1.概述

  抽水蓄能电站电气设备日常检修需要频繁使用临时接地线，但目前，绝大多数抽水蓄能电站临时接地线状态采集主要依靠人员自觉记录，存在误挂、漏拆的风险。虽然，针对接地线管理的产品很多，特别基于低功耗无线网络的接地线实时管理系统，可实时采集接地线挂\拆位置信息。但在实际应用中，由于抽水蓄能电站复杂的厂区环境，致使系统布网难度大、工程费用高而并未得到推广应用。随着新兴的“互联网+及物联网”等技术的高速发展，特别是“NB-IoT”技术的成熟应用，可有效解决抽水蓄能电站无线网络投资费用高、施工难度大等问题。

2.系统架构

  本接地线实时采集系统由上位机管理软件，无线modem，智能地线头，智能地线桩、智能地线柜等部分组成。

图1 系统结构图

全新的智能接地线管理系统引入具备NB-IoT窄带物联网通讯技术的智能地线头，智能地线头本身具有智能地线桩检测机构，当检测机构识别到智能地线桩ID后，智能地线头可通过NB-IoT网络将数据实时上送上位机管理系统，从而实现对临时接地线的实时管理。

NB-IoT是IoT领域一种新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网LPWA。基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗少、架构优等特点。

图2 NB-IoT特点

3.系统主要设备介绍

1) 上位机管理软件

上位机管理软件主要实现对接地线存放、拿取、挂拆状态的实时查看，以及接地线全生命周期管理。针对接地线挂拆状态管理支持报表显示和基于主接线图图形显示。

上位机管理软件还支持与微机防误系统接口，将接地线实时状态发送至微机防误系统，实现接地线拿取与倒闸操作票技术关联，接地线挂拆操作在线实时防误校核，防止误挂、漏挂和误拆、漏拆接地线。

图3 应用系统功能

2)智能地线头和智能地线桩

智能接地线检测装置是一种安装在接地线接地端子上的、带无线通信功能和接地桩位置检测功能的高科技智能电子装置。它采用非接触检测技术和NB-IoT窄带物联网通信技术，非常可靠地实现接地线所挂接的接地桩的识别并与远方主机通信，实时的跟踪和检测到当前各组地线所挂接的位置及状态。

图4 智能接地线检测装置

智能地线检测装置由智能地线头、智能接地桩及无线通信模块组成，每个地线桩上安装有唯一的身份ID。智能地线头安装在接地线接地端子上并成为一体。当接地线挂接到接地桩上或拆除离开接地桩时，智能地线头感应电路启动装置工作，把所挂接或拆除的接地桩ID号通过无线通信的方式传输给远方管理系统主机。

3)地线管理装置

地线管理装置由管理器主机、检测闭锁机构和地线柜组成，实现接地线的存放强制闭锁的规范管理，将地线存放状态信息实时上送管理系统主机，以及接收管理系统主机下发接地线解闭锁命令，并解锁和闭锁指定接地线。

图5 地线管理装置

地线柜可采用优特科技一体化标准地线柜，也可将地线管理和检测闭锁机构安装到变电站现有地线柜中，实现对接地线存放的强制闭锁和规范化管理。

4.系统功能

1)接地线身份标识

每根接地线上都安装有唯一的ID编码，使接地线身份标识唯一。

2)接地线使用全过程规范化管理

实现接地线从存放、拿取、挂接、拆除，到放回的全过程实时防误闭锁管理。

3)接地线存放规范化管理

接地线存放在指定位置并闭锁，只有授权解锁后才能拿取使用。接地线放错位置系统自动告警提示。

4)地线管理与防误系统接口

与防误系统接口，实现接地线拿取使用与防误倒闸操作票技术关联，只解锁任务指定接地线，与任务无关的接地线禁止拿取使用。

5)接地线挂拆状态实时监测

智能地线检测装置，通过NB-IoT通讯方式，实时上送接地线挂拆信息，实现接地线挂拆的实时在线监测。

6)接地线信息远程监视管理

系统支持手机APP客户端实时访问管理系统，获取所有接地线的存放信息及挂拆状态等，从而实现变电站接地线的远程监视管理。

7)接地线生命周期管理

系统支持接地线生命周期管理功能，可在试验到期或寿命到期前自动告警提示。

8)WEB服务器

系统支持接地线管理信息的WEB发布，方便远程信息查询管理。

5.系统特点

1)配置灵活：系统可独立运行，也可直接接入微机防误系统运行，实现对接地线操作的实时防误校验；

2)技术先进：系统采用先进的NB-IoT窄带物联网技术，实现接地线挂拆状态的实时采集。现场无需布网施工，大大减轻工作量；

3)超长待机：智能地线头电池支持无线充电功能，待机应不小于30天，且支持在线更换电池功能；

4)无线充电：检测闭锁机构应支持无线充电功能，接地线放回自动闭锁后，可对智能地线头进行无线充电管理；

6.结语

采用NB-IoT窄带物联网通讯技术的智能接地线管理系统，不仅实现了接地线使用过程中的全程实时监控及完整记录，避免了人工管理的疏漏，规范了接地线装拆工作，降低了检修过程中使用接地线出现事故的可能性，还极大地降低了系统投资成本、施工难度和后期维护工作量，使物联网技术更好地服务于电力安全。