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【摘 要】 误登杆塔登，误挂地线等安全事故长期困扰着输电管理部门，不仅威胁着输电线路的安全运行，甚至威胁到现场作业人员的生命安全。现行各电力管理部门和作业执行机构为了防止此类事故的发生，虽然建立有各项严格的安全作业规章制度和措施，但均缺乏刚性约束，严重依靠执行人员的自身作业能力与水平。要想彻底消除此类安全事故隐患，迫切需要依靠先进的技术，建立一套具有主动防护能力的安全保障与管理体系。
【Abstract】 Climbing the wrong power tower， mistakenly linked to the ground， And other security risks exist in the electric power maintenance work.Not only threatens the safe operation of transmission lines ，Even a threat to site operation personnel safety.The administrative department of electric power and execution mechanism In order to prevent the occurrence of such accidents ，although the strict safety operation regulations and measures have been established but the lack of rigid constraints ，heavily dependent on its operating capacity and the level of executive.In order to eliminate this kind of accident hidden danger，Must rely on advanced technology to establish an security and management system which have active protection capability.
1.引言
随着市场经济发展，我国电力行业得到了快速发展，高压输电线路和配电网络迅速扩张、空间分布越来越广，由于高压输电线路停送电检修任务时间短，任务复杂，属于高危作业环境，因此远距离高压输电线路的电网运行安全性显得尤为重要。如何在电力输电线路地域广阔而分散，电力设施众多、参数复杂，管理和维护工作量大的特点上，有效避免调度、变电与输电多单位间协调工作容易产生的误操作、输电工作中的接地线误操作及误上塔杆、横担等问题，推广输电运行智能防误管理将是确保输电精心调度、安全运行的一项重要措施。本文拟已内蒙古阿拉善220kV吉太线为例，介绍架空线路微机防误系统在线路检修过程的具体应用，供相关作业人员参考。
2.输电线路检修现状简述
架空输电线路工程施工、安装和运行检修的大部分工作主要是人工作业。受输电线路工作环境的特殊性及复杂性影响，输电线路施工过程中各类安全事故时有发生，通过对各地输电线路运行数据的统计与分析，发现影响高压输电线路作业安全的主要安全事故类型如下：
1）误登杆塔或横担（回线）
电力高压架空输电线路工作环境分布广，地形地貌复杂，加之高压、高空环境作业，当工作人员准备安全措施不足、监护不到位、塔上作人员疲劳作业、杆塔无模糊甚至缺失的情况下容易产生误登杆塔及横担现象。轻则触电，重则人员伤亡。
2）错挂或漏拆接地线
输电线路接地线的使用有严格的规程要求，但由于输电线路接地线使用存在移动性和接地线不确定性，接地线的挂接和拆除通常不在工作点杆塔，当工作人员马虎大意、监护不到位的情况下容易产生违章操作。
