基于物联网技术的临时地线管理及应用

基于物联网技术的临时地线管理及应用

马晶晶

（珠海优特电力科技股份有限公司广东珠海市519000）

摘要：越来越多的新技术被应用到电力系统，在输配电网接地线规范化管理方面，全面引入NB-IoT等物联网技术，通过对接地线挂/拆导线状态、位置的实时监测和采集，并利用云服务、APP等移动应用服务实现对接地线的远程全局管控，从而达到对配网接地线使用的规范化管理。

关键词：临时地线管理；地线实时状态；物联网；地线管理云服务；地线管理APP

1.现状及研究意义

电力系统输配电检修时常用（临时）接地线来进行接地操作，用来消除被检修设备残留电压和防止意外来电造成人身触电事故和设备损坏。使用接地线进行接地操作由于其携带方便，操作简单，被广泛使用。然而，临时接地线又极易发生带地线合刀闸和带电挂地线的误操作事故，从而对电力设备安全及操作人员人身安全带来极大的隐患。误操作事故究其原因，操作过程中疏忽大意是一个因素，但更重要的是由于输配电杆塔数量众多，分布广泛，移动频繁，特别是配网杆塔绝大部分深入居民区，杆塔位置密集且比较隐蔽，接地线挂接或拆除后，无法及时远程获取接地线挂接或拆除信息，特别是多班组交叉作业时，挂接接地线数量多，位置交叉重复,这时对接地线缺乏技术监管手段,就容易出现接地线漏拆送电的误操作事故。

综上所述，输配网接地线使用管理存在主要问题如下：

（1）接地线存放缺乏技术措施管理，存在拿取随意、任意摆放，出入库无记录等情况。造成接地线去向查询困难、实验管理混乱等问题；

（2）作业现场接地线挂接状态缺乏实时采集，通过人员电话汇报的方式容易造成接地线漏挂、漏拆等情况的发生；

（3）接地线挂接位置缺乏实时采集，追踪接地线挂接位置困难。

（4）工作负责人无法实时获取作业现场接地线挂拆信息。

近年来，以互联网技术为核心、以“工业4.0”和“工业互联网”为代表的新一轮科技变革正在深刻影响传统产业发展。越来越多的新技术被应用到电力系统，在输配电网接地线规范化管理方面，全面引入NB-IoT等物联网技术，通过对接地线挂/拆导线状态、位置的实时监测和采集，并利用云服务、APP等移动应用服务实现对接地线的远程全局管控，从而达到对配网接地线使用的规范化管理。

2.技术路线

依托接地线接线夹与挂接状态传感器可确保接地线真实挂接到裸导线或接地环上，接地线挂接状态的可靠采集，防止施工单位人员少挂、骗挂接地线情况的发生。结合NB-IoT物联网通讯、云服务、APP等技术，将作业现场接地线实时挂/拆信息发送至工作负责人等管理人员手机APP上，加强远程对作业现场接地线规范使用的监管。

（1）接地线接线夹与挂接状态传感器结合

将挂接导线传感技术的传感装置安装到接线夹上，在确保接线夹挂接到裸导线、接地线环之后的充分接触基础上，实现传感器的有效触发，以及方便安装、不易脱落、防抖动、震动等。

（2）智能监测装置的设计开发

在接线夹挂接导线传感器的基础上，将状态采集模块、NB-IoT通讯模块、电源模块、其他辅助模块集成到智能监测装置，完成硬件和结构设计，确定核心装置的设计开发。

（3）接地线存放装置的设计开发

在现有接地线存放闭锁管理的技术上，整合无线充电技术，实现接地线放回闭锁的同时，对接地线智能监测装置无线充电，以确保每次拿取接地线使用都有充足的电量保障运行时长。

（4）接地线管理APP设计开发

结合配网接地线管理需求，以及可监控接地线状态信息，利用云服务、移动APP应用等技术，实现在手机端可实时查看接地线库存信息、取走信息、实时挂接位置、实时拆除位置、放回，以及全生命周期管理等信息。

（5）工程应用

根据输配网接地线管理要求和库房条件进行产品部署安装和试运行，并依据试运行结果，不断进行产品算法、硬件、结构设计，达到对配网接地线使用全过程各个节点信息的真实有效采集和管理。结合配网检修作业中的工作负责人和施工单位等，对接地线使用全过程进行功能测试，并依据测试结构不断进行管理APP的操作界面、信息界面优化，地线状态精确度优化等。

