一种基于二维码与智能锁技术的接地线管理方法及系统与流程

本发明属于供电安全领域，尤其涉及一种用于接地线的管理方法及系统。

背景技术：

电力生产中，为确保人身、电网、设备的安全，避免各类误操作事故的发生，必须采取防误闭锁措施，尤其是在“挂接地线”和“摘接地线”操作的过程中，更加需要严格的防止误操作管理工作。

国内电力系统早在1990年就提出了电气设备“五防”的要求，并以法规形式规定了电气防误的管理、运行、设计和使用原则。

现有的防误闭锁系统按照闭锁方式的不同，大体有三种类型：机械式防误闭锁系统、电气式防误闭锁系统、微机式防误闭锁系统。

但是，各防误闭锁方式都存在一定的不足和缺点。例如，机械防误闭锁装置主要依靠机械机构传动，联动环节多，经常会发生操作过程中机构卡死故障等现象；电气防误闭锁装置是建立在二次操作回路上，通过在操作回路上串入断路器和刀闸的辅助触点来实现闭锁功能，实际应用中需要接入大量二次电缆，接线方式复杂，间隔多的大站实现起来耗费大量电缆，且在运行中存在刀闸辅助触点不可靠、户外电磁锁机构易损坏等问题。微机防误闭锁装置分为两种类型：一种是离线式微机防误闭锁，无需敷设电缆，投资小、结构简单，应用广泛，但存在很难解决“走空程”的问题及不能与设备实时对位的明显缺点。另一种是在线式微机防误闭锁，可与设备实时对位，能够防止操作中“走空程”的问题，但实时对位依赖于通信可靠性，也没有提供遥控操作的闭锁功能。

现有的防误闭锁系统主要存在以下三方面问题：

1)只能防止单个设备对象的误操作，对于跨站操作、挂拆接地线等操作，现有的防误闭锁系统无法给出行之有效的防误措施。

2)现有的防误闭锁系统仅考虑操作人员误操作，没有考虑倒闸操作票、调度员发令操作过程中存在的错误。

3)现有的防误闭锁系统未考虑操作人员擅自解锁造成的误操作。某电网2003-2009年间发生的131起误操作事故中，防误装置运行正常但工作人员擅自解锁造成的误操作事故有25起。

4)未考虑线路上接地线的误操作；《国家电网公司电力安全工作规程》中指出，在电力线路上工作时必须严格按规定装设接地线，履行“停电、验电、挂接地线”安全措施。然而，长期以来始终无法杜绝人为因素造成的恶性误操作事故，在技术手段或管理措施方面也没有提出很好的解决方案，装设和拆除接地线往往依赖操作人员的主观判断。

综上，传统接地线管理主要从制度层面出发，难以对接地线状态进行实时监控，若电网运行人员不能实时了解接地线状态，将为电力系统埋下严重事故隐患；此外，传统接地线管理难以发现接地线的遗漏，特别是经过一段时间后，存在接地线当前位置无法确定等问题；最后，传统接地线管理没有考虑人为因素导致的恶性事故，存在明显漏洞。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于二维码与智能锁技术的接地线管理方法及系统。其结合二维码与智能锁技术，提出了一种新型的接地线管理方法及系统；可以有效避免接地线管理不规范、接地线状态不明确、接地线位置不清楚等传统管理问题；另外，基于二维码与智能锁技术的策略，可以防止人为因素导致的带电挂接地线、带接地线合开关等恶性事故发生。

本发明的技术方案是：提供一种基于二维码与智能锁技术的接地线管理方法，其特征是：

设置至少一个移动端、位于调度中心的至少一个调度端和一个云平台服务器；

在云平台服务器中，采用二维码与智能锁技术，设立接地线管理库，并根据实际情况采用软硬闭锁策略，以防止带电挂接地线、带接地线合开关、操作人员擅自解锁误操作的问题；

所述的移动端通过无线通信网络与云平台服务器进行数据和信息的传输；

所述的移动端具备读取二维码的功能；

所述的调度端与云平台服务器之间采用网络连接的方式进行数据和信息的传输；

在拟操作设备上，设置有唯一对应的设备二维码；

调度员使用调度端辅助调度工作；

在供电系设备挂、拆接地线操作过程中，现场操作人员使用移动端辅助工作；

在需要进行挂、拆接地线操作时，调度员通过调度端激活操作票上拟操作设备二维码，现场操作人员通过移动端扫描一次设备的二维码；若两者一致，则系统认为操作人员拟操作设备对象正确，智能锁自动解锁，允许进行下一步操作，操作人员获取操作权限；若两者不一致，则认为操作人员拟操作的设备对象错误，系统报警提示。

