本發(fā)明涉及一種變電站地線監(jiān)控系統(tǒng)，屬于變電站安全防護領域。

背景技術：
帶地線合閘事故屢禁不止，防止帶地線合閘送電已經(jīng)被列入“五防”范圍之內。目前，變電站內防止因漏拆地線而導致的帶地線合閘事故的主要手段是加強對地線的管理，提高作業(yè)人員的業(yè)務素質和安全生產(chǎn)意識，缺乏有效的技術防誤手段。作業(yè)人員在平時工作中難免有疏忽，所以僅僅依靠管理手段只能降低帶地線合閘事故發(fā)生率，無法完全避免此類事故的發(fā)生。目前，變電站的現(xiàn)場有存放地線的智能工器具柜，其為每條地線留有指定的存放位置，根據(jù)要求地線管理人員需要將地線對號放入指定的存放位置。此外，每個存放位置下側均裝有紅外傳感器，能夠感應到地線是否存放在指定工器具柜內，并將相應的結果顯示到智能工器具柜的液晶顯示面板上。實際運行經(jīng)驗表明，紅外傳感器可靠性不高，即使地線不在存放位置，其他東西（如小動物）靠近紅外傳感器會導致誤判斷。此外，現(xiàn)有的智能工器具柜無法識別地線存放位置錯誤情況，無法監(jiān)控現(xiàn)場使用的地線，也無法與五防機聯(lián)系，使用地線仍然存在較大的安全隱患。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供了一種能夠全天候監(jiān)控變電站內地線狀態(tài)的變電站地線監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案：本發(fā)明包括移動地線監(jiān)控器、主控單元、現(xiàn)場光纖發(fā)送單元、2個以上的第一撥碼電路和2個以上的第二撥碼電路；所述2個以上的第一撥碼電路分別安裝于智能工器具柜內每一條地線存放位置旁，所述2個以上的第二撥碼電路分別位于現(xiàn)場各個接地樁旁；所述主控單元包括地線管理主機、主控室光纖收發(fā)模塊和主控室無線接收模塊；所述主控室光纖收發(fā)模塊和主控室無線接收模塊的輸出端分別接地線管理主機的相應輸入端，所述地線管理主機的輸出端接五防機的輸入端；所述現(xiàn)場光纖發(fā)送單元包括現(xiàn)場光纖收發(fā)模塊、現(xiàn)場無線接收模塊；所述現(xiàn)場無線接收模塊的輸出端接現(xiàn)場光纖收發(fā)模塊的輸入端，所述現(xiàn)場光纖收發(fā)模塊的輸出端通過光纖接所述主控室光纖收發(fā)模塊的輸入端；所述移動地線監(jiān)控器固定在用于放置地線的地線結構架上；所述地線結構架隨地線移動；所述移動地線監(jiān)控器包括單片機、無線發(fā)送模塊和針式插頭；所述單片機的相應輸入端接針式插頭，所述單片機的相應輸出端接無線發(fā)送模塊的輸入端；當所述移動地線監(jiān)控器隨地線結構架位于智能工器具柜內地線存放位置旁時，所述無線發(fā)送模塊通過無線信號與主控室無線接收模塊相連接；當所述移動地線監(jiān)控器隨地線結構架位于現(xiàn)場接地樁旁時，所述無線發(fā)送模塊通過無線信號與現(xiàn)場無線接收模塊相連接；所述撥碼電路由撥碼主電路、電源開關K和插座CZ組成；所述撥碼主電路由2路以上結構相同的串聯(lián)支路組成，其中第一條支路由限流電阻R1和撥碼開關K1串聯(lián)組成，所述限流電阻R1和撥碼開關K1串聯(lián)后接在+5V和地之間；所述插座CZ的正極通過電源開關K接+5V，其負極接地；所述插座CZ的其余端孔分別對應接每條支路的限流電阻Rx和撥碼開關Kx的節(jié)點；所述Rx表示第x條支路的限流電阻，所述Kx表示第x條支路的撥碼開關；所述移動地線監(jiān)控器中的針式插頭與所述撥碼電路中的插座CZ相匹配。