张纪伟，曹建梅，施亚林，戴昭

（1.济南供电公司，山东济南250012；2.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东济南250002）

红外对射技术在临时接地线闭锁装置中的应用

张纪伟1，曹建梅2，施亚林1，戴昭1

（1.济南供电公司，山东济南250012；2.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东济南250002）

当前很多变电站防误闭锁装置很难对临时接地线进行有效管理，原因主要是临时接地线信号未能有效采集，因此，通过对接地线的接地端加装信号采集装置有重要意义。论述了采用红外对射技术拾取临时接地线装拆信号的优点，认为红外对射技术有效采集了接地线装拆信号，并进一步应用于计算机管理系统。

临时接地线；红外对射技术；闭锁装置

0 引言

随着电力设施的发展，微机防误技术在变电站中得到了广泛应用，大多变电站也进行了技术改进，加装或改造微机五防系统［1-2］。而五防系统一般不与计算机管理系统直接连接，从而容易造成事故隐患［3］。临时接地线隶属于五防管理系统，是保证电力工作人员人身安全的生命线，装拆接地线的操作是电气操作中危险性较大的操作，一旦发生事故将导致严重后果［4-5］。因此，如何提高现场接地线实时状态的监控率，是一直在探索和解决的问题。

许多学者提出了关于临时接地线的管理措施。张占龙等人提出的“变电站接地状态电子管理显示系统”，管理软件根据液晶显示（LCD）屏上接地标示牌给上和取下的状态，自动统计现场已装设接地线和接地开关的数量，显示在发光二极管（LED）屏上，起到了显示和提示作用［6］。张占龙等人还提出利用条形码编码识别、通用分组无线电业务（GPRS）无线传输、全球定位系统（GPS）卫星定位技术，建立了融合基础数据管理、警示信号显示、临时接地线工具管理功能的管理平台［7］。张海龙等人提出一种基于GSM网络技术、单片机技术、自动控制技术和计算机技术于一体的研究方案，利用功能强大的软件开发平台，研发出一套可移动地线防误管理系统。根据以上几位学者的研究可以看出，人们在试图拾取接地线的装拆信号以达到防误闭锁的目的［8］。

基于对前人研究的深入分析，提出利用红外对射技术拾取临时接地线装拆信号的方法，论述了该方法的有利条件，得出利用红外对射技术可以有效拾取临时接地线的装拆信号，并能通过计算机进行有效地闭锁控制。

1 临时接地线闭锁装置

选取接地桩作为临时接地线装拆信号的拾取点，并加以改造。如图1所示，在接地桩的中心位置安装红外对射装置的发射管和接收管，形成红外对射信号的拾取点。当临时接地线的接地棒插入接地桩时，发射管与接收管之间的通路便被阻挡，此时对射装置的信号线自动获取到接地线已经插入。正常状态时，发射管与接收管之间的通路畅通，便会得出接地线未插入的信号。利用此方法，很容易得到临时接地线装拆信号。

图1 临时接地线闭锁装置

1.1 临时接地线闭锁装置的设计

红外对射装置采用的红外对射传感器型号为RAD20CM，该传感器尺寸较小，适合现场设备的固定和安装，在接地桩的中间两端密封传感器的发射极和接收极，当接地极插入接地桩后，其红外感应装置自动感应并产生接地线接地信号。该信号的提取是通过对射式光电开关拾取。接收和发射装置的设计基于层次型软硬件体系结构设计，将多个软硬件层作为系统的基本构造元素，每个软件层都支持上一个软硬件层级，同时又对下一个软硬件层级进行补充完善，形成层层叠加的拓扑结构，实现各层级之间的交互，对不同层级之间起到约束和规范作用。

1.2 临时接地线闭锁装置的实现

电路主要由红外对射发射电路、红外对射接收电路、可编程逻辑顺序处理电路、信号传输电路和电源电路组成。其中装置内部设置多谐振荡器，以保障电平的正常输出。另外，就地可设置现场信号放大器以连接扩音器或蜂鸣器，当近距离有人员靠近该装置时，产生告警，保障人员的人身安全。

1.3 临时接地线闭锁装置的高电压防护功能

接地极通常会释放大量的电流，并伴随瞬间高电压，安装在接地桩上的红外装置容易产生瞬间高电压并损坏。因此，应当设置高电压防护装置［9］（图2）。装置利用法拉第等电位电笼的原理，在红外装置的传感器外层包裹除引出线以外全封闭的等电位装置，以有效保护红外装置免受高电压的损坏。