3.实施方案

本系统功能覆盖输配网接地线从存放、拿取、挂接、拆除，到放回的使用全过程管理，通过地线管理器实现对接地线存放、出入库的规范化管理。采用在接地线上加装智能监测装置实现对接地线挂接状态、挂接位置的实时采集和上传，通过云服务和手机APP实现对接地线存放、挂接使用信息的远程监视管理。

系统架构如下：

核心部件介绍

（1）地线管理装置

地线管理装置由地线管理器、地线检测机构和地线柜组成，实现临时接地线的存放强制闭锁的规范管理，同时地线管理器可与地线管理系统接口，将地线存放状态信息实时上送管理系统主机，并通过云服务将接地线状态推送至手机APP，方便工作负责人远程实时查看接地线库存状态，以及出入库记录。

地线柜可采用一体化标准地线柜，也可将地线管理器和地线检测机构安装到现有地线柜中，实现对临时接地线存放的强制闭锁和规范化管理。同时地线柜内置无线充电模块，当接地线放回后，自动对智能检测装置进行无线充电管理。

（2）地线管理手机APP

利用手机APP对管辖范围接地线的存放、拿取、挂接位置、拆除状态、入库等信息实时查询。

（3）接地线智能监测装置

装置有主机和传感器组成，传感器安装在地线夹内，用户接地线挂接到导线上的状态感应。主机由检测模块、NB-IoT通讯模块、无线充电模块、电源等部件组成。

接触式状态传感器通过有线方式与主机连接通讯，并由主机供电运行。

4.系统特色功能

实时通讯功能

接地线智能监测装置内置NB-IOT通讯模块，可支持移动、联通、电信等运营商移动物联网卡，实现实时上传接地线状态信息。

接地线挂机位置实时定位、手机地图标记查询

接地线智能监测装置检测到接地线已挂接到导线状态后，自动启动定位模块，对当前位置进行定位，并将定位坐标发送至云服务器，可在手机APP的地图上进行位置标记。

接地线防漏拆

接地线挂接状态实时采集和远程查询，当任务结束后，工作负责可通过手机APP远程查看工作现场接地线状态，可防止漏拆接地线恢复送电操作。

接地线操作全过程APP实时监视管理

可通过手机APP远程实时查询接地线存放、拿取、挂接、拆除、入库等信息，实现接地线使用管过程的闭环管理。

接地线身份唯一标识

每根地线用RFID标签唯一ID编码；

接地线存放规范化管理

地线管理器检测结构带有闭锁功能，当接地线放入地线柜后，检测机构读取地线标签后自动闭锁接地线，防止随意拿取。同时地线管理器具备指定接地线放置到指定位置功能，当接地线放错位置后，装置自动声光告警提示。

接地线出入库自动记录

操作人员刷卡拿取接地线，装置自动记录人员和接地线编号信息，并自动上传管理系统主机；当接地线放回后，地线管理装置检测机构自动读取接地线电子标签，核对无误后将接地线归还信息自动上传地线管理系统主机。

接地线挂接状态实时监测

接地线智能监测装置可通过地线夹内置传感器，获取接地线挂接到导线上的状态信息，从而实时监测接地线的挂拆状态。

接地线生命周期管理

系统支持接地线试验到期、报废到期自动告警提醒功能。

5.结束语

基于物联网的输配电接地线管理系统，可实现对接地线挂接裸导线和接地环真实状态的识别、采集和远程发布，结合定位管理和接地线出入库自动化管理，可实现配网接地线使用全过程的实时远程信息监管，进一步规范接地线的使用管理，可有效规避施工单位少挂、漏挂、错拆、漏拆接地线情况的发生。利用接地线智能监测管理系统还可提高施工单位作业人员的安全意识和作业规范意识，降低危险系数。该项目的成功实施，将会给配网作业接地线安全管理带来重要变革，不仅节省人力物力的投入，同时保障了人身以及设备安全。

参考文献

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[5]JB/DQ2182—87高压开关设备用机械锁通用技术条件[S]

[6]Q/CSG110023-2012《南方电网公司变电站防止电气误操作闭锁装置技术规范》[Z]

作者简介：

马晶晶（2004-），从事电力系统安全防护产品相关技术推广工作。