当操作人员准备挂接地线时，首先通过扫描挂接地线处电杆的二维码，来判断是否为正确位置；若扫码正确，系统远程解除对应的智能锁，允许操作人员取出接地线；操作人员获取接地线后，扫描接地线二维码，系统自动读取对应的接地线编号并写入操作票；操作结束后通过系统汇报调度员，一次接线图实时拓扑对位更新；调度员通过系统直接查询各个接地线的状态，掌握接地线的实时位置。

具体的，所述的调度员使用调度端辅助调度工作，通过连接云平台的调度端进行包括下列工作内容的调度工作：

1)导入操作票，调度端将操作票发送到服务器，通过词条检索和拓扑图关联，审核操作票正误；

2)根据操作任务，将对应相关任务发送给指定操作人员；操作人员移动端收到相应任务；

3)调度员在发令操作时，云平台服务器根据图形拓扑和逻辑判断模块自动判断操作是否符合五防标准，若不符合五防规则并报警提醒，并通知调度员；

4)调度员在调度端对云平台进行维护工作，对图形拓扑、逻辑判断等关键模块进行简单维护。

具体的，所述的现场操作人员使用移动端，在供电系设备挂、拆接地线操作过程中辅助工作，包括下列工作内容：

1)移动端自动接收由调度员发送的电子操作票，软件自动识别操作任务；

2)调度员完成发令后，操作工作详情将通过云平台服务记录并上传至调度员的云平台调度端软件；

3)通过移动端上查看相关拓扑图，实时查看其它相关设备状态；

4)移动端进行操作前要先通过闭锁模块验证，扫描对应操作步骤二维码，解锁相应的云五防闭锁；若扫描错误，则解锁失败或者报警提醒，并通知调度员；

5)移动端在进行相关操作时，系统根据图形拓扑和逻辑判断模块，自动判断操作是否符合五防标准，若不符合条件则解锁失败或者报警提醒，并通知调度员，防止出现操作人员误操作。

进一步的，在进行所述的挂接地线操作时，操作人员找到拟挂接地线的电杆处，通过扫描拟挂接地线处电杆的二维码来判断是否为正确位置；

若扫码正确，操作人员获取操作权限；若扫码错误，系统发出“误操作”的报警提示，并给出具体错误信息，以防止由于操作人员误登带电的电杆，引起带电挂接地线故障的发生。

进一步的，在进行所述的拆接地线操作时，操作人员找到拟拆除的接地线处，通过扫描接地线的二维码来判断是否为正确接地线；

若扫码正确，操作人员获取操作权限，若扫码错误，系统发出“误操作”的报警提示，并给出具体错误信息，以防止带接地线合开关故障的发生。

其所述的拟操作设备包括每一根接地线。。

本方的技术方案，还提供了一种基于前述方法工作的基于二维码与智能锁技术的接地线管理系统，其特征是所述的接地线管理系统包括：

至少一个移动端、位于调度中心的至少一个调度端和一个云平台服务器；

在云平台服务器中，采用二维码与智能锁技术，设立接地线管理库，并根据实际情况采用对应的软闭锁策略，以防止带电挂接地线、带接地线合开关、操作人员擅自解锁误操作的问题；

