一种分散分布式全态发电厂接地网监测系统及控制方法与流程

本发明涉及接地电阻监测，涉及发电厂的接地网监测技术，尤其涉及一种分散分布式全态发电厂接地网监测系统及控制方法。

背景技术：

火力发电厂电气设备数量、种类庞杂，为保护人身和设备安全、及保证电气系统和设备正常运行，电气设备必须接地或接零。为了将各种不同用途和各种不同电压等级的电气设备接地，全厂设有总的接地装置，即全厂接地网。全厂接地网将厂内允许连接的接地体连接在一起形成网状，降低接地电阻，提高接地可靠性。全厂接地网接地电阻满足其中接地电阻最小的电气设备的要求。

根据工作设备和保护类型的要求，发电厂主要接地类型及对接地电阻的是：大接地短路电流系统，工频接地电阻不大于5欧姆；小接地短路电流系统，工频接地电阻不大于15欧姆；低压电力设备保护接地工频接地电阻不大于10欧姆；独立避雷针的接地装置，为了防止反击，一般不与主接地网连接，冲击接地电阻不大于10欧姆；防静电接地工频接地电阻不大于30欧姆；数字化设备接地直流电阻不大于30欧姆。

与保护人身安全相关的接地设施有升压站内均压带；与系统运行的正常工作条件相关的有供配电系统工作接地，继电保护装置的工作和保护接地，数字化设备的逻辑接地，通讯设备的屏蔽接地等等。

上述涉及发电厂接地装置数量众多、种类庞杂、技术要求各异，接地网的状态对正常生产和安全运行事关重大，确应采取先进的信息化技术措施，以实现有效实时自动监测，将监测结果上报全厂生产信息监测网。

采用分散分布式全态发电厂接地电阻监测系统及控制方法可以对发电厂接地网进行全态、全区域覆盖，分散分布式系统网架，实现就地实时连续采样监测，远程自动化集中监控，全面掌握接地网的工作状态，提前发现隐患，及时采取改进措施，减少事故，提高发电厂生产运行可靠性。

目前还没有完善的分散分布式全态发电厂接地电阻监测系统及控制方法。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种分散分布式全态发电厂接地电阻监测系统及控制方法。通过本系统，运行人员可以全面掌握接地网的工作状态，提高发电厂生产运行安全及可靠性。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种分散分布式全态发电厂接地网监测系统，包括：接地网监测管理工作站及多个分布式现场监测和通信子系统；

每个现场监测和通信子系统均包括智能全工接地电阻测量仪、第二通信网关、测量回路连接导体和联通元件；智能全工接地电阻测量仪经由第二通信网关与数据总线电连接，实现与接地网监测管理工作站的指令和数据交互；每个智能全工接地电阻测量仪经测量回路连接导体和联通元件与对应监测的接地网连通构成完整测量回路；

所述的接地网监测管理工作站包括工业计算机、打印机、第一通信网关和数据总线；工业计算机、打印机、第一通信网关均与数据总线电连接；第一通信网关连接至发电厂生产信息采集监控管理系统。

作为本发明的进一步改进，所述的测量回路连接导体和联接元件包括辅助接地棒、硬导体和线夹，辅助接地棒和线夹均与硬导体连接。

作为本发明的进一步改进，所述的接地网包括升压站区域接地网相连、避雷针独立接地网、集控楼区域接地网、网络控制室区域接地网、燃油储运和管道区域接地网、通信机房区域接地网和厂区中心区域接地网；接地网均与一个智能全工接地电阻测量仪连接。

作为本发明的进一步改进，所述的数据总线与第一通信网关之间、数据总线与第二通信网关之间均采用光缆光电联接。

作为本发明的进一步改进，所述的智能全工接地电阻测量仪、第一通信网关和第二通信网关安装在仪表柜内并布置在临近所监测接地网现场；接地网监测管理工作站、打印机布置在集控室内。

