电力系统接地线在位监测系统的研发与应用.pdf

《电力系统接地线在位监测系统的研发与应用.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统接地线在位监测系统的研发与应用.pdf（110页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、山东轻工业学院硕士学位论文电力系统接地线在位监测系统的研发与应用姓名：郑永坤申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：孙宝江2011-06-06山东轻工业学院硕士学位论文 I摘 要 电力系统进行线路施工和维护时需要投入接地线，实现可靠接地以保证配电设备和施工人员的安全。施工后接地线的安全拆卸对电力系统的安全运行具有至关重要的作用。然而现有的“五防”系统不能解决临时接地线的安全拆卸问题，使得防护系统存在安全漏洞，导致带地线合闸行为不能被及时发现和制止。因此，为保障系统的安全运行，需要实现电力接地线的在位监测和通信，从而进行合理调度，避免人为因素造成的损失。本课题结合新泰供电公司的实际情况，研制了

2、电力接地线在位监测系统，该系统分为监测和通信两个子系统，监测子系统能实现检测电力接地线是否在位的功能，通信子系统要求系统在接收到监测子系统发送的信号后能发出声光报警并且能够发送短信给相应的工作人员，提醒其及时归还借走的电力接地线，从而提高了电力系统操作的安全性。监测子系统以 STC89C52 单片机作为主处理器，STC89C52 单片机是 STC 公司的产品，与其它单片机相比具有诸多优点。监测子系统能够实时监测接地线是否在位，不在位又分正常借出和非正常离位两种情况；若是非正常离位则马上报警，若是正常借出则可以设定借出时间；接地线一旦借出，系统就开始按照设定时间进行倒计时；未按时归还则发送信号给

3、通信子系统通知操作人员和调度，同时报警。通信子系统主要通过 GSM 网络实现，硬件系统采用 TC35 通信模块与单片机互联的方式，通过 AT 指令实现了模块与手机的数据传输。介绍了 TC35 模块的组成及结构，论述了 AT 指令的应用及相应短信内容的 PDU 编码方式，总结了单片机与 TC35 间的通信方式，并给出了有关芯片的使用方法。本系统已在新泰市供电公司 110kV 青云变电站投入运行，运行情况良好，达到了预期的设计目标，取得了比较满意的效果。关键词关键词：单片机；监测子系统；通信子系统；GSM；AT 指令摘要 IIABSTRACT During line maintenance in

4、power system，the grounding electrode should be temporarily assembled in order to solve the safety problem of the corresponding equipments and operators.Thus，the disassembling of the grounding line is important to the security of the power system.However，the current Misoperation System is improper to

5、 solve the safety problem of disassembling the grounding line.From the perspective of power system security，it is important to realize the online monitoring and communication of the state of grounding lines.Based on practical program of the Xintai Electric power grid，the electric power earthed pole

6、divides into the monitoring subsystem and communication subsystem.The monitoring subsystem can realize the examination of the electric power earthed pole.After receiving the monitoring signal，the communication subsystem should send out the acousto-optic warning and the messages to the operator.Then

7、the operator can return the electric power earthed pole promptly if he had borrowed.Thus the safety of the power system can be improved.The monitoring system takes the STC89C52 single chip microcomputer as the main processor.The series of STC89C52 is the STC Corporations product.It has received many

8、 users favor because of its own many merits.In the last few years it grows a quickest brand in the market.The alarm system of the electrical power system earthed pole can avoid the created loss of the human factor.In this subsystem，the correspondence between the single chip microcomputer and the clo

9、ck chip，the keyboard and liquid crystal display is realized.This system also has many kinds of functions.The subsystem can monitor the state of the grounding lines.And the scheduled time can be given.In the article the communication subsystem is realized through the GSM network.The corresponding com

10、position，the principle and the application can be explained.The terminal system combines the TC35 connection module and the single-chip microcomputer.Moreover，the data transmission between the module and the phone is realized through AT instruction.This paper presents the composition and the structu