所述的移动端通过无线通信网络与云平台服务器进行数据和信息的传输；

所述的移动端具备读取二维码的功能；

所述的调度端与云平台服务器之间采用网络连接的方式进行数据和信息的传输；

在拟操作设备上，设置有唯一对应的设备二维码；

调度员使用调度端辅助调度工作，通过连接云平台的调度端进行调度工作；

现场操作人员使用移动端，在供电系设备挂、拆接地线操作过程中辅助工作；

所述的接地线管理系统，基于二维码与智能锁技术，将防误挂拆接地线安全规则和停送电开关顺序逻辑部署在云服务器上，利用云计算技术进行数据处理，基于五防规则行进行审核-发令-操作全过程的防误逻辑判断，实现挂、拆接地线操作的全网全过程防误闭锁，以有效避免接地线管理不规范、接地线状态不明确、接地线位置不清楚的问题；防止人为因素导致的带电挂接地线、带接地线合开关等恶性事故发生，提升调度工作效率，增强现场操作的安全性和可靠性。

具体的，所述的调度员通过连接云平台的调度端进行下列调度工作：

1)导入操作票，将操作票发送到服务器，通过词条检索和拓扑图关联，审核操作票正误；

2)根据操作任务，将对应相关任务发送给指定操作人员；操作人员移动端收到相应任务；

3)调度员在发令操作时，云平台服务器根据图形拓扑和逻辑判断模块自动判断操作是否符合五防标准，若不符合五防规则并报警提醒，并通知调度员；

4)通过系统后台直接查询接地线状态，掌握接地线实时位置。

进一步的，基于二维码与智能锁技术的接地线管理系统，其特征是当所述的操作人员准备挂接地线时，首先通过扫描挂接地线处电杆二维码判断是否为正确位置；

若扫码正确，接地线管理系统远程解除智能锁，操作人员获取接地线后，扫描接地线二维码，系统自动读取接地线号并写入操作票，操作结束后通过系统汇报给调度员，一次接线图实时拓扑对位更新；

若扫码错误，系统发出“误操作”的报警提示，并给出具体错误信息，以防止由于操作人员误登带电的电杆，引起带电挂接地线故障的发生。

进一步的，在进行所述的拆接地线操作时，操作人员找到拟拆除的接地线处，通过扫描接地线的二维码来判断是否为正确接地线；

若扫码正确，操作人员获取操作权限；若扫码错误，接地线管理系统发出“误操作”的报警提示，并给出具体错误信息，以防止带接地线合开关故障的发生。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.本发明的技术方案，基于云计算方案，结合二维码和智能锁技术，将传统的“五防”规则拓展到全网，并根据实际情况设计了对应的闭锁功能，能有效地防止调度人员误调度和操作人员误操作；

2.本发明的技术方案，基于云服务器和无线网络通讯，实现了操作票无纸化和电子化，通过平台云计算实现云五防计算，将电网调度工作云端化和电子化，为大数据时代的调度工作提供了技术支撑；

3.本发明的技术方案，基于二维码与智能锁技术，将防误挂拆接地线安全规则和停送电开关顺序逻辑部署在云服务器上，基于五防规则行进行审核-发令-操作全过程的防误逻辑判断，实现挂、拆接地线操作的全网全过程防误闭锁，可有效避免接地线管理不规范、接地线状态不明确、接地线位置不清楚的问题；能够防止人为因素导致的带电挂接地线、带接地线合开关等恶性事故发生，提升调度工作效率，增强现场操作的安全性和可靠性。

附图说明

图1是本发明整体系统架构示意图；

图2是本发明调度端操作票管理流程示意图；

图3是本发明移动端工作流程示意图；

图4是本发明接地线管理流程示意图；

图5是本发明防止带电挂接地线流程示意图；

图6是本发明防止带接地线合开关流程示意图；

图7是本发明二维码软闭锁流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

“倒闸”操作需要由电网调控员与现场操作人员配合完成，正确的“倒闸”操作流程包括倒闸操作票的拟写、审核，在倒闸操作票审核正确的基础上由电网调控员向现场操作人员发布指令，现场操作人员复诵无误后开始操作，操作完毕后向电网调控员汇报，完成倒闸操作的一个完整流程。

挂、拆接地线操作步骤，是“倒闸”操作前的一项重要工作，在实际工作中，此操作步骤中出现失误和错误的几率，是整个倒闸操作环节中最大的。

本技术方案将“五防”操作规程写成“规则行”，并汇总在防误检测规则中。“规则行”内的信息包括：操作设备对象、操作设备状态、条件设备对象、条件设备状态、审票错误时报警提示等。

