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[摘要]随着我国变电站自动化水平的不断提高，变电站中在线监测地线在电网安全运行中发挥了重要作用。采用IEEE802.116和GSM无线通讯对固定地刀、地线点、远程隐闭处移动地线进行挂拆的监控，除此之外还加入了嵌入式技术，从而实现地线的在线监测，保证作业人员和设备的安全。主要首先简要介绍建立地线监测与管理设备系统的目的和意义及国内外研究的现状，并详细介绍地线监测系统的软硬件实现。
[关键词]地线监测 管理设备 设计
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1120028－02
一、建立地线监测与管理设备系统的目的和意义
目前在电力系统的停送电操作中存在一个很大的误操作隐患，即带地线合闸，为此而造成的经济损失是十分巨大的。在过去的几十年中，为避免此类事故的发生，许多生产厂家和运行人员，采取了很多措施和简易的监测手段，起到了一定的作用，但真正做到用科学有效的产品来杜绝此类事故的发生一直是亟待解决的问题。
本系统对变电所内固定式地刀闸，固定地线点进行在线监测外，更注重对临时地线、较远距离的远方地线、隐闭环境中的临时地线在线监控。该成果如果在电力系统得以推广，凡是有挂地线操作的单位都备有一套，将会杜绝带地线合闸事故的发生，为电网的安全运行起到不可估量的作用。
其重要意义体现在以下几个方面：
1．避免带地线合闸事故的发生为电力系统的安全运行带来极大的经济效益和社会效益。
2．取消过去利用电话、黑板记录等方式获取信息，使移动地线实现了现代化管理。
3．该项产品的研制成功将使临时地线管理走在全国电力系统的前列。
在电力生产中目前有许多无法监控的盲区，该系统的研发成功给这些区域搭建了一个无线通讯平台。
目前利用无线通讯技术完成对设备的监控在先进国家已经是广泛采用的技术，其低廉的成本，方便的施工为世界所公认。然而在我国并不能得到广泛地应用，其主要原因是中国对信息处理技术还不过关，主要是处理速度和容量不够，这两项指标直接影响信息传输的准确性。本系统的地线在线监测是选用了比较成熟的IEEE802.116协议和GSM通讯协议，在AYM7和PS255-10的嵌入式系统中完成了对数据的采集、分析和传输，为未来的无线通讯技术奠定了坚实的基础。
二、地线监测与管理设备系统的结构设计
地线监测与管理设备系统是一个周密、科学的管理体系，对每一个环节有严格的控制，分别对各环节的控制设备进行简述，如图1。
（一）便携式手操器
便携式手操器要完成信息的采集，存储，五防控制，显示，信息发送接收等功能，是本系统的核心，因此保证系统结构合理性是十分重要的：
1．携带方便，抗撞击，内涂防磁材料。
2．正面设有LCD窗口、按键、指示灯，侧面设有通讯、充电、下载端口，后侧设有安装方便的电池盒。
（二）移动地线接地器(或检测器)
移动地线接地器是用于地线与大地的连接，并向操作器提供准确无误的信息，是该系统最主要的组成部分，因此它的标准化是十分重要的，设计中必须达到如下要求：
1．方便移动，并备有可拉式存纳箱，方便保管和使用。
2．可靠接地，接地极长度800mm，保证接地深度400mm，直径16mm。
3．提供准确，挂拆地线状态信息，所挂地线编号信息。
（三）接收器
接收器是将收到的短信息经过数据处理，然后传送到PC机上，存放位置任意选择。
（四）PC机
PC机是工作人员查看地线状态的可视界面，主要功能应达到如下几点：
1．方便的可输入系统。
2．表格形式表示地线的拆挂时间，状态，地点，所挂地线编号出入库时间的可视界面。
3．以系统图形式表示地线的状态，地点的可视界面。
4．以配电线路条图形式表示地线的状态，地点的可视界面。
可查阅历史资料和打印。
（五）临时地线存储柜
存储柜是存放保管临时地线之用，是地线管理的重要环节，功能应达到以下几点：
1．对号入库不能随意开启。
2．地线标准化存放。
3．准确发送地线出入库信息，如X号地线X年X月X日X时X分出库。
4．省电模式控制。
5．地线携带方便，统一编号管理。
三、系统工作原理与实现
（一）系统目标
