专利名称：接地线管理操作系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动化技术领域，特别是用于变电站、发电厂等场合，与微机五防 系统链接并对地线的存取进行安全规范管理的接地线管理操作系统。
背景技术：
微机五防系统由五防计算机、电脑钥匙、适配器、机械编码锁、电编码锁等功能部 件组成。系统软件中预先编辑了变电站(发电厂)的电气一次接线图和设备的操作规则，当 运行人员在计算机(模拟屏)的防误软件进行模拟预演操作时，防误计算机根据预先编辑好 的闭锁关系对每项操作进行判断，拒绝执行违反“五防”原则的操作，记录正确的操作，预演 结束后通过适配器将正确的操作票传输到电脑钥匙中，运行人员通过电脑钥匙，根据其上 显示的操作顺序，到现场对断路器、隔离开关、接地刀间、临时接地线、网、柜门等设备进行 倒闸操作。对临时接地线的闭锁由地线头、地线桩和挂式编码锁共同完成。现场安装时，先 在挂地线的地方焊上地线桩，不挂地线时将挂式编码锁锁在地线桩上，此时不能挂地线；当 需挂地线时，先用电脑钥匙打开挂式编码锁，再装上地线、挂锁。目前，大多数电力企业除了在制度上对接地线的使用做了一些基本要求外，对接 地线的具体使用和管理还不够规范，对接地线的存储、使用等各环节的管理和控制还缺少 一套行之有效的办法，管理方面更多的依赖于使用人员自身的安全意识和自觉性，缺乏行 之有效的技术手段或措施。在电力企业设备检修中，由于带接地线合间而造成人员伤亡和 设备严重损坏等重大安全事故屡有发生。根据国家电网公司的最新统计，带接地线(接地刀 闸)合闸的恶性事故居各种误操作事故的首位，而这些事故的发生，大部分是由于接地线的 误操作和缺乏安全监管所造成，集中反映出接地线组织管理措施不完善或执行不严格等问 题。针对此情况，接地线管理系统的研制将更好的完善防误操作功能，减少变电站误操作次 数，提高电力生产的安全系数。
发明内容为克服现有技术的不足，本实用新型的发明目的在于提供一种接地线管理操作系 统，通过对接地线的规范管理与微机五防系统进行无缝结合，确保接地线从存放管理到使 用、归还的全过程符合安规所设定的作业流程及管理标准，从而改变接地线存取依赖于制 度防误的现状，消除人为疏忽造成的恶性事故隐患，减轻作业人员人为判断的劳动强度，规 范接地线的倒闸操作作业流程，降低各站场检修维护作业的综合成本，切实提高各站、厂的 现代化管理水平。为实现上述目的，本实用新型包括微机五防系统与地线柜体，微机五防系统经地 线柜监控系统与通讯电路连接，微机五防系统将正确的操作票通过适配器传输到电脑钥 匙，电脑钥匙操作电编码锁控制机构，电编码锁控制机构与接点检测电路相通；微处理器分 别与时钟电路、数据存储器、数码管驱动电路、通讯电路、接点检测电路连接；交流电源通过 电源模块一经微处理器为时钟电路、数据存储器、数码管驱动电路、通讯电路、接点检测电路供电，交流电源通过电源模块二为电编码锁控制机构供电。所述电编码锁控制机构的微动开关通过微动开关支座装在地线柜体的支架上，微 动开关的触点与地线识别标示牌接触，电编码锁的两极与电路板连接，电磁铁与电路板相 通，电磁铁通过电磁铁支座装在地线柜体的支架上，电磁铁控制地线识别标示牌的存放，电 路板上有控制指示灯与电磁铁吸合的电路及电源模块二，地线柜体的支架上装有地线位置 标号牌。微处理器、时钟电路、数据存储器、数码管驱动电路、通讯电路、接点检测电路、电 源模块一组成主机，主机与地线柜体上的主机插座连接，主机插座经空气开关与交流电源 连接；地线柜体上装有行程开关与照明装置，行程开关与照明装置串联后与主机插座连接； 地线柜体连接有柜体接地线；地线柜体的柜门上装有资料夹。使用时，每支需要管理的地线上装有地线识别标示牌，标示牌与地线上的钥匙链 连接，当标示牌插入或取出电编码锁控制机构指定的卡位时，电编码锁控制机构的开关状 态发生变化，信息由主机获取，并做记录，向微机五防系统或地线柜监控系统发出动作信 息。主机若发现有地线未归还，每5分钟报警一次，用户可取消报警声。主机统一管理各个电编码锁控制机构，同时通过通信通道向微机五防系统报告地 线当前状态，微机五防系统也可实时查询当前地线使用情况。在标示牌的底部开有一个圆孔，电磁铁头插入到标示牌的孔中。电磁铁不通电 吸合，标示牌就无法拿出，这样就闭锁住了接地线；当使用接地线时，微机五防系统发票 到电脑钥匙，根据提示将电脑钥匙插入到指定地线的电编码锁中，此时回路闭合，电磁铁 得电动作，标示牌被解锁，可取出接地线。同理，接地线使用完毕后的归还方式与上述一样。本实用新型与现有技术相比，具有以下优点本实用新型将地线柜监控系统纳入微机五防系统，采用兼容的一体化设计，标准 的分布式控制系统架构，支持地线管理与微机五防系统的一体化应用。