本發(fā)明還包括電源適配器；所述電源適配器的輸入端為交流220V，其輸出端為+5V。所述移動地線監(jiān)控器還包括狀態(tài)指示燈和USB接口；所述狀態(tài)指示燈接在所述移動地線監(jiān)控器中的單片機的輸出端和地之間；所述USB接口的信號線與所述移動地線監(jiān)控器中的單片機的信號輸入端相連接。所述主控室光纖收發(fā)模塊和主控室無線接收模塊分別通過RJ-45接口和串口與地線管理主機相連接。所述單片機的型號為STC89C52；所述無線發(fā)送模塊、主控室無線接收模塊和現(xiàn)場無線接收模塊的型號為XL05-232AP2；所述主控室光纖收發(fā)模塊和現(xiàn)場光纖收發(fā)模塊的型號為NETLINK公司的HTB-1100S；所述地線管理主機為PC機。所述電源適配器的型號為愛國者半島鐵盒集成電源適配器。本發(fā)明所產(chǎn)生的積極效果如下：能夠有效識別地線是否存放在智能工器具柜內指定的位置，現(xiàn)場使用的地線裝設位置是否正確，并將結果顯示到主控室內地線管理主機上，地線管理主機確認接收到的信息無誤后，將地線的狀態(tài)信息發(fā)送給五防機，五防機根據(jù)地線的狀態(tài)對相應的開關、刀閘進行閉鎖或解鎖操作，從技術層面加強了對地線的監(jiān)控和規(guī)范化管理，有效避免帶地線合閘事故的發(fā)生，還能避免因走錯間隔造成帶電掛地線事故；本發(fā)明將地線的狀態(tài)歸結為歸位狀態(tài)、搬運狀態(tài)、工作狀態(tài)，實現(xiàn)了對地線的全天候24小時監(jiān)控。附圖說明圖1為本發(fā)明的結構原理框圖。圖2為本發(fā)明的撥碼電路的電路原理圖。圖3為本發(fā)明中單片機的控制流程圖。圖4為本發(fā)明中地線管理主機的控制流程圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步說明：由圖1~圖4的實施例可知，它包括移動地線監(jiān)控器、主控單元、現(xiàn)場光纖發(fā)送單元、2個以上的第一撥碼電路和2個以上的第二撥碼電路；所述2個以上的第一撥碼電路分別安裝于智能工器具柜內每一條地線存放位置旁，所述2個以上的第二撥碼電路分別位于現(xiàn)場各個接地樁旁；所述主控單元包括地線管理主機、主控室光纖收發(fā)模塊和主控室無線接收模塊；所述主控室光纖收發(fā)模塊和主控室無線接收模塊的輸出端分別接地線管理主機的相應輸入端，所述地線管理主機的輸出端接五防機的輸入端；所述現(xiàn)場光纖發(fā)送單元包括現(xiàn)場光纖收發(fā)模塊、現(xiàn)場無線接收模塊；所述現(xiàn)場無線接收模塊的輸出端接現(xiàn)場光纖收發(fā)模塊的輸入端，所述現(xiàn)場光纖收發(fā)模塊的輸出端通過光纖接所述主控室光纖收發(fā)模塊的輸入端；所述移動地線監(jiān)控器固定在用于放置地線的地線結構架上；所述地線結構架隨地線移動；所述移動地線監(jiān)控器包括單片機、無線發(fā)送模塊和針式插頭；所述單片機的相應輸入端接針式插頭，所述單片機的相應輸出端接無線發(fā)送模塊的輸入端；當所述移動地線監(jiān)控器隨地線結構架位于智能工器具柜內地線存放位置旁時，所述無線發(fā)送模塊通過無線信號與主控室無線接收模塊相連接；當所述移動地線監(jiān)控器隨地線結構架位于現(xiàn)場接地樁旁時，所述無線發(fā)送模塊通過無線信號與現(xiàn