作为本发明的进一步改进，还包括便携式操作员站，便携式操作员站与智能全工接地电阻测量仪连接用于运行人员手动下达工作指令。

一种分散分布式全态发电厂接地网监测系统的控制方法，包括：

智能全工接地电阻测量仪测量所连接的生产现场区域的接地网的接地电阻，将测量结果通过数据总线送达接地网监测管理工作站进行分析；接地网监测管理工作站根据现场工作条件，调度协调全系统智能全工接地电阻测量仪的工作模式：

常规工作模式下，智能全工接地电阻测量仪按照接地网监测管理工作站确定的工作周期和频率，自动地连续测量所连接的生产现场区域的接地网的接地电阻；

生产流程或外部条件联动工作模式下，生产流程或外部条件状态达到系统工作启动条件，系统可按照对应的工作要求自动启动智能全工接地电阻测量仪以预定的工作周期和频率，测量所连接的生产现场区域的接地网的接地电阻。

8作为本发明的进一步改进，常规工作模式具体为：

智能全工接地电阻测量仪按照接地网监测管理工作站确定的工作周期和频率，自动地连续测量所连接的生产现场区域的接地网的接地电阻，并将测量结果通过第二通信网关和数据总线送达接地网监测管理工作站进行分析存储、生成报告、显示调用。

作为本发明的进一步改进，生产流程或外部条件联动工作模式具体为：

当接地网监测管理工作站检测到生产流程或外部条件状态达到系统工作启动条件，接地网监测管理工作站按照对应的工作要求，自动启动智能全工接地电阻测量仪以预定的工作周期和频率，测量所连接的生产现场区域的接地网的接地电阻，将测量结果通过通信网关、数据总线送达接地网监测管理工作站进行分析存储，按照指令要求分析存储、生成专项报告、显示调用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明系统应用智能全工接地电阻测量仪完成现场测量和生成报文图表功能；以接地网监测工作站实现系统管理，与发电厂生产信息采集监测管理系统数据交互。基于发电厂接地网的不同功能、技术要求、分布区域，根据接地网运行的环境和气象条件、生产作业安排，通过程序设定，自动地按照功能和区域，对全厂接地网进行连续或定期的监测。根据监测结果，判断当前接地网的状态；根据长期监测数据，归纳并预测接地网的变化趋势，生成报文图表上传到至发电厂生产信息采集监测管理系统。通过本系统，运行人员可以全面掌握接地网的工作状态。当接地网发生突变，系统发出警示，向运行人员报告故障数据和区域；系统依据长期监测数据，绘制接地网变化趋势图，提前发现隐患。运行人员可以及时采取改进措施，提高发电厂生产运行安全及可靠性。

本发明的控制方法是基于发电厂庞杂的配电系统运行环境及大量的电气装置设备，对发电厂的接地网在安全可靠运行的复杂的技术要求，针对性地运用自动化、信息化监测和管理措施，区域、类型、全域相结合地定期连续测量接地电阻，完全且具体地监测接地网的健康状况，掌握接地网的变化趋势，建成发电厂接地网管理数据库和管理系统，并纳入全厂生产信息采集监测管理系统，补齐了发电厂没有接地网专项管理的缺口，提高发电厂电气接地的安全可靠性能和管理水平。

优选地，该系统应用智能全工接地电阻测量仪完成现场测量和生成报文图表功能；以接地网监测工作站实现系统管理，与发电厂生产信息采集监测管理系统数据交互。

附图说明

图1为本发明系统的配置接线图；

图中：1、接地网监测管理工作站；2、智能全工接地电阻测量仪；3、数据总线；4、连接导体和联通元件；5、便携式操作员站；6、打印机；7、第一通信网关；8、第二通信网关；9、工业计算机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1所示，本发明一种分散分布式全态发电厂接地网监测系统，包括：接地网监测管理工作站1、现场监测和通信子系统；

所述的接地网监测管理工作站1包括工业计算机9、打印机6、第一通信网关7和数据总线3，工业计算机9、打印机6和第一通信网关7的数据接口分别通过数据线与数据总线3连接，通信网关7的数据出口端连接至发电厂生产信息采集监测管理系统；