11、re of the TC35 module，and elaborates the AT instruction application and the corresponding PDU encoding method of messages.The application method of the assistant software is explained and the circuit diagram between the TC35 module and the single-chip 山东轻工业学院硕士学位论文 IIImicrocomputer is also given.Tak

12、e the popular STC89C52 single-chip microcomputer as the core，its characteristic，the structure and the serial communication connection application is introduced in detail.The communication between single-chip microcomputer and the TC35 mailing address is also given.The related chip application method

13、 has given.The related master routine and the main subroutine flow chart have drawn，and the corresponding program has been debugged.Keywords：single-chip microcomputer，monitoring subsystem，GSM，communication subsystem，TC35 学位论文独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文系在导师指导下本人独立完成的研究成果。文中引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上已

14、属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果，与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。论文作者签名：日期：年 月 日 学位论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属山东轻工业学院。山东轻工业学院享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为山东轻工业学院。论文作者签名：日期：年 月 日 导 师 签 名：日期：年 月 日 山东轻工业学院硕士学

15、位论文 1第 1 章 绪论 1.1 研究背景及意义 电力接地线是电力企业在施工（检修）操作中常用的一种安全工具，携带非常方便，现场使用灵活，也叫便携式电力接地线。电力接地线的主要作用是将电气设备与大地的零点电位相连，以保证所检修的设备始终处于安全的电位，以防止突然来电对检修人员和检修设备的造成损害，电流经过电力接地线短接后直接流入了大地1。为保证来电导线电流顺利短接，需要降低电力接地线的各环节相关电阻的参数，如：减小土壤电阻、导线金具的接触电阻、电力接地线自身的电阻和接地极与土壤的接触电阻2。在停电线路上装设接地线是保护电力施工（检修）人员的一道有力的安全屏障，可有效的防止突然来电后对人体造成

16、伤害。但在实际施工（检修）过程中，由于电力接地线的装设拆除比较频繁，操作过程比较简单，所以很容易让人产生麻痹松懈思想，人们往往容易忽视其重要性，在施工（检修）现场有时会出现电力接地线使用不规范的情况，从而导致保护措施不完善，甚至有时还失去了电力接地线的安全保护作用，造成不应有的人身触电伤亡事故，给施工（检修）人员的家庭带来很大的伤害，也影响电力企业的社会形象。在使用电力接地线的过程中，无论哪个环节出现失误，都可能对整个电网的安全造成重大威胁，甚至发生重大人身、设备事故，而在大型的停电作业过程中，使用的接地线有十几组，甚至几十组，使用的数量较大，而且地点分散，不便于管理，从而使得操作人员在拆除接

17、地线的过程中会发生漏拆电力接地线的情况，导致发生带接地线合断路器的恶性误操作事故，给电力系统造成重大损失，因此对于接地线的管理必须引起各级电力企业的高度重视 近几年国内电力企业发生的带地线合闸事故：（1）2004-07-05，某供电局 110 kV 无人值班变电站操作队运行人员在对某电气检修设备自检修转运行的过程中，忘记拆除检修设备上所挂的接地线，从而造成带地线合闸送电的恶性误操作事故（2）2007 年 6 月 3 日华东电力调度通信中心发生 220 千伏望胶 2248 线路带工作接地线合闸事故，是一起带工作接地线合闸的恶性误调度事故。（3）2007 年 10 月 6 日，绍兴局上虞变上东 1

18、433 线正母闸刀误动造成带接地线合闸事故，绍兴电力局远动班人员在上虞变测控屏上进行上东 1433 正母闸刀遥控合闸试验时，在遥控出口回路压板取下的情况下，由于闸刀遥控回路设计上存在问题，使上东 1433 线正母闸刀误动（开关检修状态），造成带接地线合闸。据不完全统计，自 1977 年以来,全国电力行业所属企业共发生带接地线合闸,第 1 章 绪论 2带电合接地刀闸事故共计 50 次;其中供电企业 41 次,占 82,发电企业 9 次,占 18,这些恶性误操作事故的发生,有的造成区域电网的大面积停电,有的造成主设备损坏事故，还有的造成了人员的伤亡，影响非常之大，教训非常之深刻，给电力企业和社会不

