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如何設計一款可視化監測大電網停電檢修裝置?

文章來源:穩壓電源公司,時間:2019-08-29 09:07    點擊量:

一種在能源互聯網背景下的大電網停電檢修新思路,具有操作性強、工作效率高等特點。設計了一種涉及輸電線路檢修時的接地保護工具領域的新裝置,實現了大電網輸電線路檢修接地線及其挂接方法上的創新。
 
新裝置在GPS通信的基礎上,使用壓力傳感器感知接地線狀态,采用可視化系統采集現場照片,實現可視化管理,為能源互聯網背景下大電網停電檢修提供了一定的技術支持。
 
 
電能作為高效清潔的終端能源形式,決定了以特高壓電網為基礎的跨國互聯電網成為未來全球能源互聯網發展的趨勢之一。如何在跨國輸電網進行常規的線路停電檢修工作是亟需解決的問題。
 
目前,線路工作中接地工具以接地線為主,但其結構單一,然而在多個作業現場以及多個工作組同時工作時,對于多個接地點的管控多采用溝通交流的方式實現,并沒有統一客觀的設備輔助工作人員進行集中管控,尤其是多個資産方共同管理的輸電線路以及例如漠河等地區的跨國、跨省等局部區域接地工作時,接地線的風險管控顯得尤為重要和棘手。
 
由于線路分支接地點多,涉及供配用等多家單位,接地信息較為繁雜,而現有的接地工具不能提供全面可靠的信息源,因此容易發生檢修人員誤登帶電杆塔或帶接地線送電的事故。
 
挂接地線是保護工作人員在工作地點防止突然來電的可靠安全措施,在全球能源互聯的大背景下,國際互聯甚至洲際互聯,國内外學者尚未研究共管地區的停電檢修策略。
 
本文提出了一種在能源互聯網背景下的大電網停電檢修的新思路,為避免因現場各級單位之間信息傳輸産生的時間延誤及可能産生的信息誤報,設計了一種涉及輸電線路檢修時的接地保護工具領域的新裝置,采用了可視化監測的設計,利用GPS傳輸位置信息,采用可視化系統采集現場作業圖像,使用壓力傳感器感知接地線狀态。
 
1  全球能源互聯網下大電網模型
 
全球範圍内的能源需求與資源分布呈現逆向分布的趨勢。能源互聯網融合了當下互聯網理念,旨在構造一種能源體系使得能源能像互聯網中的信息一樣,任何合法主體都能夠自由地接入和分享。多個供電方參與的電力市場,可以為用戶提供更優質的供電服務,各個供電方在統一的信息交互平台上進行電價撮合,達到電能最高效的優化配置。某區域内的大電網示意圖如圖1所示。
 
如何設計一款可視化監測大電網停電檢修裝置?
圖1  大電網結構示意圖
 
2  信息交互
 
通過可視化監測裝置,既能夠實現各個工作現場的監控通信,而且能夠針對畫面顯示不同情況判斷其所處工作狀态的不同,從而保證下一步工作是否能夠繼續進行。
 
本裝置的信息交互系統如圖2所示。在進行裝置接地線的懸挂前,首先将現場遙控終端開啟,确保工程調度、對方檢修接地線挂設現場能夠順利接收到信号。此處我們選擇使用多台連接到區域互聯網設備的終端進行信号的傳輸,使用TD-SCDMA标準,确保信号的流暢和通信質量。
 
由于在此處涉及到相關私密問題,因此決定使用區域互聯網設備作為信号傳輸載體,将信号進行相應加密後再發送出去,保證了信息的安全性。
 
同時,全部設備都安裝有GPS定位模塊,對雙方設備進行精确定位,确保監測設備确已到達檢修設備方位。懸挂接地線時候的位置都能夠在三方平台上進行實時顯示,對登塔作業人員形成多重防護,也提高了雙方人員檢修的效率。
 
在接地線的線夾處還設有壓力傳感裝置,該裝置内置于接地裝置的操作杆内,探頭在線夾内側,并且通過2.4G無線模塊與塔下監測裝置進行信息的傳輸。2.4G通信模塊具有開機自動掃描對碼功能,使用免申請ISM頻道,确保連接迅速準确。
 
如何設計一款可視化監測大電網停電檢修裝置?
圖2  各供電方之間信息交互示意圖
 
在使用時,當壓力傳感器檢測到持續、穩定的壓力變化時,即認定接地線已經懸挂完成,則啟動無線模塊進行信息的傳輸,當監測裝置接收到信号後,對信号進行相應編碼和加密,與圖像編碼一同發送至調度和對方檢測裝置中,在三方屏幕上進行顯示。
 