所述的现场监测和通信子系统包括智能全工接地电阻测量仪2、第二通信网关8和连接导体和联通元件4；智能全工接地电阻测量仪2数据口与第二通信网关8通过数据线电联接，第二通信网关8的数据接口分别通过数据线与数据总线3连接，智能全工接地电阻测量仪2测量工作端通过连接导体和联通元件4与对应的区域接地网电连接。智能全工接地电阻测量仪2高速数据口与便携式操作员站5数据线电联接。

智能全工接地电阻测量仪2按接地的技术要求和区域分布，逐台与接地网相连。第一智能全工接地电阻测量仪2与升压站区域接地网相连；第二智能全工接地电阻测量仪2与避雷针独立接地网相连；第三智能全工接地电阻测量仪2与集控楼区域接地网连接；第四智能全工接地电阻测量仪2与网络控制室区域接地网连接；第五智能全工接地电阻测量仪2与燃油储运和管道区域接地网连接；第六智能全工接地电阻测量仪2与通信机房区域接地网连接；第七智能全工接地电阻测量仪2与厂区中心区域接地网连接。

工业计算机实现全系统各功能模块工作调度协调、数据采集、存储、统计分析、输出结果；数据总线完成系统内数据汇流和交互，通过通信网关与现场监测设备和发电厂生产信息采集监测管理系统交互数据；通信网关实现内外数据接受和发送，设置防火墙保护系统安全；打印机输出书面结果。工业计算机、打印机、通信网关均与数据总线电连接。应用自动化综合控制系统，现场采样、分析计算、自动输出控制。

其中，测量回路连接导体和联接元件4包括辅助接地棒、硬导体和线夹，均为铜材制作。智能全工接地电阻测量仪2与所监测的接地网经由连接导体和联通元件4连通成完整测量回路。

数据总线3与通信网关7之间均采用光缆光电联接。智能全工接地电阻测量仪2具备全态接地电阻多路巡测功能，即可以监测工频、冲击、直流等全态接地电阻，连接多个测量对象巡回监测。智能全工接地电阻测量仪2和通信网关7安装在仪表柜内，布置在临近所监测接地网就近现场；接地网监测管理工作站1、打印机6布置在集控室内。便携式操作员站5为笔记本电脑，可接驳智能全工接地电阻测量仪2，实施工作设置、整定，数据管理和交互，安全管理等功能。

实施例

如图1所示，一种分散分布式全态发电厂接地网监测系统，包括工业计算机9、智能全工接地电阻测量仪2、数据总线3、连接导体和联通元件4、便携式操作员站5、打印机6、第一通信网关7及第二通信网关8。

工业计算机9、打印机6和第一通信网关7的数据接口分别通过数据线与数据总线3连接，第一通信网关7的数据出口端连接至发电厂生产信息采集监测管理系统。

智能全工接地电阻测量仪2数据口与第二通信网关8通过数据线电联接，第二通信网关8的数据接口分别通过数据线与数据总线3连接，智能全工接地电阻测量仪2测量工作端通过连接导体和联通元件4与对应的区域接地网电连接。智能全工接地电阻测量仪2高速数据口与便携式操作员站5数据线电联接。

系统由计算机程序控制，可以选择自动或手动工作模式。自动工作模式下，智能全工接地电阻测量仪2按照接地网监测管理工作站1确定的工作周期和频率，自动地连续测量所连接的生产现场区域的接地网的接地电阻。将测量结果通过数据总线3送达接地网监测管理工作站1进行分析存储。这一数据为长期观测接地网接地电阻稳态值，可以作为监测接地网运行状态及系统工作模式整定的基础参数。

手动工作模式下，系统接受运行人员下达指令，执行监测、生成报告。运行人员通过接地网监测管理工作站1、便携式操作员站5、或通过智能全工接地电阻测量仪2的操作界面下达工作指令，系统执行指令规定的测量工序，监测指定区域的接地网的接地电阻，将测量结果通过数据总线3送达接地网监测管理工作站1进行分析存储，按照指令要求生成专项报告。