19、但造成了巨大的经济损失，还造成了恶劣的影响，对社会各行业正常、有序的生产造成了严重的后果和影响。纵观国内外电力系统电网中的重大安全事故，带电力接地线合闸的恶性误操作事故仍是比较频繁发生的事故。目前电力系统在加大对此类问题的整改方面投入了巨大的人力、物力、和财力，首先，通过制度来加强对接地线及使用接地线的操作人员的管理，国家电网公司发布的电力安全工作规程中对装设接地线提出了非常明确的规定，要求操作人员严格执行，主要规定有：在电力线路上装设电力接地线应该由两个人负责进行(经单位批准的可以单人装设接地线的人员及项目除外)；当操作人员验明已停电设备确实没有电压后，应当立即将所需要检修的设备接地，并且实

20、施三相短路措施；对于有可能送电到已停电设备的各种情况，操作人员都应当装设电力接地线，或者合上接地刀闸(作用和电力接地线相同)，所装设的电力接地线与带电设备，应当考虑所装设的电力接地线在摆动时，仍然要符合安全规程规定的安全距离的要求；电力接地线应当采用铜质三相短路式接地线，当使用分相式三相短路接地线时，应当在接地线上设置三相合一的接地端；操作人员在装设接地线时应当先装设好接地端，然后再装设好导体端，要确保电力接地线各接触部位接要接触良好，连接必须要安全可靠。拆除电力接地线的顺序与装设电力接地线时的顺序相反。装设、拆除电力接地线一定要正确的使用绝缘棒，操作人员一定要戴试验合格的绝缘手套。操作人员严

21、谨碰触电力接地线或未经接地良好的电力导线，以防止突然来电造成人员触电。对于工作现场因平行或邻近带电线路设备而导致停电检修设备有可能产生感应电压时，操作人员应加装一定数量的工作接地线或使用经试验合格的个人保安接地线，加装的电力接地线应当记录在当日的工作票中已装设接地线栏目中，个人保安接地线由工作人员按照“谁装设、谁拆除”的原则进行；电力接地线在装设时应当使用专用的线夹，必须牢固的固定在需要接地的导体上，严禁操作人员使用缠绕方法进行接地或短路；正常使用的每组接地线要进行统一编号，定置管理，并存放在固定的、干燥的地点电力接地线的存放位置亦应统一编号，且电力接地线的编号与存放将诶电线的位置编号要绝对一

22、致。其次，还可以通过必要的技术手段，来实现对接地线的可控、能控、在控，譬如：目前在电力系统中大面积使用的微机型“五防”程序锁装置，它主要是通过提前预先设置好的一系列的逻辑关系进行综合判断，加上设备本身的电气连锁，以及机械装置锁具闭锁，对操作人员误合/分断路器、误入带电间隔、带负荷拉合隔离开关等严重误操作的行为起到较好的抑制作用，但在输配电线路的作业中，操作人员带电力接地线合闸的严重误操作行为，在一些地区还是不能从根本上避山东轻工业学院硕士学位论文 3免此类事故的发生。主要表现在以下几个方面：一是现有电力“五防”程序锁系统，还不能彻底解决装设、拆除临时电力接地线的安全问题，导致现有的电力“防误”

23、程序锁还系统存在一定的安全漏洞，从而使得带电力接地线合闸的现象还不能被及时的发现并得到有效的制止；二是还不能实现对应用于输配电线路方面的施工、检修、缺陷消除等作业现场的安全管控监视，导致输配电线路施工（检修）完毕后，装设在线路上的电力接地线可能并未彻底的拆卸；三是电力系统现行的输配电线路地施工（检修）人员的操作流程和工作状态，还无法通过自动装置自动的将有关信息及时的反馈给电力接地线的操作管理人员，而对电力接地线负有相关责任的管理人员却不能及时、充分、全面的掌握施工（检修）现场的实际情况，从而可能导致电网调度指挥人员错误的下达命令；四是电力系统现有的输配电线巡视管理系统，还不具备实施记录事件的发