本技术方案按实现功能可划分为防误票、防误调度与防误操作三部分：

“防误票”功能是基于任务检测规则、防误检测规则及流程校核规则对操作票进行审核。其中，任务检测规则检查操作票中设备初始状态与操作对象实际初始状态是否一致；防误检测规则是确保操作票正确性的核心规则，它提示调控员在特定条件下部分操作是不允许的，为保障操作票的正确性，系统设计防误检测规则来实现操作步骤的逐条检验；流程检测规则是检查操作票中设备最终状态与设备所需最终状态(操作任务)是否一致。

“防误调度”功能是基于防误检测规则，根据操作票执行顺序与一次接线图实时拓扑状态对当前拟发送操作指令进行防误逻辑判断。

“防误操作”功能是根据调控员发令过程中激活的一次设备二维码，现场操作人员对拟操作设备进行扫码确认，扫码正确后智能锁自动解锁，操作人员获取操作权限，这是一种软闭锁与硬闭锁的结合模式。

具体到“挂、拆接地线”操作步骤时，本技术方案提供了一种基于二维码与智能锁技术的接地线管理方法，其发明点在于：

如图1中所示，本技术方案设置至少一个移动端、位于调度中心的至少一个调度端和一个云平台服务器；

在云平台服务器中，采用二维码与智能锁技术，设立接地线管理库，并根据实际情况采用对应的软闭锁策略，以防止带电挂接地线、带接地线合开关、操作人员擅自解锁误操作的问题；

所述的移动端通过无线通信网络与云平台服务器进行数据和信息的传输；

所述的移动端具备读取二维码的功能；

所述的调度端与云平台服务器之间采用网络连接的方式进行数据和信息的传输；

在拟操作设备上，设置有唯一对应的设备二维码；

调度员使用调度端辅助调度工作；

在供电系设备挂、拆接地线操作过程中，现场操作人员使用移动端辅助工作；

在需要进行挂、拆接地线操作时，调度员通过调度端激活操作票上拟操作设备二维码，现场操作人员通过移动端扫描一次设备的二维码；若两者一致，则系统认为操作人员拟操作设备对象正确，智能锁自动解锁，允许进行下一步操作，操作人员获取操作权限；若两者不一致，则认为操作人员拟操作的设备对象错误，系统报警提示。

当操作人员准备挂接地线时，首先通过扫描挂接地线处电杆的二维码，来判断是否为正确位置；若扫码正确，系统远程解除对应的智能锁，允许操作人员取出接地线；操作人员获取接地线后，扫描接地线二维码，系统自动读取对应的接地线编号并写入操作票；操作结束后通过系统汇报调度员，一次接线图实时拓扑对位更新；

调度员通过系统直接查询各个接地线的状态，掌握接地线的实时位置。

如图2中所示，所述的调度员使用调度端辅助调度工作，通过连接云平台的调度端进行包括下列工作内容的调度工作：

1)导入操作票，调度端将操作票发送到服务器，通过词条检索和拓扑图关联，审核操作票正误；

2)根据操作任务，将对应相关任务发送给指定操作人员；操作人员移动端收到相应任务；

3)调度员在发令操作时，云平台服务器根据图形拓扑和逻辑判断模块自动判断操作是否符合五防标准，若不符合五防规则并报警提醒，并通知调度员；

4)调度员在调度端对云平台进行维护工作，对图形拓扑、逻辑判断等关键模块进行简单维护。

如图3中所示，所述的现场操作人员使用移动端，在供电系设备挂、拆接地线操作过程中辅助工作，包括下列工作内容：

1)移动端自动接收由调度员发送的电子操作票，软件自动识别操作任务；

2)调度员完成发令后，操作工作详情将通过云平台服务记录并上传至调度员的云平台调度端软件；

3)通过移动端上查看相关拓扑图，实时查看其它相关设备状态；

4)移动端进行操作前要先通过闭锁模块验证，扫描对应操作步骤二维码，解锁相应的云五防闭锁；若扫描错误，则解锁失败或者报警提醒，并通知调度员；

5)移动端在进行相关操作时，系统根据图形拓扑和逻辑判断模块，自动判断操作是否符合五防标准，若不符合条件则解锁失败或者报警提醒，并通知调度员，防止出现操作人员误操作。