以上主要安全事故长的存在期困扰着输电管理部门，不仅威胁着输电线路的安全运行，甚至威胁到现场作业人员的生命安全。现行各电力管理部门和作业执行机构为了防止此类事故的发生，虽然建立有各项严格的安全作业规章制度和措施，但均缺乏刚性约束，严重依靠执行人员的自身作业能力与水平。要想彻底消除此类安全事故隐患，迫切需要依靠先进的技术，建立一套具有主动防护能力的安全保障与管理体系。
2.1解决方案目的
在不增加工作量的前提下，优化现有线路作业流程，采用技术手段加强作业规范与控制，最终实现“规范作业，有效监督”防止“误登杆塔或横担、错挂或漏拆接地线，不按顺序作业”等违章行为，降低作业风险。
3.设计方案
3.1总体思路
通过身份识别技术，将输电线路作业过程中涉及的杆塔、横担（相位）、临时接地线等进行唯一身份标识；将现有输电线路作业流程予以优化，在关键作业点设置身份识别与控制点，并将优化后的作业流程固化到新的业务控制体系，建立标准化输电线路检修作业与控制流程；从工作票签发审核开始到工作任务结束过程中，实现对相关杆塔、横担（相位）、临时接地线的正确身份、位置、状态和操作步骤等信息的全过程识别与控制。
通过这一方法的实施，系统能够做到“确保正确的人员到达正确的杆塔，在同塔共架杆塔上，进入正确横担，不能随意扩大工作面和变更工作内容；确保将正确的接地线挂到正确的工作点，全面拆除工作点所有已挂接地线。”
3.2系统架构介绍
1）输电防误系统
部署在供电局输电防误系统服务器上，用于开据线路工作票，可通过操作GIS图形化界面生成详细的线路检修作业工作步骤。当工作任務开始执行后，实时监控现场工作步骤执行情况，支持线路工作票打印功能。
2）3G路由器
输电防误系统通过3G路由器接入移动网络，用于与手持终端进行实时通讯传递工作任务执行信息。 3）手持终端
通过移动网络将输电防误系统开据的工作步骤序列下载至手持终端，手持终端控制解锁器严格按照操作序列执行开锁步骤从而保证现场操作的正确性。（见右图）
4）开锁器
开锁器是FY4000输电线路防误系统解闭锁操作的执行部件，它用于执行手持操作终端中的工作票，进行智能地线锁、横担防误登锁具的防误解锁操作然后回传操作结果信息。
该产品具有如下技术特点：
产品轻便，携带当便：该开锁器重量不超过300g，单手可操作。同时该开锁器设有腕带，操作人员攀登杆塔时，非常容易携带。
高可靠性：工业级产品。抗跌落1.5m，可保证在-25℃～+55℃环境下正常工作，储运温度达到-40℃～+80℃，抗电磁试验Level3。
低功耗无线通信：开锁器与智能操作终端采用2.4GHzzigbee技術实现数据交互，无线通信有效距离不小于100米。智能操作终端可将操作票信息分步骤发送给开锁器。开锁器操作之后向智能操作终端实时回传当前操作信息。开锁器与智能操作终端的通信采用握手、数据校验、错误重传和链接超时判断等技术保证通讯的可靠、数据的准确。
智能开锁：开锁器采用的125KHz无线射频读码技术，可有效识别智能地线锁、横担防误登等锁具的身份信息。开锁器将识别到的锁具身份信息与操作票中当前需操作的锁具身份进行比对，若锁具是当前需要操作的锁具，则语音提示用户步骤正确并解锁，否则语音提示用户步骤错误并强制闭锁。
低功耗：开锁器主控采用低功耗的STM32处理器，当开锁器长时间无操作时，系统会自动进入休眠状态，以降低系统功耗；解锁操作时，系统采用PWM控制技术以减小系统的功耗。
低电量报警：电量较低时，开锁器会以语音、LED闪烁等形式向用户提示电量低请充电的信息，保证在操作过程中开锁器不会突然因为电量过低而自动关机。
声光提示：开锁器采用合成语音、双色LED灯向操作人员展示自己的各种状态信息。
5）钥匙适配器
用于对开锁器进行无线充电作业，充电电流不大于400mA。开锁器内部采用的电源管理芯片，可保证电池电量充足时，自动关断充电电流。
6）地线锁
地线锁分成两部分公头和母头两部分，它们分别锁住地线的头尾，所以在公头和母头合在一起时是不能使用的，只有当两部件分离时才可以挂接。而对于公头和母头的闭锁和解锁，采用了RFID技术和机械锁具结合的方式，当现场需要挂接地线时，解锁器的读码头得到指令，成功读取开锁端的码片授权可以旋动开锁锁舌解锁。这样地线锁公头和母头分离，可搭接地线，地线头挂接地线桩。检修完成后，锁住地线也必须经过授权开锁器才能旋动闭锁锁舌把合拢的公头和母头锁住。这样开锁器在现场将地线开闭锁的信息即是否使用信息获取传输给中央系统。因此临时地线的使用经过两层管理，将形成一个完整的闭环控制系统，使得供电线路在检修完成后送电的安全得到确实的保证，智能防误得到充分体现。
