層板內的位置或者拉錯抽屜)而引起監測裝置的錯誤 判斷，減小外界幹擾對系統的影響，保證裝置工作的可靠性。另外，顯示屏5上電後進行初始化，並在初始化後接收匯集器4發送的顯示數據， 若顯示屏5收到匯集器4發送的數據信息，則通過型號為DMllC的8通道恆流驅動晶片對 數據進行顯示，若數據接收失敗，則顯示器等待幾秒後繼續進行初始化，設定再次初始化的 等待時間是為了防止顯示器在工作中連續刷屏，影響顯示器的性能，等待時間的長短可以 根據顯示器本身的硬體條件和工作需要進行適當的調整。
權利要求
一種變電站接地線監測裝置，包括有設置在變電站的接地線櫃，該接地線櫃具有多個相互獨立且內置有接地線的抽屜，其特徵在於所述抽屜內設置有能上下活動的層板，該層板的下方設置有彈性件，該彈性件使得所述層板具有始終向上抬起的趨勢；其中，所述的變電站接地線監測裝置還包括有傳感器，設置在每一所述抽屜的層板下方，該傳感器能感應所述彈性件的形變量並在該彈性件的形變量發生變化的狀態下發出開關信號；採集器，設置在所述接地線櫃內，所述的採集器和所述傳感器電連接，該採集器採集並存儲每一所述傳感器發送的所述開關信號；匯集器，與所述採集器電連接並實現和該採集器的信息傳輸；顯示屏，與所述匯集器電連接並實現和該匯集器的信息傳輸，該顯示屏用於顯示所述接地線櫃內相應接地線的當前使用狀態；以及伺服器，安裝有資料庫和後臺管理軟體，用於實現對所述接地線使用狀態的記錄、統計和管理，該伺服器通過電力區域網和所述匯集器網絡連接。
2.根據權利要求1所述的變電站接地線監測裝置，其特徵在於所述的彈性件為彈簧， 所述抽屜在底板的四角分別設置有一個所述的彈簧，所述層板設置在所述抽屜底板的上 方，並且，每一所述彈簧的一端和所述底板相連，該彈簧的另一端和所述抽屜的層板底部相 連，所述的傳感器固定設置在所述抽屜的底板上，該傳感器的頂部具有一控制開關，在所述 抽屜的層板和所述傳感器頂部相抵的狀態下，所述控制開關閉合，在所述抽屜的層板脫離 所述傳感器頂部的狀態下，所述控制開關斷開。
3.根據權利要求2所述的變電站接地線監測裝置，其特徵在於所述的抽屜上還設置 有一用於監測該抽屜開閉狀態的觸動開關，所述的觸動開關固定在所述抽屜後側板的背 部，在所述抽屜完全推入的狀態下，所述觸動開關和所述接線地櫃的背板相抵，該觸動開關 閉合，在所述抽屜拉出的狀態下，所述觸動開關脫離所述接線地櫃的背板，該觸動開關斷 開。
4.根據權利要求1所述的變電站接地線監測裝置，其特徵在於所述採集器和所述匯 集器之間通過電力線相連，並且，所述採集器和所述匯集器之間通過電力載波實現信息傳輸。
5.根據權利要求1所述的變電站接地線監測裝置，其特徵在於所述匯集器和所述顯 示屏之間通過電力線相連，並且，所述匯集器和所述顯示屏之間通過電力載波實現信息傳輸。
6.根據權利要求1所述的變電站接地線監測裝置，其特徵在於所述電力區域網為基 於TCP/IP協議的乙太網。
7.一種採用如權利要求1 6中任一權利要求所述的變電站接地線監測裝置的監測方 法，其特徵在於所述的採集器、匯集器和顯示屏內分別設置有電力載波模塊，該監測方法 包括有如下步驟步驟一所述的採集器、匯集器和顯示屏上電，啟動所述伺服器的後臺管理軟體；步驟二 檢測所述採集器、匯集器和顯示屏的電力載波模塊是否能正常通訊，若是，則 執行下一步驟；若否，則執行中斷，進行故障排查，然後繼續循環本步驟；步驟三檢測所述匯集器是否與所述後臺管理軟體建立網絡連接，若是，則執行下一步驟；若否，則重新建立網絡連接並繼續循環本步驟；步驟四所述匯集器執行程序巡檢，所述的採集器掃描所述接地線櫃內各傳感器發出 的開關信號變化並將數據信息傳輸給所述的匯集器；步驟五所述匯集器判斷由所述採集器傳送過來的數據信息是否正確、完整，若是，則執行下一步驟，若否，則返回步驟四；步驟六所述匯集器將從所述採集器接收的數據信息發送至所述伺服器，並且，該匯集 器將接收的所述數據信息傳送至所述顯示屏顯示，然後返回步驟四。
全文摘要
一種變電站接地線監測裝置，包括具有多個獨立抽屜的接地線櫃，其特徵在於抽屜內有層板，層板下方有彈性件，每一抽屜層板下方有感應彈性件的形變量並發出開關信號的傳感器；設置在接地線櫃內採集器，和傳感器電連接，採集並存儲每一傳感器發送的開關信號；與採集器電連接並實現和採集器的信息傳輸的匯集器；與匯集器電連接並實現和該匯集器的信息傳輸的顯示屏；以及伺服器，安裝有資料庫和後臺管理軟體，通過電力區域網和匯集器網絡連接。與現有技術相比，本發明的優點在於整套設備結構簡單、成本低，推廣價值較高；能夠真正實現信息化管理，提高安全生產效率，有效地杜絕帶接地線合閘送電事故的發生。
文檔編號H02B1/24GK101820139SQ20101014572
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月8日 優先權日2010年4月8日
發明者嚴浩軍, 烏天明, 孫林軍, 方偉, 王彬栩, 王漢傑, 蘇建華, 鄭志堅 申請人:寧波電業局;寧波永耀信息科技有限公司