水電站接地線智能跟蹤系統(tǒng)

夏艷冰

（國網(wǎng)福建水口集團(tuán)發(fā)電有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

我國傳統(tǒng)的水電站接地線主要為人工管理，整體的工作模式具有很大的局限性，無法實(shí)現(xiàn)對接地線運(yùn)行情況和使用情況的全面掌握，并且在管理過程中很容易出現(xiàn)故障問題，整體的管理工作很容易出現(xiàn)信息錯(cuò)誤和信息不現(xiàn)實(shí)的情況，使得相應(yīng)的管理人員和技術(shù)人員工作效率和質(zhì)量降低，對于水電站接地線中的各種問題和故障無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確處理，使得水電站的安全和穩(wěn)定出現(xiàn)問題。因此，應(yīng)用水電站接地線智能跟蹤系統(tǒng)勢在必行。

1 應(yīng)用水電站接地線智能跟蹤系統(tǒng)的重要性

水電站接地線智能跟蹤系統(tǒng)能夠?qū)ΜF(xiàn)場接地線使用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測，顯示裝設(shè)位置，運(yùn)行人員可以使用該系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)有的“五防”系統(tǒng)對接地線調(diào)取、裝設(shè)、拆除、存放過程進(jìn)行環(huán)節(jié)管控，以提高運(yùn)行人員停復(fù)役電氣設(shè)備安全性。水電站接地線智能跟蹤系統(tǒng)可以結(jié)合工作票管理制度和現(xiàn)有的“五防”系統(tǒng)，提高工作效率。該系統(tǒng)能夠?qū)⒐ぷ鹘拥鼐€“實(shí)時(shí)在線”，使安全管理部門實(shí)時(shí)了解施工進(jìn)度與安全措施執(zhí)行情況，掌握接地線位置情況，實(shí)時(shí)監(jiān)督電力接地線掛接合規(guī)性，將大大提高電氣設(shè)備停復(fù)役工作效率。

2 水電站接地線智能跟蹤系統(tǒng)的具體應(yīng)用

水電廠接地線主要使用地點(diǎn)在廠用電、廠用變和站用變上，而這些都在獨(dú)立封閉房間內(nèi)，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用RFID、ZigBee和移動融合通信技術(shù)，設(shè)計(jì)新型水電站接地線智能跟蹤系統(tǒng)，分上位機(jī)終端、傳輸端和現(xiàn)場末端3層構(gòu)架。

上位機(jī)終端利用傳輸端傳來的信息，管理人員和運(yùn)行人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控接地線的使用情況和實(shí)時(shí)位置，建立工作現(xiàn)場與安全管理人員的橋梁，擴(kuò)展維護(hù)系統(tǒng)內(nèi)容。傳輸端，采用利用RFID和ZigBee融合技術(shù)、移動和ZigBee異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)技術(shù)相結(jié)合設(shè)計(jì)方案，可在封閉房間的廠用電、廠用變、站用變及接地線存放柜等房間級之間傳輸接地線的使用情況和實(shí)時(shí)位置?，F(xiàn)場末端是將電子標(biāo)簽與接地線相結(jié)合，電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)包括RFID Tag模塊和zigBee模塊，通過RFID Tag模塊與ZigBee模塊相互配合，能夠?qū)崿F(xiàn)更精確的區(qū)域定位和房間級定位，上傳接地線的使用情況和實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)給系統(tǒng)上位機(jī)終端。