本系统（上位机部分）是为实现监测人员及时了解地线挂（拆）状态而设计的应用系统。系统实现了对下位机（手操器）所发出信号进行及时接受、及时分析、及时处理、及时反馈、及时显示的功能。以满足在实际应用过程中的需要。切实解决电力操作过程中，地线设备监管手段薄弱，及时性差的问题。为降低事故发生率，为安全生产提供有力保障。
（二）系统组成
本系统是由三个部分组成：主接受子系统、客户端子系统、系统图通信站子系统。
1．主接受子系统：主接受子系统主要用于接受下位机发送的地线操作信号，解析信号，分析信号，修改系统图数据，整理当前地线挂（拆）状态，反馈分析信息。是通信和实时数据处理的重要组成部分。
2．客户端子系统：该子系统是为具体监控人员开发的。用于及时直观的显示地线挂（拆）状态，显示当前系统图状态的应用程序。同时提供历史记录查看功能。为方便快速查找前期地线操作提供数据依据。
3．系统图通信站子系统：该子系统采用Web的方式进行传输变电所系统图。凭借Web传输的无障碍优势，该子系统为客户端子系统提供实时系统图文件。这种方式有效避免了客户端子系统所在计算机由于防火墙等网络安全设置，导致的文件传输失败的可能性。
（三）系统流程图
（四）系统架构
系统开发采用了当前先进的系统架构体系——n层架构体系。体系架构完备将为系统在以后二次开发以及升级过程，提供更多便利和有效的保障。
表示层：完成人机界面的显示方式，显示效果和UI风格。保证软件操作显示直观，增强软件使用过程中的易用性。
业务逻辑层：完成数据的业务逻辑操作。是软件的功能的主要处理单元。是系统逻辑处理和数据分析的集合。其功能包括：通信协议的格式分析，数据校对等。
公共访问层：提供公共的操作方法。是系统通用方法的集合。比如：字符串处理方法，MD5加密处理方法等。
数据通信层：负责接受下微机发送的数据信息。该层使用接口定义方式。通过系统配置达到通信方式的灵活更换。目前我们采取的是短信通信方式。
数据访问层：提供数据库访问接口，用于数据操作。是持久化数据对象，以及提取数据对象的关键通道。本系统对数据的持久化是通过数据库方式实现的。所以该层主要提供和数据库访问及具体操作的实用接口。
（五）系统性能
1．及时性：根据业务需要系统需要即时反应地线的挂（拆）状态。因此系统在功能上突出五个及时：及时接受、及时分析、及时处理、及时反馈、及时显示。系统运行之后，随时和电信网络保持连接。当下位机发出数据请求时，上位机将及时做出回应，实现通信握手。并向下位机发出可以接受数据指令。此时下位机将数据信息发送到上位机。上位机接收到数据后，通过一系列校验审核过程，分析地线状态数据，并进行显示。之后向下位机返回，数据接收成功信号。
2．安全性：安全性是系统可靠运行的重要保证。安全性包括三个方面：硬件安全性，软件安全性，和通信安全性。
（1）硬件安全性：是指硬件本身的系统稳定性。硬件安全是系统安全运行的基础。
（2）软件安全性：实际是指数据在处理过程中的错误操作导致数据读脏，写脏以及计算错误的问题。
（3）通信安全性：是指在通信过程中的丢包或被别人截取，而导致的数据安全隐患。为此我们在数据通信过程中使用了自定义的通信协议。该协议在数据接受之后会对接受数据进行数据校验，如果存在丢包或错误现象，系统将自动告知下微机重发数据。针对被人截取数据的问题，系统在发送数据时对数据进行了有效的加密措施，保证通信过程中无漏洞。
3．易用性：方便易用是系统的使用人员正确使用该系统的重要指标之一。系统在UI和人际交互部分尽量做到简洁、清晰。保证使用人员快速掌握使用方法。
4．可扩展性：任何系统都有其扩展的空间。为此系统在设计之初就将扩展性考虑其中。选择N层架构模式打下了可继续扩展的坚实基础。在通信方式方面，系统定义了明确的通信接口，使得系统通信可以通过配置文件的方式进行配置。从而，系统在无需编译，不妨碍系统使用的情况下随时升级，扩展其功能。
5．可视性：
本系统中可采用GSM无线通讯和GPRS网络通讯两种方式，从而建立了具有可靠传输、数据交换，可操作图形界面的嵌入式系统，对未来电力系统升级改造打下了良好的基础。地线在线监测尤其是移动地线在线监测广泛的应用可以杜绝带地线合闸事故的发生，避免由于事故造成的大面积停电、设备损坏及人员伤亡。同时该系统的应用推广会给本行业带来很大的经济效益。
参考文献：
[1]赵红礼、吴昙、黄清，无线局域网[M].科学出版社.2004.
[2]钱进，无线局域网技术与应用[M].电子工业出版社.2004.