通過本裝置的使用,将多重檢測手段集成到一起,共同保證了接地線挂設完畢的信息能夠被對方人員識别到,從而為接下來的工作打好基礎。同時,通過視頻監控以及北鬥定位,确保了工作現場的正确性和工作過程的準确性,保證了工作效率。在雙方互視的前提下,發生錯誤懸挂接地線、懸挂時機錯誤、懸挂位置錯誤的可能性就大大降低,這将極大地提高跨國檢修作業的安全性和效率。
 
3  大電網停電檢修可視化監測裝置
 
裝設接地線是為了保護電氣檢修操作人員過程中的安全,是保證線路檢修的重要技術措施,如果地線裝設位置不對,則起不到保護作業人員的作用;同時,如果發生帶地線送電,會産生接地故障等惡性事故。
 
3.1  裝置技術方案
 
本裝置技術方案:設計了一種涉及輸電線路檢修時的接地保護工具領域的新裝置,采用了可視化監測的設計,利用GPS傳輸位置信息,采用可視化系統采集現場作業圖像,使用壓力傳感器感知接地線狀态,避免人工操作時的不便和安全隐患,同時提高現場操作的管控力度。輸電線路檢修時挂接、拆除接地線工作流程如圖3、圖4所示。
 
本裝置與現有技術比較,具有如下優點:
 
1)本裝置安裝的GPS信息收發裝置,可以使得各個跨國、網、省等的工作負責人在各自的安監系統中監視接地工具的使用情況。現場操作人員通過GPS信息收發裝置,将接地信息共享,從而杜絕了帶電挂接地線、帶地刀送電的情況,保證了現場運檢人員的人身安全。
 
如何設計一款可視化監測大電網停電檢修裝置?
圖3  挂接地線工作流程示意圖
 
如何設計一款可視化監測大電網停電檢修裝置?
圖4  拆接地線工作流程示意圖
 
2)本裝置的導線端線夾采用了倒挂鈎,倒挂鈎可以滿足因為現場天氣、設備運行狀态各有不同導緻的杆塔角度不同和風偏帶來的挂接難題。
 
3)本裝置在挂接處線夾增加了磁鐵片,可以保證接地線在使用過程中抵抗一定的風力,同時在懸挂地線過程中加快懸挂速度,提高挂接成功率。
 
4)通過上述優化,可以降低操作人的勞動強度,提高操作效率,為安全生産保駕護航。
 
3.2  裝置硬件設計
 
本裝置的GPS信息收發裝置可以為安監平台提供精确的操作位置信息,同時可以為各方共享接地線使用情況,檢修人員和運行人員可以實時跟蹤接地總信号,對多個不同地點和工作組下達操作命令,避免誤挂誤拆接地線和帶地線送電的事故發生。輸電線路檢修接地線結構示意圖如圖5所示。
 
如何設計一款可視化監測大電網停電檢修裝置?
圖5  輸電線路檢修接地線結構示意圖
 
3.3  裝置通信設計
 
GPS信息收發裝置的電氣原理如圖6所示。
 
如何設計一款可視化監測大電網停電檢修裝置?
圖6  GPS信息收發裝置示意圖
 
GPS模塊将生成的經緯度信息傳送至微處理器單元,微處理器單元整合本體接地線地理信息和時間信息通過無線數據傳輸模塊傳送至雲端,從而實現信息實時更新。
 
3.4  裝置實際應用分析
 
本文收集了山東某市供電公司2018年度前三季度城市輸電線路挂接地線的操作數據,并與未采用可視化監測裝置時的曆史數據進行比較,得到了該裝置的實際應用指标分析,見表1。
 
如何設計一款可視化監測大電網停電檢修裝置?
表1  裝置實際應用指标分析
 
由表1可以看出,采用可視化監測裝置進行挂接地線操作,可以明顯提高首次挂接成功率;由于GPS定位功能、壓力傳感器感知接地線狀态以及通信裝置的輔助作用,使得工作時長平均值降低了40%,工作效率提升明顯;可視化系統實時采集現場作業圖像,使得操作人員和監護人員的操作和監護更加标準化、規範化,杜絕了行為性違章和管理性違章的發生,提高了無違章作業率。
 
總結
可視化監測裝置采用了GPS傳輸方式,實現實時在線監測接地線的地理位置,可杜絕電力線路檢修作業過程中因接地線操作不當而帶來的安全隐患。
 
采用可視化系統采集現場作業圖像,使用壓力傳感器感知接地線狀态,其更具直觀性和可靠性,實現可視化管理,有效避免了因現場各級單位之間信息傳輸産生的時間延誤,提高了工作效率,并有效降低了信息誤報的可能性,避免因檢修挂接地線誤操作帶來的人員傷亡和設備損失,為能源互聯網背景下大電網停電檢修提供了一定的技術支持。

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