電能作為高效清潔的終端能源形式，決定了以特高壓電網(wǎng)為基礎(chǔ)的跨國(guó)互聯(lián)電網(wǎng)成為未來(lái)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)之一。如何在跨國(guó)輸電網(wǎng)進(jìn)行常規(guī)的線路停電檢修工作是亟需解決的問(wèn)題。

目前，線路工作中接地工具以接地線為主，但其結(jié)構(gòu)單一，然而在多個(gè)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)以及多個(gè)工作組同時(shí)工作時(shí)，對(duì)于多個(gè)接地點(diǎn)的管控多采用溝通交流的方式實(shí)現(xiàn)，并沒(méi)有統(tǒng)一客觀的設(shè)備輔助工作人員進(jìn)行集中管控，尤其是多個(gè)資產(chǎn)方共同管理的輸電線路以及例如漠河等地區(qū)的跨國(guó)、跨省等局部區(qū)域接地工作時(shí)，接地線的風(fēng)險(xiǎn)管控顯得尤為重要和棘手。

由于線路分支接地點(diǎn)多，涉及供配用等多家單位，接地信息較為繁雜，而現(xiàn)有的接地工具不能提供全面可靠的信息源，因此容易發(fā)生檢修人員誤登帶電桿塔或帶接地線送電的事故。

掛接地線是保護(hù)工作人員在工作地點(diǎn)防止突然來(lái)電的可靠安全措施，在全球能源互聯(lián)的大背景下，國(guó)際互聯(lián)甚至洲際互聯(lián)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者尚未研究共管地區(qū)的停電檢修策略。

本文提出了一種在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下的大電網(wǎng)停電檢修的新思路，為避免因現(xiàn)場(chǎng)各級(jí)單位之間信息傳輸產(chǎn)生的時(shí)間延誤及可能產(chǎn)生的信息誤報(bào)，設(shè)計(jì)了一種涉及輸電線路檢修時(shí)的接地保護(hù)工具領(lǐng)域的新裝置，采用了可視化監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)，利用GPS傳輸位置信息，采用可視化系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)圖像，使用壓力傳感器感知接地線狀態(tài)。

1 全球能源互聯(lián)網(wǎng)下大電網(wǎng)模型

全球范圍內(nèi)的能源需求與資源分布呈現(xiàn)逆向分布的趨勢(shì)。能源互聯(lián)網(wǎng)融合了當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)理念，旨在構(gòu)造一種能源體系使得能源能像互聯(lián)網(wǎng)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(gè)供電方參與的電力市場(chǎng)，可以為用戶(hù)提供更優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)，各個(gè)供電方在統(tǒng)一的信息交互平臺(tái)上進(jìn)行電價(jià)撮合，達(dá)到電能最高效的優(yōu)化配置。某區(qū)域內(nèi)的大電網(wǎng)示意圖如圖1所示。

圖1 大電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 信息交互

通過(guò)可視化監(jiān)測(cè)裝置，既能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)工作現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控通信，而且能夠針對(duì)畫(huà)面顯示不同情況判斷其所處工作狀態(tài)的不同，從而保證下一步工作是否能夠繼續(xù)進(jìn)行。

本裝置的信息交互系統(tǒng)如圖2所示。在進(jìn)行裝置接地線的懸掛前，首先將現(xiàn)場(chǎng)遙控終端開(kāi)啟，確保工程調(diào)度、對(duì)方檢修接地線掛設(shè)現(xiàn)場(chǎng)能夠順利接收到信號(hào)。此處我們選擇使用多臺(tái)連接到區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的終端進(jìn)行信號(hào)的傳輸，使用TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，確保信號(hào)的流暢和通信質(zhì)量。

由于在此處涉及到相關(guān)私密問(wèn)題，因此決定使用區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備作為信號(hào)傳輸載體，將信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)加密后再發(fā)送出去，保證了信息的安全性。

同時(shí)，全部設(shè)備都安裝有GPS定位模塊，對(duì)雙方設(shè)備進(jìn)行精確定位，確保監(jiān)測(cè)設(shè)備確已到達(dá)檢修設(shè)備方位。懸掛接地線時(shí)候的位置都能夠在三方平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，對(duì)登塔作業(yè)人員形成多重防護(hù)，也提高了雙方人員檢修的效率。

在接地線的線夾處還設(shè)有壓力傳感裝置，該裝置內(nèi)置于接地裝置的操作桿內(nèi)，探頭在線夾內(nèi)側(cè)，并且通過(guò)2.4G無(wú)線模塊與塔下監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行信息的傳輸。2.4G通信模塊具有開(kāi)機(jī)自動(dòng)掃描對(duì)碼功能，使用免申請(qǐng)ISM頻道，確保連接迅速準(zhǔn)確。

圖2 各供電方之間信息交互示意圖

在使用時(shí)，當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到持續(xù)、穩(wěn)定的壓力變化時(shí)，即認(rèn)定接地線已經(jīng)懸掛完成，則啟動(dòng)無(wú)線模塊進(jìn)行信息的傳輸，當(dāng)監(jiān)測(cè)裝置接收到信號(hào)后，對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)編碼和加密，與圖像編碼一同發(fā)送至調(diào)度和對(duì)方檢測(cè)裝置中，在三方屏幕上進(jìn)行顯示。

