对电力系统中检修挂接地线装置的分析
摘要：在油田开采钻井过程中，地理位置的特殊性决定了在开采中必须采取更加有针对性有效的钻井技术，从而使得水平井和大斜度井钻井技术得到推广与应用。然而，在钻井过程中往往会遇到井斜较大而导致油页岩段井壁垮塌事故，进而影响到石油开采工程的顺利进行。本文主要是对油田水平井和大斜度井钻井技术的应用现状进行探讨分析，并提出自己的观点，希望有助于促进我国水平井和大斜度井钻井技术的发展。
关键字：油田钻井；水平井和大斜度井；钻井技术；策略
中图分类号：TH137.51 文献标识码：A
在电力系统中，检修工作是靠人工通过电话与电力调度联系需要停电点，根据确定的停电点，电力调度进行网上停电，作业人员挂接地线，开始网上作业，作业完成后，拆接地线，报告电力调度，电力调度送电恢复系统供电。在检修作业过程中主要依靠的是操作票制度和现场作业人员对操作规程的执行程度，存在着漏洞和误操作的可能性。
1通信模块的软件设计
通信模块采用西门子的TC35模块，可分为基带处理器、GSM射频部分、电源A.SIC（Application Specific Integrated Circuit）、Flash4个大模块。TC35模块支持数据、语音、短消息和传真等通信，具有标准的RS一232接口，可与微机或单片机连接使用。通信模块示意图结构如图1所示。
软件设计的首要是TC35短消息模块的接口开发，包括TC35初始化、工作方式和通信模式设定等。它的设置主要利用AT指令，结构为AT+命令=参数。例如指令AT+CMGF=0把TC35模块的短消息工作模式设置为PDU格式，指令AT+CMGL=0读取手机上全部未读过的短消息。具体的相关AT指令可查询相关资料。
软件设计的另一重点是保证数据传输的可靠性。数据传输可靠性是该装置正常工作的重要前提，目前主要考虑了三个方面的问题：防止由于接口电路本身受到各种电磁干扰引起的数据错误；防止由于其他非正常的SMS内容对整个系统造成的干扰，防止GSM 网络繁忙时短信发送失败。
对于第一种，一方面采用合理的电源滤波电路和可靠的接口电路，处理器与GSM 通讯模块采用比较低的通讯速率，避免信号传输过程受到的干扰的影响，另外，对传输的数据进行累加和的校验方式进行判断，若出现错误后返回相应的信息，要求对方重新发送信息。
对于第二种，由于目前短信息的广泛使用，各种垃圾信息曰益增多。为了避免该类信息对系统造成的影响。装置在接收到SMS信息后，首先判断信息的来源， 由于从GSM 通讯模块读出的内容包括了发送信息的GSM 通讯模块的卡号，只要判断该号码是否与原来设置在线监测装置的通讯模块的卡号一致，若不一致则直接删除处理。对于第三种，在进行短消息发送时考虑到GSM网络有时会出现网络繁忙出现发送失败的情况，为了保证短消息能够发送成功，在短消息发送失败后会自动重发三次。
2硬件系统的实现
考虑到现场作业的实际情况，本装置需附挂在接地线的绝缘杆上，方便采集接地线状态。由于电力线路上方除了输电线路没有其它物体，而且挂接地线和拆接地线时线路上极有可能有残压，故一般的传感器因为电磁干扰的影响很难准确的采集信号。
2.1超声波测距原理
超声波测距的原理是采用渡越时间法TOF（time of flight）。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回的时间，乘以超声波的速度再除以二，即可得到声源和障碍物之间的距离：
D=C·T/2
其中：C为超声波在空气中的传播速度，在通常情况下超声波的传播速度取341 m/s；T为超声波发射出去到接收到回波所需时间；D为所需测量的距离。
超声波测距电路中用到了两个重要的频率，在设计时使用单片机来产生频率。由单片机产生的频率必须准确，否则测得的距离会产生很大的误差。