)場無線接收模塊相連接；所述撥碼電路由撥碼主電路、電源開關K和插座CZ組成；所述撥碼主電路由2路以上結構相同的串聯(lián)支路組成，其中第一條支路由限流電阻R1和撥碼開關K1串聯(lián)組成，所述限流電阻R1和撥碼開關K1串聯(lián)后接在+5V和地之間；所述插座CZ的正極通過電源開關K接+5V，其負極接地；所述插座CZ的其余端孔分別對應接每條支路的限流電阻Rx和撥碼開關Kx的節(jié)點；所述Rx表示第x條支路的限流電阻，所述Kx表示第x條支路的撥碼開關；所述移動地線監(jiān)控器中的針式插頭與所述撥碼電路中的插座CZ相匹配。本發(fā)明還包括電源適配器；所述電源適配器的輸入端為交流220V，其輸出端為+5V。所述移動地線監(jiān)控器還包括狀態(tài)指示燈和USB接口；所述狀態(tài)指示燈接在所述移動地線監(jiān)控器中的單片機的輸出端和地之間；所述USB接口的信號線與所述移動地線監(jiān)控器中的單片機的信號輸入端相連接。所述主控室光纖收發(fā)模塊和主控室無線接收模塊分別通過RJ-45接口和串口與地線管理主機相連接。所述單片機的型號為STC89C52；所述無線發(fā)送模塊、主控室無線接收模塊和現(xiàn)場無線接收模塊的型號為XL05-232AP2；所述主控室光纖收發(fā)模塊和現(xiàn)場光纖收發(fā)模塊的型號為NETLINK公司的HTB-1100S；所述地線管理主機為PC機。在智能工器具柜內地線存放位置的旁邊和現(xiàn)場接地樁的旁邊分別安裝第一撥碼電路和第二撥碼電路，在地線結構架上安裝移動地線監(jiān)控器，所述地線結構架跟隨地線移動，所述移動地線監(jiān)控器由無線發(fā)送模塊、單片機、USB接口、狀態(tài)指示燈和12位針式插頭組成，所述移動地線監(jiān)控器中的單片機的相應輸入端與12位針式插頭相連接，所述單片機的相應輸出端接無線信號發(fā)送模塊；主控室設備區(qū)內布置有主控室無線接收模塊，當?shù)鼐€移動放置在智能工器具柜內地線存放位置時，將移動地線監(jiān)控器中的12位針式插頭與智能工器具柜內地線存放位置的旁邊的撥碼電路中的12位針孔式插座CZ相連接，通過控制撥碼開關可以控制12位針孔式插座CZ的電位編碼；所述單片機控制無線發(fā)送模塊將撥碼電路的編碼信號發(fā)送給主控室無線接收模塊，單片機的控制流程如圖3所示，主控室無線接收模塊將編碼信號通過串口傳遞給地線管理主機，所述地線管理主機確認接收到的編碼信息無誤后將地線的狀態(tài)信號發(fā)送到五防機，從而通過五防機實現(xiàn)閉鎖、解鎖控制，參見圖4；變電站設備區(qū)內布置有現(xiàn)場無線接收模塊，當?shù)鼐€移動放置在現(xiàn)場接地樁的旁邊時，將移動地線監(jiān)控器中的12位針式插頭與現(xiàn)場接地樁的旁邊的撥碼電路中的12位針孔式插座CZ相連接，通過控制撥碼開關可以控制12位針孔式插座CZ的電位編碼；所述單片機控制無線發(fā)送模塊將撥碼電路的編碼信號發(fā)送給現(xiàn)場無線接收模塊，單片機的控制流程如圖3所示，現(xiàn)場無線接收模塊將編碼信號通過現(xiàn)場光纖收發(fā)模塊和主控室光纖收發(fā)模塊傳輸?shù)街骺貑卧牡鼐€管理主機上，所述地線管理主機確認接收到的編碼信息無誤后將地線的狀態(tài)信號發(fā)送到五防機，從而通過五防機實現(xiàn)閉鎖、解鎖控制，參見圖4。