24、生情况，目前采用的仍是事后记录的方式，虽能在一定程度上能起到对巡视人员的监督作用，并以电子记录的方式记录巡视情况，但却无法实施对线路检修过程中电力接地线的使用情况实现实时在线监视，不能提升施工（检修）及线路设备恢复送电等各个环节的安全保障措施。针对上述电力接地线使用的实际情况，研制电力接地线在位监测系统，实现对接电线施工的有效管理就显得极为必要。1.2 电力接地线在位监测发展现状 由于电力接地线在保证电力系统施工（检修）、运行等保障安全运营方面的重要性，所以一直以来，电力系统的专业技术人员也曾经从多个角度，尝试解决电力接地线在使用、归还、管理、告警等方面的问题。针对电力系统频繁发生的接电线带电

25、合闸问题，也就是对装设好的电力接地线的漏拆问题，在国内曾经搜索到有一项专利技术，其专利编号为：2144889 号，“电力系统防带地线合断电路闭锁装置”3，它实际上是一种主要防止电力接地线在还没有拆除得情况下就对设备供电的情况，它主要包含两部分的装置元件，一部分与断路器的控制回路相连接，而另外一部分，则与电力接地线相互连接，在两部分元件之间，设计安装一个导电性能良好的金属材料，作为导电原件，通过两元件的电气之间的相互闭锁，达到防止带地线合闸的作用；还有另外一项专利技术，其专利编号为：1043231 号，“防止带地线合闸自动控制装置”4，此项技术的核心就是针对上述易发生的问题提出的一种解决方案。在

26、该装置系统中，电力接地线对三相电力线路直接短接，从而造成了一种四端不平衡模式的带通网络，该带通网络对于控制信号发生谐振，并进行智能选通。这种装置系统的工作原理是：当电力接地线在还没有拆除的情况下，操作人员进行通电操作时，所操作的开关不能进行正常的合闸操作，从而达到了防止事故发生的目的。第 1 章 绪论 4这两项专利技术虽然能在一定程度上解决在未拆除电力接地线的情况下，就擅自恢复供电的问题，但是，他们做采用的技术装置，须将它安装在每一个断路器的元器件上，而在实际的电力生产作业过程中，两个相邻断路器的开关部件一半隔的比较远，这时候加入有一根电力接地线还没有彻底拆除，即使操作人员通过断路器的开关部件

27、，可以发现这种还未及时拆除的问题，操作人员也还需要进一步的，在断路器的元件中寻找这个电力接地线实际所处的位置，操作人员的劳动强度却还是没有真正降低多少；同时，上述两项专利技术所提出的自动装置在实际的安装和拆卸时的操作过程是很复杂的，自动装置本身的结构也相对复杂，无形之中不同程度的增加了检修成本，这些情况都导致的此项技术在实际的推广应用中是很难进行大面积推广的，所以上述两项专利技术在实际的应用过程中还不是很完善。在一些经济相对发达的地区，电力系统的变电站中大都装备有变电所微机“五防”程序锁装置，利用该“五防”程序锁装置和机械程序锁配合使用，对变电站内部使用的电力接地线装置进行技术改造，使电力接地

28、线具备相互闭锁的功能5,6，而且还能保持其原有的灵活、方便、实用的特点，这种方式，避免了原来电力接地线在操作使用中存在的问题：在操作人员进行检修操作时容易发生走错地方的情况，不按照正确的顺序装设、拆除电力接地线，对线路用电力接地线的改造有效地防止了接、拆地线时出现操作顺序错误的现象，该技术方案对变电站中使用的电力接地线也进行了技术改造：在电力接地线导体端的线夹的外框部位，增加了一根绝缘性能良好的环氧树脂绝缘棒，使得操作人员在使用电力接地线时，电力接地线导体端的线夹外框不会再旋转，使得操作人员在操作上非常的方便、快捷。但是此类经过技术改造后的电力接地线，仅能适用于具有微机“五防”程序锁装置的变电