7）横担防误登装置
安装在横担入口处，开锁器读码头得到指令后，成功读取开锁端的码片授权可以旋动开锁锁舌解锁。横担防误登打开，作业人员进入横担进行作业，作业完成后，关闭横担防误登装置也必须经过授权开锁器才能旋动闭锁锁舌把合拢。
8）位置标签
位置标签用来标识输电线路杆塔，每个位置标签与唯一的输电线路杆塔一一对应。该位置标签具有全球唯一ID编码值，可通过射频读码技术获取该唯一ID编码值。手持式智能操作终端读取此ID编码值后，通过对数据库中存取的ID编码值进行比对，向操作人员显示当前输电线路杆塔信息。
4.系统工作及防误原理
1.现场每一级杆塔下装设位置识别标签，对同塔共架杆塔在横担入口处安装横担防误登装置
1.1在上位机输电防误系统中选择需要挂接地线的杆塔并生成正确的工作任务步骤，典型工作任务步骤如下，其中13489步骤都拥有唯一的码值：
①确认到达220kV256吉太I线05号塔并确认回路色
②验电操作
③打开01号接地线
④打开01号横担防误登装置
⑤在220kV256吉太I线05号塔小号侧装设01号接地线
⑥检修作业
⑦拆除220kV256吉太I线05号塔小号侧01号接地线
⑧关闭01号横担防误登装置
⑨关闭01号接地线
⑩作业完成
将输电防误系统中生成的工作任务步骤通过移动网络下载至手持终端，当到达作业杆塔后用开始依次执行上述工作步骤，第一步：需用手持终端读取位置标签，如果操作终端提示音为“工作步骤正确”则表示达到杆塔正确，否则到达了错误杆塔，许及时联系相关人员进行确认。
1.工作步骤257步为提示性步骤，确认工作完成后系统记录工作完成时间
2.当执行到第3步时，手持终端将本步锁码以无线方式发送给开锁器，开锁器插入01号地线锁开锁锁孔，如果开锁器接收到的锁码值与01号地线锁开锁锁孔内的锁码值匹配则开锁器提示音“正确”，否则提示音“错误”从而保证挂接地线使用的是正确的地线锁，避免了误挂地线锁操作。
3.如果第3步未执行则系统无法执行下一步，从而避免了漏挂地线操作，当执行到第4部，与上一步类似，手持终端以无线方式将该步锁码值发送给开锁器，如果作业人员手持开锁器插入01号横担防误登装置的开锁锁孔，则提示音“正确”，表示作业人员到达了正确的横担，此时可以通过旋转解锁器打开01号横担防误登装置从而进入横担安全作业；如果此时开锁器插入其他横担防误登装置锁孔，则开锁器提示音“错误”，则表示作业人员到达了错误的杆塔，那么解锁器无法打开横担防误登装置，作业人员因此无法进入该横担，从而避免了误爬横担，杜绝了事故隐患。
4.工作步骤89与以上两步类似，只用解锁器接收到手持终端的指令后，只有插入正确的锁孔才能进行闭锁操作，否则提示音“错误”
5.当用户执行第10步时，手持终端将检查以上步骤是否已执行完毕，如果没有则说明可能存在横担防误登未关闭，或地线锁未取下等违规情况，作业人员应立即检查排除事故隐患。
6.当开锁器每执行一个工作步骤后，执行情况都会通过移动网络反馈给输电防误系统，输电防误系统将根据反馈信息实时显示现场作业情况，从而使室内人员增强对线路检修作业现场情况的感知能力。
5.结语
架空输电线路微机防误系统，采用了诸如GIS3G无线射频技术Zigbee等当前比较流行且成熟的软硬件技术，针对架空输电线路本身的特点，将线路检修过程中涉及的登塔，挂接地线等操作序列化，并通过授权->执行的方式强迫现场施工人员严格按照序列流程执行规定的操作步骤，并及时将操作结果通过移动网络回传至工作任务下达单位。理论上单位内部每一台电脑均可监督每一个工作班组在线路检修作业中的执行情况，从而大幅减少了现场作业人员由于不按操作规程作业而导致的事故隐患，是利用现代信息技术提高架空输电线路检修作业安全性的一次有益尝试。
参考文献：
[1]龚健雅主编.当代GIS的若干理论与技术.武汉：武汉测绘科技大学出版社，1999.