图2 高电压防护装置

2 信号传输过程

临时接地线装拆信号传输由接地装置和SCADA系统及其传输通道组成，如图3所示。接地线装拆信号经红外对射点拾取，通过通信通道传输至计算机服务器系统。该装拆信号可经SCADA系统调用，这样临时接地线的装拆信号可与开关等设备形成有效的防误闭锁机制。因此，该装置可以有效的防止带地线误操作等恶性事故的发生。

图3 临时接地线装拆信号传输过程

2.1 红外信号传输模块的设计

红外信号发送传输模块的微控制器单元采用CYGNAL公司生产的C8051F020单片机芯片［10］，芯片完全集成了单片机的混合信号处理系统。单片机将该串行信号以波长为950 nm的红外光束发出，并转换成低电平产生载波信号，该信号实行自动闭环校验。校验后的信号传送至SCADA系统的上位机，上位机自动比对该信号与标准值之间的差别，以判断传感器上的检测信号是否准确，当该信号对比不准确时，上位机自动下达校准指令，单片机进行重新采集，并进一步校验，以达到确认信号的目的。当信号校验准确，并核实无误后，上位机产生接地线已插入的信号，并形成有效的防误闭锁信号。当接地极从接地桩拔出以后，红外对射传感器发现红外信号，并产生高电平载波信号，进行自动校验，上位机进一步核实信号的准确性，核实无误后发出接地极已拨出的信号，解除闭锁。

3 临时接地线闭锁装置的优越性

节省投资。仅在原接地桩位置进行改善，无需外加设备和复杂的信号处理模块，节省占地面积和投资。

工作效率提升。直接利用上位机进行操作，无需另加五防微机等操作装置，减少操作步骤，节省操作时间，大幅提升了工作效率。

管理水平提高。利用综合自动化系统对接地线的装拆信号进行闭锁管理，可使调度管理人员迅速掌握现场接地装置的当前状况，有效提高电网管理水平。

安全水平加强。利用该装置，接地线有效闭锁，防止了恶性事故的发生，运行、检修人员的生命安全得到了保障。

4 结语

临时地线闭锁装置实现了临时地线的有效管理，并经SCADA系统调用，对临时接地线的装拆信号进行拾取，确保临时接地线的有效管理，从而改变了涉及临时接地线使用时操作步骤繁琐的行业现状，消除了人为疏忽造成的恶性事故隐患，大幅提升了临时接地线的安全使用水平。

［1］艾抗，曹增功.无人值班变电站设计要求及应用［J］.山东电力技术，2005（5）：11-14.

［2］潘东明.临时接地线管理系统在变电站的技术应用［J］.电子科技，2012，25（12）：125-126.

［3］闫风洁，李辛庚.电力接地网腐蚀与防护技术的进展［J］.山东电力技术，2007（1）：9-13.

［4］马杰，李磊.基于故障信息的高阻接地故障辨识与定位方法［J］.电力系统保护与控制，2013，41（11）：74-78.

［5］张春旭，李明.外护套环流及接地不良对电力电缆的影响分析［J］.山东电力技术，2009（2）：6-9.

［6］张占龙.变电站接地状态电子管理显示系统［J］.电力系统自动化，2006，30（24）：88-90.

［7］张占龙.线路检修及接地线状态监视预警系统［J］.电力系统自动化，2009，33（16）：112-115.

［8］张海龙.配网中可移动地线防误管理系统的研究［J］.低压电器，2008（15）：33-41.

［9］粘来娥，黄同宇，吴萌萌.接地系统工程设计［J］.山东电力技术，2007（2）：63-68.

［10］王雪松，田慕琴，邢倩.红外信号发送模块设计及其在煤矿气体传感器调校中的应用［J］.工矿自动化，2012（7）：76-79.

Application of Infrared Technology in Temporary Grounding Wire Locking Device

At present，substation operation locking device is difficult to manage the temporary grounding wire.The main reason is that the temporary grounding signal has failed to be effectively collected.Therefore，the grounding end of the ground wire with signal acquisition device is important.This paper discusses the advantages of using infrared technology to pick up the signal of temporary grounding wire.It is told that infrared technology picks the signal of the grounding wire，and further be used in computer management system.

temporary grounding wire；infrared technology；locking device

TM862

：A

：1007－9904（2014）03－0044－02

2014-02-11

张纪伟（1983—），男，博士，工程师，从事电力生产及运营监测业务；曹建梅（1986—），女，硕士，从事电源技术工作；

施亚林（1968—），男，硕士，高级工程师，从事电力运营监测管理工作；

戴昭（1973—），男，硕士，高级工程师，从事电力生产及运营监测业务。