29、站内，而且在应用范围广度上也具有一定的局限性。目前，市场上还有一种接地线的管理方式，就是智能工具柜管理的模式，这种智能安全工具柜由优质钢板或不锈钢板整体卷压成型，整体造型采用现代数码液晶控制屏的风格，表面喷塑，密封性达到极佳效果；正面为钢化玻璃观察门，观察方便，门锁为压启式，门右侧装有液晶显示和控制操作面板，全状态实时显示柜内和柜外的温度、湿度和设备运行状态。这种工具柜式管理，仅仅解决了接电线在工具柜中的管理，依靠位置检测来判断其是否移动或变位，同时对接电线的试验管理是人工录入液晶显示屏，提醒下次试验日期，它的优点是放置规范、整齐，现场提醒醒目，一目了然，但是这种模式最大的缺点是不能对接电线是

30、否已安全归还或归位进行有效的监督，还是不能明确判断电力接地线是否真正归位，因此调度管理人员在下达操作命令前，只能从操作人员的口中来得到电力接地线的位置状况，是否已经完全彻底拆除，在确定已经完全彻底拆除后，才能下达进行恢复电力供应的命令，一旦操作人员麻痹大意，未尽到操作人员安全操作的职山东轻工业学院硕士学位论文 5责，那么，极易造成操作人员疏忽大意或未尽到安全职责，造成对电力接电线管理，特别是对正在使用的电力接地线的管理出现漏洞，给调度管理人员提供了虚假的不负责任的信息，而调度人员根本无法获得其他的关于接地线的信息，在这样的状况下，发生带电力接地线和断路器就极易发生，在以往类似安全事故的调查处理

31、过程中，此类原因还是占到了多数，所以智能安全工具柜的管理模式，虽然在一定程度上提高了对安全工具的管理水平，但就解决电力接地线的带电合闸问题，还是没有彻底解决，因此应考虑一种全新的模式，充分利用现在的网络技术及发达的通讯技术，使得电力接地线的管理能够实现实时、在线，让管理人员能及时的了解电力接地线的状态，让电力调度人员能根据接地线的在位状态信息下达调度指令，确保电网安全运行。1.3 项目的来源 电力系统电力接地线在位监测系统的研发与应用是山东泰安新泰市供电公司 2010 年的科技研发项目（项目立项编号：XDKJ-2010016）,目前，接地线在位检测系统已经在新泰市供电公司 110kV 青云变电

32、站投入运行，系统自投入运行以来，运行稳定可靠，信息转发、状态检测准确，系统运行正常。新泰市供电公司是山东电力集团公司下属的全资子公司，属国家中（二）型企业，年购电量超 10 亿千瓦时，先后被国家电网公司授予一流县供电企业、农村电气化县建设先进单位、山东省技术创新先进单位等荣誉称号，公司科技研发氛围浓厚，科技研发队伍良好，新泰市供电公司目前已有国家级的 QC 成果 12 项，山东省级的 QC 成果 36 项，被国家知识产权局授予实用新型专利 7 项。项目立项之前，主要源于该公司下属的一座 35kV 变电站的接地线遭到了盗窃，由于接地线的接地引线是铜质材料生产的，易发生被盗，盗窃后不但经济上受到了

33、经济损失，而且影响了正常的电力生产经营活动，因此，公司生产技术部门经过热烈的讨论分析，认为可以从技术上采取措施，以解决接地线易被盗以及带地线合闸等一些列问题，经过网络检索，目前此类项目还是空白，项目在讨论阶段就得到了新泰市供电公司总经理的大力支持，并对该项目特批予以立项，同时成立了项目研发小组，研发小组在实际研发中遇到了一些技术方面的问题，因此，与山东轻工业学员电子信息与控制工程学院取得了联系，电子信息与控制工程学院的领导非常重视，委派一名副教授全程参与了项目的研发、模型制作、产品试制、投运等工作，项目得以进展顺利并最后取得成功。本文的作者全程参与完成了该项目的研发工作，在接地线在位检测系统投