进一步的，在进行所述的挂接地线操作时，操作人员找到拟挂接地线的电杆处，通过扫描拟挂接地线处电杆的二维码来判断是否为正确位置；

若扫码正确，操作人员获取操作权限；若扫码错误，系统发出“误操作”的报警提示，并给出具体错误信息，以防止由于操作人员误登带电的电杆，引起带电挂接地线故障的发生。

进一步的，在进行所述的拆接地线操作时，操作人员找到拟拆除的接地线处，通过扫描接地线的二维码来判断是否为正确接地线；

若扫码正确，操作人员获取操作权限，若扫码错误，系统发出“误操作”的报警提示，并给出具体错误信息，以防止带接地线合开关故障的发生。

在本技术方案中，所述的拟操作设备包括每一根接地线。

本发明的技术方案，还提供了一种基于前述方法工作的基于二维码与智能锁技术的接地线管理系统，其发明点在于该接地线管理系统包括：

至少一个移动端、位于调度中心的至少一个调度端和一个云平台服务器；

在云平台服务器中，采用二维码与智能锁技术，设立接地线管理库，并根据实际情况采用软硬闭锁策略，以防止带电挂接地线、带接地线合开关、操作人员擅自解锁误操作的问题；

所述的移动端通过无线通信网络与云平台服务器进行数据和信息的传输；

所述的移动端具备读取二维码的功能；

所述的调度端与云平台服务器之间采用网络连接的方式进行数据和信息的传输；

在拟操作设备上，设置有唯一对应的设备二维码；

调度员使用调度端辅助调度工作，通过连接云平台的调度端进行调度工作；

现场操作人员使用移动端，在供电系设备挂、拆接地线操作过程中辅助工作；

二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。相较于其它编码方式，二维码具有编码密度高，信息容量大，译码可靠性高，成本低，易制作，持久耐用等优点，另外，基于二维码技术的智能锁已广泛应用于各行各业及各种生活场景。

典型的变电站站内误操作包括站内误拉、误合断路器，误入带电间隔；变电站站外线路设备的误操作以接地线误操作为主，包括误挂、漏挂、误拆、漏拆，种种人为因素导致带电挂接电线及带接地线合开关等恶性事故发生。

传统接地线管理主要从制度层面出发，难以对接地线状态进行实时监控，若电网运行人员不能实时了解接地线状态，将为电力系统埋下严重事故隐患；此外，传统接地线管理难以发现接地线的遗漏，特别是经过一段时间后，存在接地线当前位置无法确定等问题；最后，传统接地线管理没有考虑人为因素导致的恶性事故，存在明显漏洞。

针对上述问题，基于二维码与智能锁技术，针对操作人员人为因素导致的误操作，本技术方案提出了基于二维码与智能锁技术的接地线管理方法及系统。

如图4中所示，所述的接地线管理系统，基于二维码与智能锁技术，将防误挂拆接地线安全规则和停送电开关顺序逻辑部署在云服务器上，利用云计算技术进行数据处理，基于五防规则行进行审核-发令-操作全过程的防误逻辑判断，实现挂、拆接地线操作的全网全过程防误闭锁，以有效避免接地线管理不规范、接地线状态不明确、接地线位置不清楚的问题；防止人为因素导致的带电挂接地线、带接地线合开关等恶性事故发生，提升调度工作效率，增强现场操作的安全性和可靠性。

按照操作顺序(图中以带有箭头的线段来表示操作方向和操作顺序)，在需要进行挂、拆接地线操作时，调度员通过调度端激活操作票上拟操作设备二维码，现场操作人员通过移动端扫描一次设备的二维码；若两者一致，则系统认为操作人员拟操作设备对象正确，智能锁自动解锁，允许进行下一步操作，操作人员获取操作权限；若两者不一致，则认为操作人员拟操作的设备对象错误，系统报警提示。