可实现以下管理效 果1)存储管理功能接地线存储管理是指接地线在安全工具柜(架)中的存放和取 用管理。系统通过对接地线进行射频编码和识别，对接地线的存储采用身份识别管理，确保 接地线的存储符合线路操作任务的要求，能被正确取用和及时存放。用户对接地线的取用 采取授权许可机制，并记录接地线的取用信息形成接地线使用日志。2)在线监控功能微机五防系统主机可实时显示接地线的放置情况。接地线从工 具柜(架)中取出后，必须按照模拟校验许可的操作序列进行实际操作。任何不符合系统 事先设定的操作，系统均予以阻止并警示，用户将无法获得下一步操作许可，以确保使用者 按照模拟要求对接地线进行拆装和挂接。3)防止误操作功能本实用新型与后台管理计算机相结合，对接地线使用情况实 现双向管理。不但可以实时、准确、直观地显示接地信息，发出相应错误报警，还可对接地操 作进行强制自动解、闭锁。接地线取用操作时只能取出操作任务指定的一组或多组接地线， 若遗漏未归还将报警提示；系统将发出报警。线路送电前必须将拆除的地线归还到地线柜 方能开始进行送电操作，有效杜绝了因遗忘拆除地线而送电所造成的重大安全事故。4)记录、检索、输出功能本实用新型具有操作记录统计功能，可以将操作人员信息(姓名、操作权限等)、接地线编号、接地线装设的位置、接地线装设和拆除时间等信息都 记录下来，为变电站管理提供有效的依据。可记录临时地线存取情况，容量大，可存储多达 3200条操作记录，采用循环覆盖存储模式，数据掉电10年不丢失。使用记录可以查询、检 索，并可打印输出。5)显示功能柜体上的主机采用2位8段高亮数码管及LED，显示直观方便。6)时钟功能自带时钟系统。采用锂电池供电，在断电情况下时钟可以继续准确 运行。 7)寿命长接点检测方式采用高质量的接点开关，寿命长达10万次。[0021] 8)采用工业级电源模块，可以长时间不断电连续工作。[0022] 9)网络通讯功能采用工业RS485网络控制技术，可远距离通讯，现场安装、接线方便。 10)级联功能支持多柜通讯，上位机最大可管理32个地线柜。 11)报警功能主机若发现有地线未归还，每5分钟报警一次，用户可取消报警声。
[0025]图1是本实用新型的系统连接方框图；[0026]图2是图1中微处理器1的控制电路图；[0027]图3是图1中时钟电路2的控制电路图；[0028]图4是图1中数据存储器3的控制电路图；[0029]图5是图1中数码管驱动电路4的控制电路图；[0030]图6是图1中通讯电路5的控制电路图；[0031]图7是图1中接点检测电路6的控制电路图；[0032]图8是图1中电源模块一 7的控制电路图；[0033]图9是电路板38的控制电路图；[0034]图10是本实用新型的结构简图(大门、小门展开状)[0035]图11是图10的侧视图；[0036]图12是图10的工-I放大图；[0037]图13是图10的II -II放大图。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，微机五防系统10经地线柜
监控系统11与柜体主机的通讯电路5通过485通讯线连接，通讯电路5预留有通讯接口， 当需实现多柜联动时，预留的通讯接口与其它柜体的通讯电路连接。微机五防系统10将模拟后正确的操作票通过适配器8传输到电脑钥匙9，电脑钥 匙9操作电编码锁控制机构12。电编码锁控制机构12的微动开关40的两个脚与接点检测电路6的RJ45插座连 接，M个电路板分别连接到接点检测电路的RJ45插座。微处理器1的SCL、SDA脚分别与时钟电路2、数据存储器3、数码管驱动电路4的SCL、SDA脚采用I2C总线通讯方式连接，I2C(Inter — Integrated Circuit)总线是一 种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线最主 要的优点是其简单性和有效性，由于接口直接在组件之上，因此I2C总线占用的空间非常 小，减少了电路板的空间和芯片管脚的数量，降低了互联成本，总线的长度可高达25英尺， 并且能够以IOKbps的最大传输速率支持40个组件；I2C总线的另一个优点是，它支持多主 控(multimastering)，其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线，一个主控 能够控制信号的传输和时钟频率，当然，在任何时间点上只能有一个主控。