接地网监测管理工作站1、数据总线3、打印机6和第一通信网关7布置在集控室内，室内有采暖通风、照明设施。智能全工接地电阻测量仪2和通信网关7装在仪表柜内，布置在临近所监测接地网就近现场，可以就近方便地通过连接导体和联通元件4与对应的区域接地网电连接。

连接导体和联通元件4采用铜材，设备基础负荷设备荷载要求，坚固平直，埋件尺寸准确。

本发明还提供了一种分散分布式全态发电厂接地网监测系统的控制方法，包括以下步骤：

智能全工接地电阻测量仪2测量所连接的生产现场区域的接地网的接地电阻，将测量结果通过数据总线3送达接地网监测管理工作站1进行分析；接地网监测管理工作站1根据现场工作条件，调度协调全系统智能全工接地电阻测量仪的工作模式；

常规工作模式下，智能全工接地电阻测量仪按照接地网监测管理工作站确定的工作周期和频率，自动地连续测量所连接的生产现场区域的接地网的接地电阻。如测量频率为12小时，周期7天，工作时段为3个月。则智能全工接地电阻测量仪自动地在设定启动时间点实施一次测量，12小时后再一次测量该区域接地网接地电阻值；7天后，再次按照上述工作频率和方式实施第二轮测量，直至完成3个月的工作时段一个工作进程。将测量结果通过数据总线送达接地网监测管理工作站进行分析存储。这一数据为长期观测接地网接地电阻稳态值，可以作为监测接地网运行状态及系统工作模式整定的基础参数。

生产流程或外部条件联动工作模式下，生产流程或外部条件状态达到系统工作启动条件，系统可按照对应的工作要求自动启动智能全工接地电阻测量仪以预定的工作周期和频率，测量所连接的生产现场区域的接地网的接地电阻。如天气预报即将有雷雨天气，则与避雷针独立接地网相连的第二智能全工接地电阻测量仪，可在预报雷雨天气数小时前，对避雷针独立接地网实施冲击接地电阻测量，以判断接地网健全与否及即时的状态情况；如生产安排报告燃料油即将进厂注油，与燃油储运和管道区域接地网连接的第五智能全工接地电阻测量仪，可在注油工作数小时前，对燃油储运和管道区域接地网实施静电接地电阻测量，以判断接地网健全与否及即时的状态情况；如检修维护安排升压站电气检修，与升压站区域接地网相连的第一智能全工接地电阻测量仪，可在检修工作数小时前，对升压站区域接地网实施工频接地电阻测量，以判断接地网健全与否及安全接地的状态；

在接地电阻测量前20～40分钟、测量的进程过程中，系统向全厂监控主系统发出报警提示信号，并编辑短消息自动群发送至相关运行人员提醒注意。智能全工接地电阻测量仪将测量结果即时以图表报文发送到接地网监测管理工作站，工作站经过比对分析后，生成监测报告发送到发电厂生产信息采集监测管理系统，转发到相关生产运行人员。

生产流程指令及安排、或外部条件参数由发电厂生产信息采集监测管理系统传达接地网监测管理工作站，接地网监测管理工作站根据上述指令和条件，输出控制模式协调调度全系统智能全工接地电阻测量仪的运行，上报监测报告。

优选地，系统植入生产流程或外部条件联动工作模式。当接地网监测管理工作站1检测到生产流程或外部条件状态达到系统工作启动条件，接地网监测管理工作站1按照对应的工作要求，自动启动智能全工接地电阻测量仪2以预定的工作周期和频率，测量所连接的生产现场区域的接地网的接地电阻。如天气预报即将有雷雨天气，则与避雷针独立接地网相连的第二智能全工接地电阻测量仪2，可在预报雷雨天气数小时前，对避雷针独立接地网实施冲击接地电阻测量，以判断接地网健全与否及即时的状态情况；如生产安排报告燃料油即将进厂注油，与燃油储运和管道区域接地网连接的第五智能全工接地电阻测量仪2，可在注油工作数小时前，对燃油储运和管道区域接地网实施静电接地电阻测量，以判断接地网健全与否及即时的状态情况；如检修维护安排升压站电气检修，与升压站区域接地网相连的第一智能全工接地电阻测量仪2，可在检修工作数小时前，对升压站区域接地网实施工频接地电阻测量，以判断接地网健全与否及安全接地的状态；