34、入运行后，作者经过理论分析和技术总结，在此基础上撰写完成此文。第 1 章 绪论 61.4 论文研究内容 根据电力企业安全生产的实际需求，结合国内外电力企业对现有的电力接地线的装设、拆除、使用、管理实际经验，本文提出了一个电力接电线在位监测系统的研制方案：该系统的设计目标是对电力接电线的使用过程进行有效的管理，并能根据可能发生的实际情况，譬如：非法使用、被盗、不按时间归还等异常情况，进行视情报警。该装置系统共分为监测子系统和通信子系统两个部分，监测子系统能够实时监测电力接地线是否在位，并对电力接地线的借出、归还等使用过程进行严格管控管理，监测子系统以 STC89C52 单片机作为主处理器，STC

35、89C52 单片机是 STC公司的产品，与其它单片机相比具有诸多优点。监测子系统能够实时监测电力接地线是否在位，不在位状态又分正常借出和非正常离位两种情况；若是非正常离位则系统会马上报警，若是正常借出则可以通过系统设定借出时间，电力接地线一旦借出，系统就开始按照设定时间进行倒计时；到时未按时归还则发送信号给通信子系统，通过短信息功能通知操作人员和调度人员，同时声光电报警。通信子系统在接收到监测子系统发送的“非法使用、被盗、不按时间归还”等异常信号后，能视情况发出声光报警，并且能够发送对应的短信息给相应的操作人员或安全管理工作人员，提醒其及时归还宜借出的电力接地线或现在的接地线使用存在异常情况，

36、从而避免了带接地线断路器合闸情况的发生，从而大大提高了电力系统操作的安全性。通信子系统主要是通过 GSM 网络来实现，硬件系统采用 TC35 通信模块与单片机互联的方式，通过 AT 指令实现了模块与手机之间的数据传输。介绍了 TC35 模块的组成及结构，论述了 AT 指令的应用及相应短信息内容的 PDU 编码方式，总结了单片机与 TC35 间的通信方式，并给出了有关芯片的使用方法。该系统能对电力接地线借出、归还、使用、告警等方面进行有效管理控制，装置既能避免带电力接地线合断路器，又具有防止电力接地线发生被盗事件，达到了防止发生电力接电线被盗事件，有效地解决了电力接电线在实际施工（检修）使用中的

37、实际问题。山东轻工业学院硕士学位论文 7第 2 章 系统总体设计 2.1 系统需求分析 目前，在国内的电力生产运营企业之中，电力接地线在装设、拆除、使用、管理的过程中，还普遍的存在如下方面的问题：（1）大多数的电力接地线在使用中尚处于人工管理阶段，还没有配备对电力接地线智能管理的自动化系统。（2）在电力企业的施工（检修）作业中，工作人员很容易出现忘拆、漏拆电力接地线的情况6。（3）电力企业电网调度中心的调度人员，还不能全面的掌握电力接地线在施工（检修）中的实际使用信息，从而极易造成操作人员带电力接地线就对断路器合闸的严重安全事故。（4）在电力企业中，由于电力接电线是有不低于 25 平方的铜线做

38、成的，价值较高,因而电力接地线发生被盗的情形时有发生。因此，有必要根据上述情况，研制电力接地线装拆使用的监测、管理系统。2.2 系统设计方案选择 经过以上的分析，造成电力接地线在使用过程中问题的主要原因是：一是缺乏对电力接地线使用的自动监测、管理、告警系统；二是目前已经使用的的报警系统，属于近距离的声光报警模式，或是有线通信系统模式报警7,8 为此，我们研发人员初步制定了三套设计方案，已解决解决此问题：方案一：远红外线对射告警，采用远红外线的对射告警系统进行位置变位的告警。方案二：远红外线对射+短信报警9,10，可实现短信告警功能，远距离传输。方案三：位控开关+短信无线传输告警，可实现一对一位

39、置的定置存放。2.2.1 方案评估分析方案评估分析 方案一：远红外线对射告警，采用远红外线的对射告警系统进行位置变位的告警。优点：装置系统的整体造价比较低、施工的周期较短、装置安装调试方便、使用简单。缺点：电力企业电网调中心调度人员无法得知接地线的使用信息，取用、归还电力接地线等的管理信息无法实现在线控制，且红外对射系统体积较大，预计完成后的装置外表形状达不到美观的需求。方案二：远红外线对射+短信报警，可实现短信告警功能，远距离传输。第 2 章 系统总体设计 8优点：装置的系统的整体造价比较适中，设备安装、调试、运行使用方便，电力调度中心的电网调度人员，能够实现远方获得电力接地线的使用信息，信

