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)的跨國互聯(lián)電網(wǎng)成為未來全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢之一。如何在跨國輸電網(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，然而在多個作業(yè)現(xiàn)場以及多個工作組同時工作時，對于多個接地點(diǎn)的管控多采用溝通交流的方式實(shí)現(xiàn)，并沒有統(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、跨省等局部區(qū)域接地工作時，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)防止突然來電的可靠安全措施，在全球能源互聯(lián)的大背景下，國際互聯(lián)甚至洲際互聯(lián)，國內(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)場各級單位之間信息傳輸產(chǎn)生的時間延誤及可能產(chǎn)生的信息誤報(bào)，設(shè)計(jì)了一種涉及輸電線路檢修時的接地保護(hù)工具領(lǐng)域的新裝置，采用了可視化監(jiān)測的設(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。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。多個供電方參與的電力市場，可以為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)，各個供電方在統(tǒng)一的信息交互平臺上進(jìn)行電價撮合，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

通過可視化監(jiān)測裝置，既能夠?qū)崿F(xiàn)各個工作現(xiàn)場的監(jiān)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)場遙控終端開啟，確保工程調(diào)度、對方檢修接地線掛設(shè)現(xiàn)場能夠順利接收到信號。此處我們選擇使用多臺連接到區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的終端進(jìn)行信號的傳輸，使用TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)，確保信號的流暢和通信質(zhì)量。

由于在此處涉及到相關(guān)私密問題，因此決定使用區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備作為信號傳輸載體，將信號進(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，全部設(shè)備都安裝有GPS定位模塊，對雙方設(shè)備進(jìn)行精確定位，確保監(jiān)測設(shè)備確已到達(dá)檢修設(shè)備方位。懸掛接地線時候的位置都能夠在三方平臺上進(jìn)行實(shí)時顯示，對登塔作業(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2.4G無線模塊與塔下監(jiān)測裝置進(jìn)行信息的傳輸。2.4G通信模塊具有開機(jī)自動掃描對碼功能，使用免申請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，當(dāng)壓力傳感器檢測到持續(xù)、穩(wěn)定的壓力變化時，即認(rèn)定接地線已經(jīng)懸掛完成，則啟動無線模塊進(jìn)行信息的傳輸，當(dāng)監(jiān)測裝置接收到信號后，對信號進(jìn)行相應(yīng)編碼和加密，與圖像編碼一同發(fā)送至調(diào)度和對方檢測裝置中，在三方屏幕上進(jìn)行顯示。

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

3 大電網(wǎng)停電檢修可視化監(jiān)測裝置

裝設(shè)接地線是為了保護(hù)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(shù)措施，如果地線裝設(shè)位置不對，則起不到保護(hù)作業(yè)人員的作用；同時，如果發(fā)生帶地線送電，會產(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的接地保護(hù)工具領(lǐng)域的新裝置，采用了可視化監(jiān)測的設(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)，避免人工操作時的不便和安全隱患，同時提高現(xiàn)場操作的管控力度。輸電線路檢修時掛接、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，可以使得各個跨國、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。現(xiàn)場操作人員通過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，倒掛鉤可以滿足因?yàn)楝F(xiàn)場天氣、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程中抵抗一定的風(fēng)力，同時在懸掛地線過程中加快懸掛速度，提高掛接成功率。

4）通過上述優(yōu)化，可以降低操作人的勞動強(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)平臺提供精確的操作位置信息，同時可以為各方共享接地線使用情況，檢修人員和運(yùn)行人員可以實(shí)時跟蹤接地總信號，對多個不同地點(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間信息通過無線數(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)測裝置時的歷史數(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，使得工作時長平均值降低了40%，工作效率提升明顯；可視化系統(tǒng)實(shí)時采集現(xiàn)場作業(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，提高了無違章作業(yè)率。

總結(jié)

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

采用可視化系統(tǒng)采集現(xiàn)場作業(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)場各級單位之間信息傳輸產(chǎn)生的時間延誤，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。