[3]刘乃安，无线局域网（WLAN）:原理、技术与应用[M].西安电子科技大学出版社.2004.
作者简介：
王盛，男，辽宁凤城人，辽宁对外经贸学院讲师，主要从事计算机应用方向研究。
[关键词]地线监测 管理设备 设计
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1120028－02
一、建立地线监测与管理设备系统的目的和意义
目前在电力系统的停送电操作中存在一个很大的误操作隐患，即带地线合闸，为此而造成的经济损失是十分巨大的。在过去的几十年中，为避免此类事故的发生，许多生产厂家和运行人员，采取了很多措施和简易的监测手段，起到了一定的作用，但真正做到用科学有效的产品来杜绝此类事故的发生一直是亟待解决的问题。
本系统对变电所内固定式地刀闸，固定地线点进行在线监测外，更注重对临时地线、较远距离的远方地线、隐闭环境中的临时地线在线监控。该成果如果在电力系统得以推广，凡是有挂地线操作的单位都备有一套，将会杜绝带地线合闸事故的发生，为电网的安全运行起到不可估量的作用。
其重要意义体现在以下几个方面：
1．避免带地线合闸事故的发生为电力系统的安全运行带来极大的经济效益和社会效益。
2．取消过去利用电话、黑板记录等方式获取信息，使移动地线实现了现代化管理。
3．该项产品的研制成功将使临时地线管理走在全国电力系统的前列。
在电力生产中目前有许多无法监控的盲区，该系统的研发成功给这些区域搭建了一个无线通讯平台。
目前利用无线通讯技术完成对设备的监控在先进国家已经是广泛采用的技术，其低廉的成本，方便的施工为世界所公认。然而在我国并不能得到广泛地应用，其主要原因是中国对信息处理技术还不过关，主要是处理速度和容量不够，这两项指标直接影响信息传输的准确性。本系统的地线在线监测是选用了比较成熟的IEEE802.116协议和GSM通讯协议，在AYM7和PS255-10的嵌入式系统中完成了对数据的采集、分析和传输，为未来的无线通讯技术奠定了坚实的基础。
二、地线监测与管理设备系统的结构设计
地线监测与管理设备系统是一个周密、科学的管理体系，对每一个环节有严格的控制，分别对各环节的控制设备进行简述，如图1。
（一）便携式手操器
便携式手操器要完成信息的采集，存储，五防控制，显示，信息发送接收等功能，是本系统的核心，因此保证系统结构合理性是十分重要的：
1．携带方便，抗撞击，内涂防磁材料。
2．正面设有LCD窗口、按键、指示灯，侧面设有通讯、充电、下载端口，后侧设有安装方便的电池盒。
（二）移动地线接地器(或检测器)
移动地线接地器是用于地线与大地的连接，并向操作器提供准确无误的信息，是该系统最主要的组成部分，因此它的标准化是十分重要的，设计中必须达到如下要求：
1．方便移动，并备有可拉式存纳箱，方便保管和使用。
2．可靠接地，接地极长度800mm，保证接地深度400mm，直径16mm。
3．提供准确，挂拆地线状态信息，所挂地线编号信息。
（三）接收器
接收器是将收到的短信息经过数据处理，然后传送到PC机上，存放位置任意选择。
（四）PC机
PC机是工作人员查看地线状态的可视界面，主要功能应达到如下几点：
1．方便的可输入系统。
2．表格形式表示地线的拆挂时间，状态，地点，所挂地线编号出入库时间的可视界面。
3．以系统图形式表示地线的状态，地点的可视界面。
4．以配电线路条图形式表示地线的状态，地点的可视界面。
可查阅历史资料和打印。
（五）临时地线存储柜
存储柜是存放保管临时地线之用，是地线管理的重要环节，功能应达到以下几点：
1．对号入库不能随意开启。
2．地线标准化存放。
3．准确发送地线出入库信息，如X号地线X年X月X日X时X分出库。
4．省电模式控制。
5．地线携带方便，统一编号管理。
三、系统工作原理与实现
（一）系统目标
本系统（上位机部分）是为实现监测人员及时了解地线挂（拆）状态而设计的应用系统。系统实现了对下位机（手操器）所发出信号进行及时接受、及时分析、及时处理、及时反馈、及时显示的功能。以满足在实际应用过程中的需要。切实解决电力操作过程中，地线设备监管手段薄弱，及时性差的问题。为降低事故发生率，为安全生产提供有力保障。
（二）系统组成