其中，所述移動地線監(jiān)控器中的單片機提供能夠表征地線狀態(tài)的編碼序列；所述單片機用來控制無線發(fā)送模塊發(fā)送地線的使用狀態(tài)信號，單片機根據(jù)電位編碼序列控制無線發(fā)送模塊發(fā)送的信號的目的地址；狀態(tài)指示燈用來表征移動地線監(jiān)控器的電源是否接通，地線裝設位置是否正確，地線是否正確存放在智能工器具柜內指定的位置。所述USB接口用于為單片機燒錄程序，USB接口的信號線與單片機的信號輸入端連接，電源線與單片機的電源端連接，燒錄程序的時候USB接口同時充當單片機數(shù)據(jù)線和電源線的功能；布置在智能工器具柜內指定位置和現(xiàn)場接地樁旁邊的所述12位針孔式插座的特征為：所述12位針孔式插座通過其外殼上的螺釘固定在相應位置，12位針孔式插座中的兩個電源插孔通過開關K分別與+5V電源端和0V接地端相連接，其余的10個插孔分別對應連接10條支路的限流電阻與撥碼開關的節(jié)點，所述撥碼主電路和12位針孔式插座的接線如圖2所示，通過控制撥碼開關可以控制12位針孔式插座的電位編碼。所述電源適配器的輸入為220V站用單相交流電源，在電源適配器中經(jīng)過降壓、整流、穩(wěn)壓得到+5V直流信號。所述狀態(tài)指示燈設有5個，分別為L1、L2、L3、L4、L5，均為發(fā)光二極管，工作電流為0.1-10mA。其中L1為電源指示燈，單片機電源接通以后L1發(fā)綠光；L2為地線歸位正確狀態(tài)指示燈，地線放置在智能工器具柜內正確的地線存放位置處且所述插頭和插座相連接時L2發(fā)綠光；L3為地線歸位錯誤警告指示燈，地線放置在智能工器具柜內錯誤的地線存放位置處且所述插頭和插座相連接時L3發(fā)紅光；L4為地線裝設位置正確狀態(tài)指示燈，地線根據(jù)單片機程序指定的位置正確裝設在對應接地樁上且所述插頭和插座相連接時L4發(fā)綠光；L5為地線裝設位置錯誤警告指示燈，地線裝設在錯誤的接地樁上且所述插頭和插座相連接L5發(fā)紅光。所述的無線發(fā)送模塊、主控室無線接收模塊和現(xiàn)場無線接收模塊的型號為XL05-232AP2，其為UART接口半雙工無線傳輸模塊，符合歐洲ETSI，滿足無線管制要求，無需申請頻率使用許可證，完全兼容有線通信串口協(xié)議，使用簡單方便靈活；其工作頻率為427-441MHz，串口速率為1.2kbps-34.8kbps，串口速率設置為1.2kbps時該模塊在空曠地帶的有效傳輸距離6km，該模塊的數(shù)據(jù)格式為8N1/8O1/8E1，調制方式為FSK，該模塊最大發(fā)射功率為27dBm（配置ZW2-433M增益天線），接收靈敏度為-121dBm@1.2kbps。所述的主控室光纖收發(fā)模塊和現(xiàn)場光纖收發(fā)模塊的品牌為NETLINK，其型號為HTB-1100S，為10/100M自適應快速以太網(wǎng)光纖收發(fā)器，可以實現(xiàn)雙絞線和光纖兩種不同傳輸介質的轉換，可提供一個雙纖SC型光纖端口和一個RJ-45端口，所采用的光纖的中心波長為1300nm，光纖型號為62.5/125μm，所述光纖收發(fā)模塊的供電方式選擇外置電源供電方式，電源采用220V站用單相交流電經(jīng)過降壓、整流、穩(wěn)壓得到的5V直流穩(wěn)壓電源。所述單片機的型號為STC89C52，該型號單片機的工作電壓為5V，所述地線管理主機為PC機，五防機為變電站內現(xiàn)有的五防機。地線管理主機與變電站的五防機之間通過雙絞線連接，可以實現(xiàn)通信。