通過(guò)本裝置的使用，將多重檢測(cè)手段集成到一起，共同保證了接地線掛設(shè)完畢的信息能夠被對(duì)方人員識(shí)別到，從而為接下來(lái)的工作打好基礎(chǔ)。同時(shí)，通過(guò)視頻監(jiān)控以及北斗定位，確保了工作現(xiàn)場(chǎng)的正確性和工作過(guò)程的準(zhǔn)確性，保證了工作效率。在雙方互視的前提下，發(fā)生錯(cuò)誤懸掛接地線、懸掛時(shí)機(jī)錯(cuò)誤、懸掛位置錯(cuò)誤的可能性就大大降低，這將極大地提高跨國(guó)檢修作業(yè)的安全性和效率。

3 大電網(wǎng)停電檢修可視化監(jiān)測(cè)裝置

裝設(shè)接地線是為了保護(hù)電氣檢修操作人員過(guò)程中的安全，是保證線路檢修的重要技術(shù)措施，如果地線裝設(shè)位置不對(duì)，則起不到保護(hù)作業(yè)人員的作用；同時(shí)，如果發(fā)生帶地線送電，會(huì)產(chǎn)生接地故障等惡性事故。

3.1 裝置技術(shù)方案

本裝置技術(shù)方案：設(shè)計(jì)了一種涉及輸電線路檢修時(shí)的接地保護(hù)工具領(lǐng)域的新裝置，采用了可視化監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)，利用GPS傳輸位置信息，采用可視化系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)圖像，使用壓力傳感器感知接地線狀態(tài)，避免人工操作時(shí)的不便和安全隱患，同時(shí)提高現(xiàn)場(chǎng)操作的管控力度。輸電線路檢修時(shí)掛接、拆除接地線工作流程如圖3、圖4所示。

本裝置與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）本裝置安裝的GPS信息收發(fā)裝置，可以使得各個(gè)跨國(guó)、網(wǎng)、省等的工作負(fù)責(zé)人在各自的安監(jiān)系統(tǒng)中監(jiān)視接地工具的使用情況?，F(xiàn)場(chǎng)操作人員通過(guò)GPS信息收發(fā)裝置，將接地信息共享，從而杜絕了帶電掛接地線、帶地刀送電的情況，保證了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)檢人員的人身安全。

圖3 掛接地線工作流程示意圖

圖4 拆接地線工作流程示意圖

2）本裝置的導(dǎo)線端線夾采用了倒掛鉤，倒掛鉤可以滿(mǎn)足因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)天氣、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)各有不同導(dǎo)致的桿塔角度不同和風(fēng)偏帶來(lái)的掛接難題。

3）本裝置在掛接處線夾增加了磁鐵片，可以保證接地線在使用過(guò)程中抵抗一定的風(fēng)力，同時(shí)在懸掛地線過(guò)程中加快懸掛速度，提高掛接成功率。

4）通過(guò)上述優(yōu)化，可以降低操作人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高操作效率，為安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

3.2 裝置硬件設(shè)計(jì)

本裝置的GPS信息收發(fā)裝置可以為安監(jiān)平臺(tái)提供精確的操作位置信息，同時(shí)可以為各方共享接地線使用情況，檢修人員和運(yùn)行人員可以實(shí)時(shí)跟蹤接地總信號(hào)，對(duì)多個(gè)不同地點(diǎn)和工作組下達(dá)操作命令，避免誤掛誤拆接地線和帶地線送電的事故發(fā)生。輸電線路檢修接地線結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

圖5 輸電線路檢修接地線結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 裝置通信設(shè)計(jì)

GPS信息收發(fā)裝置的電氣原理如圖6所示。

圖6 GPS信息收發(fā)裝置示意圖

GPS模塊將生成的經(jīng)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(shí)間信息通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送至云端，從而實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)更新。

3.4 裝置實(shí)際應(yīng)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掛接地線的操作數(shù)據(jù)，并與未采用可視化監(jiān)測(cè)裝置時(shí)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得到了該裝置的實(shí)際應(yīng)用指標(biāo)分析，見(jiàn)表1。

表1 裝置實(shí)際應(yīng)用指標(biāo)分析

由表1可以看出，采用可視化監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行掛接地線操作，可以明顯提高首次掛接成功率；由于GPS定位功能、壓力傳感器感知接地線狀態(tài)以及通信裝置的輔助作用，使得工作時(shí)長(zhǎng)平均值降低了40%，工作效率提升明顯；可視化系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)圖像，使得操作人員和監(jiān)護(hù)人員的操作和監(jiān)護(hù)更加標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，杜絕了行為性違章和管理性違章的發(fā)生，提高了無(wú)違章作業(yè)率。

總結(jié)

可視化監(jiān)測(cè)裝置采用了GPS傳輸方式，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)接地線的地理位置，可杜絕電力線路檢修作業(yè)過(guò)程中因接地線操作不當(dāng)而帶來(lái)的安全隱患。

采用可視化系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)圖像，使用壓力傳感器感知接地線狀態(tài)，其更具直觀性和可靠性，實(shí)現(xiàn)可視化管理，有效避免了因現(xiàn)場(chǎng)各級(jí)單位之間信息傳輸產(chǎn)生的時(shí)間延誤，提高了工作效率，并有效降低了信息誤報(bào)的可能性，避免因檢修掛接地線誤操作帶來(lái)的人員傷亡和設(shè)備損失，為能源互聯(lián)網(wǎng)背景下大電網(wǎng)停電檢修提供了一定的技術(shù)支持。