40、息传输可靠性高、速度快、质量稳定、运行可靠，且不受物理线的限制11,12,13。缺点：电网调度人员在得知电力接地线的使用信息方面，可能存在有误的地方，在工作人员取用、交回电力接地线时无法实施在线控制，且预估接地线的存放装置的外形不美观，且装置的加工试验的周期较长。方案三：位控开关+短信无线传输告警，可实现一对一位置的定置存放。优点：装置系统的安装、使用、调试方便；电网调度人员能够利用此系统及时得知接地线的在线使用信息，信息传输及时、正确、速率高，可靠性高；通信质量稳定可靠；不受物理限制；可实现对接地线取用、归还过程的在线控制；同时接地线的位控开关体积较小、动作非常灵敏、外形美观大方。缺点：装置

41、系统的整体造价偏高；装置的加工、试验、安装的周期较长。2.2.2 传输方式评估传输方式评估（1）双绞线传输 传输特性：双绞线既能用于传输数字信号，也能用于传输模拟信号。例如，在早期电话系统和现在电话系统中，双绞线被用于用户环路部分进行声音的模拟信号传输；而电话系统中的 T1 线路则是采用双绞线传输数字信号，总数据传输速率能够达到 1.544Mbps。连通性：大多数情况下用于点到点连接，也可用于多点连接。地理范围：双绞线可以很简单的在 15 公里或更大范围内进行数据的传输。例如，在 100Kbps 速率下传输距离可达 1 公里。但是在 10Mbps 或 100Mbps 速率下的 10BASE-T

42、 和 100BASE-T 局域网中，传输距离不能超过 100m。抗干扰性：在低频传输时，抗干扰性高于同轴电缆；而在高频段像 10100KHz 时，则低于同轴电缆。价格：三种有线介质双绞线、光纤和同轴电缆，双绞线的价格最便宜。（2）同轴电缆传输 同轴电缆物理特性 同轴电缆内芯一般采用铜质的材料，就能提供良好的传导率。同轴电缆分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两类：基带同轴电缆采用基带进行传输，基带传输就是采用数字信号进行传输的方式，可用于构建 LAN。常用的基带同轴电缆分为以下两种：一是用于粗缆以太网的 RG-8 和 RG-11；二是用于细缆以太网的 RG-58；宽带同轴电缆（75，RG-59）采用

43、宽带传输的电缆，宽带传输就是采用模拟信号进行传输的方式，用于构建有线电视网。同轴电缆的其他特性 山东轻工业学院硕士学位论文 9 基带同轴电缆用于传输数字信号，采用曼彻斯特编码，速率最高可达 10Mbps。宽带同轴电缆既可以用于传输数字信号，又可以用于传输模拟信号；传输连通性一是点到点连接；二是多点连接；典型基带同轴电缆最大传输距离不能超过在几km，而宽带同轴电缆传输距离可达十几 km；但是 10BASE5 粗缆以太网其最大传输距离为 500m，10BASE2 细缆以太网其最大传输距离为 185m；传输的抗干扰性：通常同轴电缆的抗干扰性高于双绞线。（3）光纤传输 光纤的物理特性 数据在玻璃纤维中

44、通过光信号进行传输。光纤可分为单模光纤和多模光纤：多模光纤有多条光路，即允许许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。在无中继条件下，传播距离能达到几 km，采用 LED 作为光源；单模光纤直径等于光波波长，只有一条光路，即只允许一条光线在一条光纤中直线传输。在无中继条件下，传播距离能达到几十 km，采用激光作为光源，单模光纤容量大于多模光纤，价格也高于多模光纤。光纤的的其他特性 由于每一根光纤在任何时候只能单向传输数字信号。因此，要实现双向通信就必须成对使用；可用于点到点的连接；在 6km8km 的距离范围内，能够不使用中继器；抗干扰性极好，不受外界的电磁干扰或噪声的影响；在双绞线、同轴电缆