[2]袁相儒等.InternetGIS的部件化结构.测绘学报，1998，27（4）.
[3]孙建连；110kV输电线路发展中存在的主要问题及对策[J]；安徽水利水电职业技术学院学报；2009年01期.
[4]胡毅.输电线路大范围冰害事故分析及对策[J]高电压技术，2005，（04）.
【Abstract】 Climbing the wrong power tower， mistakenly linked to the ground， And other security risks exist in the electric power maintenance work.Not only threatens the safe operation of transmission lines ，Even a threat to site operation personnel safety.The administrative department of electric power and execution mechanism In order to prevent the occurrence of such accidents ，although the strict safety operation regulations and measures have been established but the lack of rigid constraints ，heavily dependent on its operating capacity and the level of executive.In order to eliminate this kind of accident hidden danger，Must rely on advanced technology to establish an security and management system which have active protection capability.
1.引言
随着市场经济发展，我国电力行业得到了快速发展，高压输电线路和配电网络迅速扩张、空间分布越来越广，由于高压输电线路停送电检修任务时间短，任务复杂，属于高危作业环境，因此远距离高压输电线路的电网运行安全性显得尤为重要。如何在电力输电线路地域广阔而分散，电力设施众多、参数复杂，管理和维护工作量大的特点上，有效避免调度、变电与输电多单位间协调工作容易产生的误操作、输电工作中的接地线误操作及误上塔杆、横担等问题，推广输电运行智能防误管理将是确保输电精心调度、安全运行的一项重要措施。本文拟已内蒙古阿拉善220kV吉太线为例，介绍架空线路微机防误系统在线路检修过程的具体应用，供相关作业人员参考。
2.输电线路检修现状简述
架空输电线路工程施工、安装和运行检修的大部分工作主要是人工作业。受输电线路工作环境的特殊性及复杂性影响，输电线路施工过程中各类安全事故时有发生，通过对各地输电线路运行数据的统计与分析，发现影响高压输电线路作业安全的主要安全事故类型如下：
1）误登杆塔或横担（回线）
电力高压架空输电线路工作环境分布广，地形地貌复杂，加之高压、高空环境作业，当工作人员准备安全措施不足、监护不到位、塔上作人员疲劳作业、杆塔无模糊甚至缺失的情况下容易产生误登杆塔及横担现象。轻则触电，重则人员伤亡。
2）错挂或漏拆接地线
输电线路接地线的使用有严格的规程要求，但由于输电线路接地线使用存在移动性和接地线不确定性，接地线的挂接和拆除通常不在工作点杆塔，当工作人员马虎大意、监护不到位的情况下容易产生违章操作。
以上主要安全事故长的存在期困扰着输电管理部门，不仅威胁着输电线路的安全运行，甚至威胁到现场作业人员的生命安全。现行各电力管理部门和作业执行机构为了防止此类事故的发生，虽然建立有各项严格的安全作业规章制度和措施，但均缺乏刚性约束，严重依靠执行人员的自身作业能力与水平。要想彻底消除此类安全事故隐患，迫切需要依靠先进的技术，建立一套具有主动防护能力的安全保障与管理体系。