本發(fā)明的工作方法：（1）歸位狀態(tài)地線正確存放在智能工器具柜內指定位置時，將移動地線監(jiān)控器的輸入端連接的12位針式插頭插入到與該地線編號對應的12位針孔式插座中，此時移動地線監(jiān)控器內的單片機和無線發(fā)送模塊的工作電源接通，即地線處于“歸為狀態(tài)”，單片機根據(jù)電位編碼確定地線存放的位置是否正確，如果存放正確則狀態(tài)指示燈L2發(fā)光，反之則警告狀態(tài)指示燈L3發(fā)光，提醒工作人員核實情況并糾正錯誤操作。地線存放在智能工器具柜內正確的位置時，即歸位正確時，單片機控制無線發(fā)送模塊發(fā)送信號，將地線歸位正確的信息發(fā)送到地線管理主機上，地線管理主機界面會顯示“XX號地線歸位正確”，地線管理主機確認接收到的信息無誤后，將接收到的“XX號地線歸位正確”發(fā)送到五防機上，從而實現(xiàn)解鎖。（2）搬運狀態(tài)地線使用之前需要將移動地線監(jiān)控器的針式插頭從智能工器具柜內的針孔式插座中拔出，此時單片機和無線發(fā)送模塊失電，無法進行正常發(fā)信，地線管理主機因無法接收到移動地線監(jiān)控器發(fā)出的信號，此時判定地線已離開智能工器具柜，處于搬運過程中，即地線處于“搬運狀態(tài)”。地線使用之前需要將指定的裝設位置的信息下載到移動地線監(jiān)控器的單片機中，每條地線都有對應的子程序，下載的時候只需要打開相應的子程序，修改要裝設的接地樁的編號，然后燒錄程序即可。打開子程序的時候采用授權下載方式，即地線使用許可工作人員需要個人賬號和密碼才可以登錄地線使用管理界面進行下載操作。這樣，每使用一條地線，地線管理主機都會記錄詳細的信息：如地線編號，地線離開安全工器具柜的精確時間，許可人信息，允許裝設的接地樁編號，使用的過程中是否發(fā)生過誤用，地線歸位精確時間等。（3）工作狀態(tài)地線搬運到指定位置后，先把移動地線監(jiān)控器的針式插頭插入到接地樁的針孔式插座上，若地線使用位置正確則綠色工作狀態(tài)指示燈L4發(fā)光，反之紅色警告指示燈L5發(fā)光，提醒工作人員核實情況糾正錯誤。地線裝設到指定的接地樁上后，即地線處于工作狀態(tài)，單片機控制無線通信模塊發(fā)信，將地線處于工作狀態(tài)的信息發(fā)送給現(xiàn)場無線接收模塊，現(xiàn)場無線接收模塊依次經(jīng)現(xiàn)場光纖收發(fā)模塊、主控室光纖收發(fā)模塊傳遞地線處于工作狀態(tài)的信息給主控室內的地線管理主機，地線管理主機界面顯示“XX號地線裝設在XX號接地樁上”，同時地線管理主機將“XX號地線裝設在XX號接地樁上”的信息發(fā)送給五防機，五防機根據(jù)接地樁的編號閉鎖相應的刀閘和隔離開關。使用過的地線要放回到智能工器具柜內指定的位置，地線存放好后，將移動移動地線監(jiān)控器的針式插頭插入到對應的針孔式插座內，只有地線歸位正確后，五防機才接收到“XX號地線歸位正確”信號，才解鎖相關的開關和刀閘。正常情況下，直到所有的地線都正確歸位后五防系統(tǒng)才解鎖相關操作，確保帶地線合閘事故不會發(fā)生；如果地線已經(jīng)拆除，還沒有放回到智能工器具柜內，但由于檢修線路急需送電，這種情況下，首先相關負責人需要確認現(xiàn)場使用的地線已經(jīng)全部拆除，然后可以采用高級授權解鎖的方式進行解鎖、合閘送電操作。移動地線監(jiān)控器下載程序的時候采用授權下載方式，即地線使用許可工作人員需要個人賬號和密碼才可以登錄地線使用管理界面進行下載操作，每使用一條地線，地線管理主機都會記錄詳細的信息：如地線編號，地線離開安全工器具柜的精確時間，許可人信息，允許裝設的接地樁編號，使用的過程中是否發(fā)生過誤用，地線歸位精確時間。