第一个频率，超声波的发射中心频率信号本来就是40kHz，并由单片机的P3.0口输出。这是由单片机内部的定时器由软件编程所产生。第二个频率是单片机进行的计数频率。当定时器/计数器为计数工作方式时，外部脉冲的下降沿将触发计数。为了方便计算，本文设计的一个时钟周期内所测距离和超声波测距精度均为0.01 m。超声波从发射器的声波发出，再由反射物反射到接收器，所传播的距离为2倍测量距离。因此要设计成在一个时钟周期内超声波所传播的距离为0.02 m，考虑到在标准状态下超声波的传播速度为341 m/s，便可以计算出定时器的溢出频率为l7.05 kHz。由定时器的溢出频率可计算出一个时钟周期内所测距离为0.01 m。N个周期有Ⅳ个方波脉冲，即计数器测得的脉冲数Ⅳ 即为被测距离，不过其单位为0.01 m。
2.2超声波测距软件设计
在本程序的设计过程中主要是利用了单片机内部的两个定时/计数器T0和Tl，其中T0口用于产生超声波的发射中心频率，T1口产生计数频率。在本文的设计中采用的工作方式都是方式1，因为这种方式计数范围大，不必频繁地产生计数中断便可完成所需测距功能，还可以大大减少计时误差。
3电力线路工作中挂接地线的常见问题分析
（1）填用第一种工作票，在接到调度许可开始工作的命令后，认为线路既已停电，可不必验电，就挂接地线。"验电"是"挂接地线"前一个绝不可少的步骤，因为线路停电的倒闸操作一般是由变电操作人员实施，对线路工作人员来说，"验电"才是真正的第一项技术操作内容，是对"停电"的现场确认手续，是能否进入下一个工序——挂接地线的判据，可以有效地消除"停错电或要停电而未停电"的人为失误带来对人身安全的威胁，实现线路工作人员自我保护。因考虑到线路工作多在野外，点多面广线长，即使是在工作地段两端挂接地线后，在分支线挂接地线和工作相挂辅助接地线之前，一般情况下也要先验电，以策安全。
（2）不在工作票上注明的接地杆塔挂接地线、少挂接地线或擅自改变接地点。工作票制度是电力生产中保证安全的重要组织措施之一，严格和正确执行工作票制度是电力安全生产的基本要求，评定工作票合格的条件包括两个方面：票面合格和实施正确，缺一不可。工作票的实施正确尤为重要，因为安全生产应注重"过程治理"和"现场落实"。少挂接地线的错误是显而易见的，而临时改变接地点在技术上不一定会出错，错在执行工作票制度的不严厉。不严格按照票面要求操作，使好的措施流于形式，助长个人的随意性，这种作风与电力生产作业标准化、规范化的基本要求背道而驰，对安全生产的危害极大，应厉行禁止。
3）挂接地线没必要设专人监护。《电业安全工作规程》（电力线路部分）（DL409-91）只明确了验电时应有专人监护，对挂接地线则未提及。正如前述，"验电"和"挂接地线"是密不可分的前后工序，挂接地线时设专人监护既顺理成章，也有必要，其意义在于挂接地线操作的各项安全技术要点可以得到监督实施，防止一些工作人员各施各法或偷工减料等不规范动作出现，从制度落实上保障安全生产。
（4）假如不是在线路三相上进行工作，就可以只在工作相（单相或两相）上挂接地线，没必要将三相短路接地。当发生三相对称来电时，在单相或两相接地的情况下，接地处会产生一个IdR的对地电位升高（其中Id为短路电流，R为接地电阻），可能对工作人员产生伤害。而采用三相短路接地时，因为短路处的三相短路电流之和为0，短路处的对地电位为0，不会有触电的危险。所以，三相短路接地是必需的。
（5）工作相的辅助接地点越多越好。在邻近带电线路的停电线路上作业时，若有感应电压反映在停电线路上，应在工作相上加挂辅助接地线，以消除感应电压的影响。但要注重为防止感应可能产生的环流，同一座杆塔不宜有2个或2个以上的接地点。
结语
本装置能够有效地保障电力检修作业的安全，杜绝因操作不当带来的人身伤害和经济损失。使用了GSM 传输方式，使得电力检修作业地线检测能够做到实时在线监测的目的，能够有效地避免实际过程中因操作不当而带来的安全隐患。同时采用了超声波测距的方法来检测接地线的状态，有效避免了因现场电磁干扰过大而带来的误报信息。
参考文献
[1]曹家玮，赵江伟 .电力检修作业地线装置的设计[J].产业与科技论坛，2012（06）.
[2]刘家军， 缪俊. 新型电力检修作业地线装置的
研究[J].电力系统保护与控制，2009（23）.