水電站接地線智能跟蹤系統(tǒng)應(yīng)用射頻識別（RFID）技術(shù)，由接地線專用電子標(biāo)簽、固定式電子標(biāo)簽讀寫器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、中間件軟件、應(yīng)用軟件等部分組成。系統(tǒng)通過對接地線加裝專用RFID電子標(biāo)簽，在電子標(biāo)簽內(nèi)部存儲接地線的屬性信息（如：型號、編號等），應(yīng)用電子標(biāo)簽讀寫器對電子標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作來實(shí)現(xiàn)對接地線的自動識別和信息處理。同時(shí)結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)接地線的出入庫管理、使用日志管理、查詢統(tǒng)計(jì)的自動化，實(shí)現(xiàn)接地線在存放處和使用過程的安全監(jiān)控。在接地線不影響使用的地方加裝無源RFID電子標(biāo)簽，RFID電子標(biāo)簽有該接地線的長度、截面積、電壓等級，使用周期等數(shù)據(jù)。每一個(gè)RFID電子標(biāo)簽有數(shù)字ID對應(yīng)每組接地線編號，保障了在眾多接地線中的唯一性。使用周期時(shí)限到期，終端能提前自動提示要到期的接地線編號，提醒管理人員檢查，方便管理人員統(tǒng)一監(jiān)管所有的接地線使用周期。接地線存放處裝設(shè)有源讀卡器，可以實(shí)現(xiàn)對存、取接地線進(jìn)行非接觸式信息采集上傳到智能跟蹤平臺，并對接地線存、取、監(jiān)管一體化智能管理。在使用地點(diǎn)裝設(shè)有源讀卡器，當(dāng)帶有RFID電子標(biāo)簽接地線進(jìn)入使用地點(diǎn)時(shí)就能定位，實(shí)時(shí)跟蹤該接地線是否在正確的地點(diǎn)使用，使用的時(shí)間、地點(diǎn)會及時(shí)上傳智能跟蹤平臺，平臺可以全面展示出使用接地線的全景信息。若接地線型號不適用于使用區(qū)域時(shí)或者在錯(cuò)誤的區(qū)域使用接地線時(shí)，裝設(shè)的有源讀卡器和智能跟蹤系統(tǒng)可發(fā)出告警信號，保障接地線使用準(zhǔn)確性、安全性。

3 系統(tǒng)的技術(shù)支持和總體設(shè)計(jì)

3.1 技術(shù)支持

利用RFID、ZigBee、移動通信技術(shù)等技術(shù)相融合設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)房間級的定化，滿足水電廠內(nèi)傳輸信號“遠(yuǎn)”“近”技術(shù)可擴(kuò)展、組網(wǎng)靈活、安全可靠的需求，適合在獨(dú)立的封閉房間內(nèi)廠用電、廠用變、站用變及接地線存放柜的接地線定位。

3.2 總體設(shè)計(jì)

3.2.1 接地線實(shí)時(shí)定位

根據(jù)水電廠接地線存放處和使用處實(shí)際分布情況，把RFID、ZigBee、移動通信技術(shù)等技術(shù)融合布置于信號傳輸端，傳輸過程分成兩個(gè)部分，一是傳輸端與現(xiàn)地末端采用RFID和ZigBee融合技術(shù)，準(zhǔn)確定位和傳輸接地線的使用情況；二是傳輸端至上位機(jī)通過移動和ZigBee異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)無線傳感網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)技術(shù)，將接地線位置信息遠(yuǎn)距離上傳到上位機(jī)終端。管理人員和運(yùn)行人員便能水電站接地線智能跟蹤系統(tǒng)終端上直觀地看到接地線的使用情況和實(shí)時(shí)位置，實(shí)現(xiàn)接地線信息暢通。

3.2.2 智能識別功能

首先在接地線上加裝無源RFID電子標(biāo)簽，接地線上的無源RFID電子標(biāo)簽包含著接地線的編號、長度、截面積，使用區(qū)域等信息，接地線存儲柜裝設(shè)讀卡器，智能自動記錄存儲柜內(nèi)接地線數(shù)量，取用時(shí)間、歸還時(shí)間。其次在接地線使用區(qū)域裝設(shè)帶報(bào)警功能的讀卡器，當(dāng)接地線進(jìn)入使用區(qū)域，讀卡器識別接地線所帶的RFID電子標(biāo)簽，智能辨識接地線的型號是否符合使用區(qū)域或者當(dāng)所取接地線是否進(jìn)入錯(cuò)誤的使用區(qū)域。若不符合，讀卡器報(bào)警告知并上傳終端提醒。若符合，讀卡器便記錄使用時(shí)間并發(fā)送地點(diǎn)信息上傳終端。