本系统是由三个部分组成：主接受子系统、客户端子系统、系统图通信站子系统。
1．主接受子系统：主接受子系统主要用于接受下位机发送的地线操作信号，解析信号，分析信号，修改系统图数据，整理当前地线挂（拆）状态，反馈分析信息。是通信和实时数据处理的重要组成部分。
2．客户端子系统：该子系统是为具体监控人员开发的。用于及时直观的显示地线挂（拆）状态，显示当前系统图状态的应用程序。同时提供历史记录查看功能。为方便快速查找前期地线操作提供数据依据。
3．系统图通信站子系统：该子系统采用Web的方式进行传输变电所系统图。凭借Web传输的无障碍优势，该子系统为客户端子系统提供实时系统图文件。这种方式有效避免了客户端子系统所在计算机由于防火墙等网络安全设置，导致的文件传输失败的可能性。
（三）系统流程图
（四）系统架构
系统开发采用了当前先进的系统架构体系——n层架构体系。体系架构完备将为系统在以后二次开发以及升级过程，提供更多便利和有效的保障。
表示层：完成人机界面的显示方式，显示效果和UI风格。保证软件操作显示直观，增强软件使用过程中的易用性。
业务逻辑层：完成数据的业务逻辑操作。是软件的功能的主要处理单元。是系统逻辑处理和数据分析的集合。其功能包括：通信协议的格式分析，数据校对等。
公共访问层：提供公共的操作方法。是系统通用方法的集合。比如：字符串处理方法，MD5加密处理方法等。
数据通信层：负责接受下微机发送的数据信息。该层使用接口定义方式。通过系统配置达到通信方式的灵活更换。目前我们采取的是短信通信方式。
数据访问层：提供数据库访问接口，用于数据操作。是持久化数据对象，以及提取数据对象的关键通道。本系统对数据的持久化是通过数据库方式实现的。所以该层主要提供和数据库访问及具体操作的实用接口。
（五）系统性能
1．及时性：根据业务需要系统需要即时反应地线的挂（拆）状态。因此系统在功能上突出五个及时：及时接受、及时分析、及时处理、及时反馈、及时显示。系统运行之后，随时和电信网络保持连接。当下位机发出数据请求时，上位机将及时做出回应，实现通信握手。并向下位机发出可以接受数据指令。此时下位机将数据信息发送到上位机。上位机接收到数据后，通过一系列校验审核过程，分析地线状态数据，并进行显示。之后向下位机返回，数据接收成功信号。
2．安全性：安全性是系统可靠运行的重要保证。安全性包括三个方面：硬件安全性，软件安全性，和通信安全性。
（1）硬件安全性：是指硬件本身的系统稳定性。硬件安全是系统安全运行的基础。
（2）软件安全性：实际是指数据在处理过程中的错误操作导致数据读脏，写脏以及计算错误的问题。
（3）通信安全性：是指在通信过程中的丢包或被别人截取，而导致的数据安全隐患。为此我们在数据通信过程中使用了自定义的通信协议。该协议在数据接受之后会对接受数据进行数据校验，如果存在丢包或错误现象，系统将自动告知下微机重发数据。针对被人截取数据的问题，系统在发送数据时对数据进行了有效的加密措施，保证通信过程中无漏洞。
3．易用性：方便易用是系统的使用人员正确使用该系统的重要指标之一。系统在UI和人际交互部分尽量做到简洁、清晰。保证使用人员快速掌握使用方法。
4．可扩展性：任何系统都有其扩展的空间。为此系统在设计之初就将扩展性考虑其中。选择N层架构模式打下了可继续扩展的坚实基础。在通信方式方面，系统定义了明确的通信接口，使得系统通信可以通过配置文件的方式进行配置。从而，系统在无需编译，不妨碍系统使用的情况下随时升级，扩展其功能。
5．可视性：
本系统中可采用GSM无线通讯和GPRS网络通讯两种方式，从而建立了具有可靠传输、数据交换，可操作图形界面的嵌入式系统，对未来电力系统升级改造打下了良好的基础。地线在线监测尤其是移动地线在线监测广泛的应用可以杜绝带地线合闸事故的发生，避免由于事故造成的大面积停电、设备损坏及人员伤亡。同时该系统的应用推广会给本行业带来很大的经济效益。
参考文献：
[1]赵红礼、吴昙、黄清，无线局域网[M].科学出版社.2004.
[2]钱进，无线局域网技术与应用[M].电子工业出版社.2004.
[3]刘乃安，无线局域网（WLAN）:原理、技术与应用[M].西安电子科技大学出版社.2004.
作者简介：
王盛，男，辽宁凤城人，辽宁对外经贸学院讲师，主要从事计算机应用方向研究。