微处理器1的485_T)(D、485_RXD脚分别与通讯电路5的485_T)(D、485_RXD脚采用 485通讯方式连接，RS-485的电气特性逻辑"1〃以两线间的电压差为+(2-6)V表示；逻 辑"0〃以两线间的电压差为-(2-6)V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损 坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接；在要求通信距离 为几十米到上千米时，广泛采用RS-485串行总线标准，RS-485采用平衡发送和差分接收， 因此具有抑制共模干扰的能力，加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压， 故传输信号能在千米以外得到恢复，RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处 于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可 以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器 和32台接收器。微处理器1的SS、MISO、SCK脚分别与接点检测电路6的SS、MISO、SCK脚采用 SPI总线通讯方式连接，SPI是英语krial Peripheral interface的缩写，是串行外围设 备接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI总线系统是一种同步 串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。外围设置 FLASHRAM、网络控制器、IXD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。SPI总线系统可直接与各个 厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线串行时钟线(SCK)、主机 输入/从机输出数据线MIS0、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线 SS (有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数 据线MOSI)。交流电源14通过电源模块一 7经微处理器1为时钟电路2、数据存储器3、数码管 驱动电路4、通讯电路5、接点检测电路6供电，电源模块一 7采用工业级交流电源变压模 块，稳压直流部分采用SPX^45M3专用稳压芯片，可以长时间不断电连续工作。交流电源14通过电编码锁控制机构12的电路板上的电源模块二 13为电编码锁 控制机构12供电，电源模块二 13采用工业级交流电源变压模块，直流部分采用SPX2945M3 专用稳压芯片，可以长时间不断电连续工作。如图10、图11、图12、图13所示，带有柜门玻璃17的大门18铰接在地线柜体15 上，大门18上装有柜门锁16，大门18内侧装有资料夹30，便于存放接地线管理资料，小门 24铰接在地线柜体15上，小门M上装有小门固定插销23，地线柜体15连接有柜体接地线 25，地线柜体15底部装有四个滚轮27及可调节底脚观，地线柜体15的顶部装有四个起吊 螺钉31。微处理器、时钟电路、数据存储器、数码管驱动电路、通讯电路、接点检测电路、电 源模块一组成主机19，主机19装在大门18上，主机19的面板上有地线在位、总计数量、所
6有地线适时存取状态、接收、发送、报警显示，主机19的底部设有复位、设置及功能键，功能 键在报警状态下，按一下功能键盘可取消报警；设置键可进入设置状态下，配合设置键 设置最大地线管理数量，设置方法按“设置”键，总计项的数码管闪烁，提示可进行修改数 量，此时按“功能”键可从Ol-M循环设置，设置完毕后，按“设置”键结束设置，主机保存以 上设置项。若最后未按“设置”键，1分钟后自动保存退出；复位键主机19系统重新上电启 动；220V交流电源通过电源模块一经微处理器为时钟电路、数据存储器、数码管驱动电路、 通讯电路、接点检测电路供电，主机19与地线柜体15上的主机插座20连接，主机插座20经 空气开关四与外接220V交流电源接通，空气开关四装在地线柜体15上的电源盒沈内。地线柜体15上装有行程开关21与一套照明装置22，行程开关21与照明装置22 串联后与主机插座20连接，当大门18关闭时，电源接通，柜内照明灯亮，便于操作。