3.2.3 后臺操作

終端設(shè)置中控值班室和廠房值班室兩處，互為備用。兩臺終端同時(shí)共享信息，在中控值班室分機(jī)，可以方便管理人員和運(yùn)行人員在值班室直觀地得到接地線的全景信息。運(yùn)行人員可以便捷準(zhǔn)確地選取所需接地線，管理人員可通過終端編輯權(quán)限、接地線及其使用區(qū)域信息更新等操作[1]。

4 水電站接地線智能跟蹤系統(tǒng)的功能

4.1 實(shí)時(shí)定位

利用RFID、ZigBee、移動通信技術(shù)等技術(shù)相融，實(shí)現(xiàn)房間級的定位。在總體布置圖上，用戶能準(zhǔn)確定位接地線所在位置，了解接地線庫存情況和接地線使用區(qū)域，一覽接地線概況。

4.2 接地線調(diào)取、歸還準(zhǔn)確、便捷

使用者調(diào)取接地線時(shí)，系統(tǒng)能在適用區(qū)域顯示出可適用的接地線編號，不必人工查閱，調(diào)取準(zhǔn)確快捷。歸還時(shí)接地線時(shí)，系統(tǒng)也能及記錄編號、時(shí)間、使用區(qū)域，有效避免人工記錄信息錯(cuò)誤率高。

4.3 接地線監(jiān)管及時(shí)性

及時(shí)記錄接地線編號、提取時(shí)間和歸還時(shí)間，能提前自動提示要使用周期到期的接地線編號，提醒管理人員檢查，具有歷史查詢功能，可以回溯查詢接地線使用情況，方便管理人員對管理區(qū)域所有接地線的監(jiān)管。

4.4 安全性

通過系統(tǒng)，錄入接地線常用的設(shè)備區(qū)域，將與使用區(qū)域相匹配的接地線編號相對應(yīng)。當(dāng)接地線進(jìn)入非使用區(qū)域時(shí)發(fā)出告警信號，防止誤入進(jìn)入帶電間隔，當(dāng)取用接地線的截面積、長度等型號與使用區(qū)域要求不匹配時(shí)發(fā)出告警，提醒使用調(diào)取正確型號的接地線。

4.5 后臺管理的擴(kuò)展性

管理人員可以添加或刪除接地線信息和接地線常用地點(diǎn)，增加或注銷過期使用人的權(quán)限，提高安全監(jiān)管力度[2]。

5 水電站接地線智能跟蹤系統(tǒng)的發(fā)展方向

接地線智能跟蹤系統(tǒng)進(jìn)一步展示出電站使用接地線的全景信息，能更精確地獲取接地線使用時(shí)間，立體化全面展現(xiàn)接地線使用地點(diǎn)，管理人員對接地線使用情況一目了然。為運(yùn)行人員和管理人員提供更全面、完整和精細(xì)的接地線使用情況圖。接地線智能跟蹤系統(tǒng)能快速地選出適用的接地線，提高接地線使用效率。使用接地時(shí)，只需在系統(tǒng)查看就能快速準(zhǔn)確地找到使用地點(diǎn)適用的接地線，提高運(yùn)行人員工作效率。接地線智能跟蹤系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控接地線使用過程，有效提高接地線的使用安全性。接地線智能跟蹤系統(tǒng)建立起管理人員、使用者、接地線之間的關(guān)系。管理人員通過該系統(tǒng)可以更全面地了解接地線的使用周期，安排接地線送檢，及時(shí)注銷過期使用者權(quán)限，提高接地線使用的可靠性。接地線智能跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用將來與其他電力智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接駁，在水電廠全面實(shí)現(xiàn)智能化安全管理體系[3]。

6 結(jié)語

為了保證水電站的穩(wěn)定運(yùn)行，提高管理工作和效率，水電站要加強(qiáng)對信息化技術(shù)的應(yīng)用，做到與時(shí)俱進(jìn)，制定水電站接地線智能跟蹤系統(tǒng)，保證整體現(xiàn)場工作的安全性和順利開展。