45、和光纤三种有线介质中，光纤的价格是最高的。光纤与铜缆作比较，光纤的优点是带宽高、信号衰减小、不易受电磁干扰、细且重量轻、安全性好；其缺点是只能单向传输、且价格比较昂贵。利用电信部门的电话线路和交换网络进行有线传输，可节省大量的维护精力和资金；在不进行数据传输时可一线多用，系统的开发成本较低，可靠性较高；有线传输的局限性是传输速率低，且过多依赖控制室和远端现场之间的物理连线。（4）无线传输 无线传输就是可以在自由空间中利用电磁波发送和接收信号进行通信。地球上的大气层可做为大部分无线传输的物理通道，即常说的无线传输介质。无线传输所能够使用的频段很广，从低频到高频，除了紫外线和更高的波段，人们现在已

46、经利用了好几个波段进行通信。无线通信分为无线电波、微波、蓝牙和红外线。无线电波 无线电波是指在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技术，无线电技术的原理是，导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一原理，可将调制的信息加载于无线电波之上来传输。当电波通过空间传播到达收信端，又利用电波引起的电磁场变化会在导体中产生电流。通过解调将信息从电流变化中提第 2 章 系统总体设计 10取出来，就达到了信息传递的目的。微波 微波是指频率为 300MHz-300GHz 的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在 1 米（不含 1 米）到 1

47、 毫米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。红外线 红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种。由德国科学家霍胥尔于1800 年发现，又称为红外热辐射,他将太阳光用三棱镜分解开，在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计，试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现，位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论：太阳光谱中，红光的外侧必定存在看不见的光线，这就是红外线。也可以当作传输之媒界。太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为 0.751000m。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为 0.751.50m 之间；中红外线，波长为

48、 1.506.0m 之间；远红外线，波长为 6.0l000m 之间。（5）分析评估结论 有线传输抗干扰性强，但价格贵，不适用于本设计。无线传输传输使用方便，传输速率高，不受传输距离的限制，适合于不易布线的复杂地形。当前，GSM 网络经过多年的发展完善已经非常成熟，盲区少，信号稳定，自动漫游，并且通讯距离不受周围环境影响。尤其是 GSM 短信息，灵活方便，可以跨市、跨省、甚至跨国传送，而且每发送一条短信息只要 0.1 元，非常可靠廉价。因此利用手机短信来实现报警、超远程遥控是一个非常好的选择 通过以上分析，最终确定设计方案为：位控开关+短信无线传输告警形式。2.2.3 GSM 业务介绍 GSM(

49、Global System for Mobile Communication)的中文意义是全球移动通信系统，简称“全球通”，又被称为第二代数字蜂窝移动通信系统,就是大家经常可听到的 2G。最早在欧洲开发出来并成功运用，而把早期的模拟移动通信系统称为第一代移动通信系统，即 1G，GSM 网络发展到现在已很成熟。GSM 采用的是数字调制技术，采用时分多址作为其关键技术之一，其原理是每个用户在某一时隙上选用载频且只能在特定时间下收信息，此技术能够使通话音质保持清晰，保密容易，能提供的数据传输服务较多14,15。GSM 网能支持的用户数量为模拟网的 1.8-2 倍。由于 GSM 发展极快，在其 900

50、MHz 频段满以后，又开辟了 DCSl800、PCS1900 等频段，但一般的手机都工作在 GSM900 和 DCS1800 两个频段，当然也有三频段的手机。GSM 网络采用的是蜂窝式组网，因此又叫蜂窝移动通信系统。山东轻工业学院硕士学位论文 11（1）GSM 的技术特性。频带：900MHz、1800MHz 及 1900MHz。载波间隔：200KHz。调制方式：GMSK（高斯滤波最小频移键控）270.833Kbit/s。均衡解调：以适应复杂的地形(如多山地区)。时分复用：即同一载波用于不同速率的信道。跳频：是使用相同频率的蜂房间实现 CDMA 的一种形式。数字话音传输：从开始的 13Kbit/