电编码锁控制机构12的微动开关40通过微动开关支座37装在地线柜体15的支 架上，微动开关40的触点与地线识别标示牌32接触，电编码锁39的两极与电路板38的 Jl, J2脚连接，电磁铁36的插头与电路板38的插座Dl相连，电磁铁36通过电磁铁支座35 装在地线柜体15的支架上，电磁铁36控制地线识别标示牌32的存放，电路板38上有控制 指示灯33与电磁铁36吸合的电路及电源模块二，地线柜体15的支架上装有地线位置标号 牌34。本实用新型的操作流程如下1、打开微机五防系统10程序；2、开始微机五防开票操作，点击“开始模拟”；3、输入操作票名称，然后点击”确定”，即可开始微机五防操作。在模拟到临时 接地时，微机五防系统10提示是否进行取地线操作，选择“是”，即可进入地线监控系统11 画面，这时可选取一组地线入票；4、当模拟完毕以后，系统对操作票进行处理，将操作票通过适配器8传输至电脑 钥匙9，操作人员即可拿电脑钥匙9将其插入电编码锁39，电编码锁39电极导通，控制指示 灯33亮，电磁铁36得电吸合，操作人员即取走地线；抽出电脑钥匙9，控制指示灯33熄灭， 电磁铁36的轴弹回，地线识别标示牌32不能插入；5、当变电站检修人员检修完毕归还地线时，电脑钥匙9显示归还地线，操作人员 即可拿电脑钥匙9将其插入电编码锁39，电编码锁39电极导通，控制指示灯33亮，电磁铁 36得电吸合，即可将所取带地线识别标示牌32的地线插入相应的地线位置标号牌34。
权利要求1.一种接地线管理操作系统，包括微机五防系统(10)与地线柜体(15)，其特征在于 微机五防系统(10)经地线柜监控系统(11)与通讯电路(5)连接，微机五防系统(10)将正确 的操作票通过适配器(8)传输到电脑钥匙(9)，电脑钥匙(9)操作电编码锁控制机构(12)， 电编码锁控制机构(12)与接点检测电路(6)相通；微处理器(1)分别与时钟电路(2)、数据 存储器(3)、数码管驱动电路(4)、通讯电路(5)、接点检测电路(6)连接；交流电源(14)通 过电源模块一(7 )经微处理器(1)为时钟电路(2 )、数据存储器(3 )、数码管驱动电路(4 )、通 讯电路(5)、接点检测电路(6)供电，交流电源(14)通过电源模块二(13)为电编码锁控制机 构(12)供电。
2.根据权利要求1所述的接地线管理操作系统，其特征在于所述电编码锁控制机构 (12)的微动开关(40)通过微动开关支座(37)装在地线柜体(15)的支架上，微动开关(40) 的触点与地线识别标示牌(32)接触，电编码锁(39)的两极与电路板(38)连接，电磁铁(36) 与电路板(38 )相通，电磁铁(36 )通过电磁铁支座(35 )装在地线柜体(15 )的支架上，电磁 铁(36)控制地线识别标示牌(32)的存放，电路板(38)上有控制指示灯(33)与电磁铁(36) 吸合的电路及电源模块二(13)。
3.根据权利要求2所述的接地线管理操作系统，其特征在于地线柜体(15)的支架上 装有地线位置标号牌(34)。
4.根据权利要求1所述的接地线管理操作系统，其特征在于微处理器(1)、时钟电 路(2)、数据存储器(3)、数码管驱动电路(4)、通讯电路(5)、接点检测电路(6)、电源模块一 (7 )组成主机(19 )，主机(19 )与地线柜体(15 )上的主机插座(20 )连接，主机插座(20 )经 空气开关(29)与交流电源(14)连接。
5.根据权利要求1所述的接地线管理操作系统，其特征在于地线柜体(15)上装有行 程开关(21)与照明装置(22)，行程开关(21)与照明装置(22)串联后与主机插座(20)连 接。
6.根据权利要求1所述的接地线管理操作系统，其特征在于地线柜体(15)连接有柜 体接地线(25)。
7.根据权利要求1所述的接地线管理操作系统，其特征在于地线柜体(15)的柜门上 装有资料夹(30)。
专利摘要一种接地线管理操作系统，用于变电站、发电厂与微机五防系统链接并对地线存取进行安全规范管理。微机五防系统经地线柜监控系统与通讯电路连接，微机五防系统将正确操作票通过适配器传输到电脑钥匙，电脑钥匙操作电编码锁控制机构，电编码锁控制机构与接点检测电路相通；微处理器分别与时钟电路、数据存储器、数码管驱动电路、通讯电路、接点检测电路连接；交流电源通过电源模块一经微处理器为时钟电路、数据存储器、数码管驱动电路、通讯电路、接点检测电路供电，交流电源通过电源模块二为电编码锁控制机构供电。本实用新型支持地线管理与微机五防系统一体化应用，确保接地线存取全过程符合作业流程，消除恶性事故隐患，提高站、厂现代管理水平。
文档编号H02B1/16GK201877705SQ20102061658
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者孙炜, 孟巍, 曹源, 毕成琼, 秦光辉 申请人:湖北旭达电力科技有限公司, 湖北省电力公司襄樊供电公司