优选的，在接地电阻测量前20～40分钟、测量的进程过程中，接地网监测管理工作站1向全厂监控主系统发出报警提示信号，并编辑短消息自动群发送至相关运行人员提醒注意。智能全工接地电阻测量仪2将测量结果即时以图表报文经通信网关7、数据总线3发送到接地网监测管理工作站1，工作站经过比对分析后，生成监测报告，经通信网关7发送到发电厂生产信息采集监测管理系统，转发到相关生产运行人员。

优选的，生产流程指令及安排、或外部条件参数由发电厂生产信息采集监测管理系统传达接地网监测管理工作站1，接地网监测管理工作站1根据上述指令和条件，输出控制模式协调调度全系统智能全工接地电阻测量仪2的运行，上报监测报告。通过这种工作模式，本系统可以与全厂总体生产同步协调运行。

下面对本发明的一种分散分布式全态发电厂接地网监测系统的工作原理进行详细的阐述。

采用接地网监测管理工作站1实现全态发电厂接地网监测全过程自动程序监控，根据现场生产运行的条件，或安全生产工艺联锁需要，自动投入或退出运行。

接地网监测管理工作站1、智能全工接地电阻测量仪2、数据总线3、连接导体和联通元件4、便携式操作员站5、打印机6、第一通信网关7，正常情况处于带电工作状态。接地网监测管理工作站1、智能全工接地电阻测量仪2、数据总线3、第二通信网关8的运行状态为非常重要的系统参数值，可在接地网监测管理工作站1和发电厂生产信息采集监测管理系统监控。

正常运行状态下，系统按程序生成并提交接地网监测报告，控制系统主屏可以调用、显示实施情况。当监测结果异常，将发出报警信号提示现场运行人员注意；

系统中设备的工作状态参数、开关状态等都纳入接地网监测管理工作站1和发电厂生产信息采集监测管理系统监控，当诊断有设备故障、开关状态异常等，立即向操作主屏报警，提示检修。接地网监测管理工作站1还具备测试、数据记录存储、报表、报警、打印等全面的常规功能。

本发明基于发电厂庞杂的配电系统运行环境及大量的电气装置设备，对发电厂的接地网在安全可靠运行的复杂的技术要求，针对性地运用自动化、信息化监测和管理措施，区域、类型、全域相结合地定期连续测量接地电阻，完全且具体地监测接地网的健康状况，掌握接地网的变化趋势，建成发电厂接地网管理数据库和管理系统，并纳入全厂生产信息采集监测管理系统，补齐了发电厂没有接地网专项管理的缺口，提高发电厂电气接地的安全可靠性能和管理水平。

本发明的控制方法能够根据现场基于发电厂接地网的不同功能、技术要求、分布区域，根据接地网运行的环境和气象条件、生产作业安排，通过程序设定，自动地按照功能和区域，对全厂接地网进行连续或定期的监测。根据监测结果，判断当前接地网的状态；根据长期监测数据，归纳并预测接地网的变化趋势，生成报文图表上传到至发电厂生产信息采集监测管理系统。

通过本系统，运行人员可以全面掌握接地网的工作状态。当接地网发生突变，系统发出警示，向运行人员报告故障数据和区域；系统依据长期监测数据，绘制接地网变化趋势图，提前发现隐患。运行人员可以及时采取改进措施，提高发电厂生产运行安全及可靠性。应用自动化综合控制系统，现场采样、分析计算、自动输出控制。系统结构简单、技术成熟、故障率低、可靠性高、造价及日常运行维护简单费用低。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。