当操作人员准备挂接地线时，首先通过扫描挂接地线处电杆的二维码，来判断是否为正确位置；若扫码正确，系统远程解除对应的接地线库智能锁，允许操作人员取出接地线；操作人员获取接地线后，扫描接地线二维码，系统自动读取对应的接地线编号并写入操作票；操作结束后通过系统汇报调度员，一次接线图实时拓扑对位更新；调控员可以通过系统后台直接查询接地线状态，掌握接地线实时位置。

如图5中所示，在调控中心进行调度决策的调控员，可以通过连接云平台服务器进行调度端工作。调度端有如下功能：

1、调控员导入操作票，主站端将操作票发送到服务器，通过词条检索和拓扑图关联，审核操作票正误。

2、调控员根据操作任务，将对应相关任务发送给指定操作人员。操作人员移动端收到相应任务。

3、调控员在发令操作时，云平台服务器根据图形拓扑和逻辑判断模块，自动判断操作是否符合五防标准，若不符合不收到相应任务并报警提醒，并通知调控员，防止出现调控员误调度。

4、调控员在主站端对全网五防智能调度系统进行维护，录入图形拓扑、逻辑判断等关键模块信息，保证系统稳定运行。

带电挂接地线误操作事故往往是由于操作人员人为疏忽、误登带电杆引起，因此，本技术方案将电杆编号以二维码形式作为唯一标识，设置在各个电杆上。

图6中，给出了本发明防止带电挂接地线的操作流程。

操作人员找到拟挂接地线的电杆处，通过使用移动端扫描拟挂接地线处电杆的二维码，移动端将扫描到的二维码上传，由系统来判断是否为正确位置。

若扫码正确，操作人员获取操作权限；若扫码错误，系统发出“误操作”的报警提示，并给出具体错误信息。

除了上述提及的由于误登带电杆引起的带电挂接地线事故，拆除接地线时也往往容易发生误拆、漏拆等误操作事故，导致带接地线合开关恶性事故的发生。

对此，本技术方案针对“防止带接地线合开关”提出了防止带接地线合开关的监控和操作流程，具体如图6中所示。

操作人员找到拟拆接地线处，通过使用移动端扫描拟拆接地线的二维码，移动端将扫描到的二维码上传，由系统来判断是否为正确接地线。

若扫码正确，操作人员获取操作权限，若扫码错误，系统发出“误操作”的报警提示，并给出具体错误信息。

供电线路上的杆上闸刀或柱上变压器，数量繁多，具体操作条件复杂，安全距离有些不能满足要求，不具备安装智能锁的条件。故本技术方案采用软闭锁模块实现二维码校验。

本技术方案中的二维码软闭锁流程如图7中所示。

在每一步操作之前，操作人员通过移动端扫描拟操作设备或接地线的二维码并上传，系统将核对拟操作设备的二维码信息，提醒调控员和操作人员是否可以进行操作。

综上，本发明的技术方案，将防误操作规则部署在云服务器上，利用云计算技术进行数据处理，基于五防规则行进行审核-发令-操作全过程防误逻辑判断，最终形成了一套接地线管理系统。采用二维码与智能锁技术，设立接地线管理库，并根据实际情况采用不同软硬闭锁策略，解决了传统防误闭锁系统无法防止带电挂接地线、带接地线合开关、操作人员擅自解锁误操作的问题；为长期以来站外线路操作中存在的带电挂接地线、带接地线合开关等误操作隐患提供了良好的解决方案。

本系统从变电站站内设备的“防误”提升到全电网设备的“防误”，延伸“五防”概念，扩大保护范围，打破了基于机械式、电气式防误闭锁的传统思路，解决了传统防误闭锁系统无法防止线路设备误操作的弊端；其从操作人员层面的“防误”提升到“审核-发令-操作”的全过程“防误”，填补了传统防误闭锁系统仅考虑操作人员误操作的这一空白；其将“防误”规则布置在云端服务器上，调控员和操作人员均可通过客户端掌握全网电气设备的实时状态和挂、拆接地线操作工作的实时进程，提升了倒闸操作全过程安全性和可靠性。

本发明可广泛用于电网电力调度和运行管理领域。