2.1解决方案目的
在不增加工作量的前提下，优化现有线路作业流程，采用技术手段加强作业规范与控制，最终实现“规范作业，有效监督”防止“误登杆塔或横担、错挂或漏拆接地线，不按顺序作业”等违章行为，降低作业风险。
3.设计方案
3.1总体思路
通过身份识别技术，将输电线路作业过程中涉及的杆塔、横担（相位）、临时接地线等进行唯一身份标识；将现有输电线路作业流程予以优化，在关键作业点设置身份识别与控制点，并将优化后的作业流程固化到新的业务控制体系，建立标准化输电线路检修作业与控制流程；从工作票签发审核开始到工作任务结束过程中，实现对相关杆塔、横担（相位）、临时接地线的正确身份、位置、状态和操作步骤等信息的全过程识别与控制。
通过这一方法的实施，系统能够做到“确保正确的人员到达正确的杆塔，在同塔共架杆塔上，进入正确横担，不能随意扩大工作面和变更工作内容；确保将正确的接地线挂到正确的工作点，全面拆除工作点所有已挂接地线。”
3.2系统架构介绍
1）输电防误系统
部署在供电局输电防误系统服务器上，用于开据线路工作票，可通过操作GIS图形化界面生成详细的线路检修作业工作步骤。当工作任務开始执行后，实时监控现场工作步骤执行情况，支持线路工作票打印功能。
2）3G路由器
输电防误系统通过3G路由器接入移动网络，用于与手持终端进行实时通讯传递工作任务执行信息。 3）手持终端
通过移动网络将输电防误系统开据的工作步骤序列下载至手持终端，手持终端控制解锁器严格按照操作序列执行开锁步骤从而保证现场操作的正确性。（见右图）
4）开锁器
开锁器是FY4000输电线路防误系统解闭锁操作的执行部件，它用于执行手持操作终端中的工作票，进行智能地线锁、横担防误登锁具的防误解锁操作然后回传操作结果信息。
该产品具有如下技术特点：
产品轻便，携带当便：该开锁器重量不超过300g，单手可操作。同时该开锁器设有腕带，操作人员攀登杆塔时，非常容易携带。
高可靠性：工业级产品。抗跌落1.5m，可保证在-25℃～+55℃环境下正常工作，储运温度达到-40℃～+80℃，抗电磁试验Level3。
低功耗无线通信：开锁器与智能操作终端采用2.4GHzzigbee技術实现数据交互，无线通信有效距离不小于100米。智能操作终端可将操作票信息分步骤发送给开锁器。开锁器操作之后向智能操作终端实时回传当前操作信息。开锁器与智能操作终端的通信采用握手、数据校验、错误重传和链接超时判断等技术保证通讯的可靠、数据的准确。
智能开锁：开锁器采用的125KHz无线射频读码技术，可有效识别智能地线锁、横担防误登等锁具的身份信息。开锁器将识别到的锁具身份信息与操作票中当前需操作的锁具身份进行比对，若锁具是当前需要操作的锁具，则语音提示用户步骤正确并解锁，否则语音提示用户步骤错误并强制闭锁。
低功耗：开锁器主控采用低功耗的STM32处理器，当开锁器长时间无操作时，系统会自动进入休眠状态，以降低系统功耗；解锁操作时，系统采用PWM控制技术以减小系统的功耗。
低电量报警：电量较低时，开锁器会以语音、LED闪烁等形式向用户提示电量低请充电的信息，保证在操作过程中开锁器不会突然因为电量过低而自动关机。
声光提示：开锁器采用合成语音、双色LED灯向操作人员展示自己的各种状态信息。
5）钥匙适配器
用于对开锁器进行无线充电作业，充电电流不大于400mA。开锁器内部采用的电源管理芯片，可保证电池电量充足时，自动关断充电电流。
6）地线锁
地线锁分成两部分公头和母头两部分，它们分别锁住地线的头尾，所以在公头和母头合在一起时是不能使用的，只有当两部件分离时才可以挂接。而对于公头和母头的闭锁和解锁，采用了RFID技术和机械锁具结合的方式，当现场需要挂接地线时，解锁器的读码头得到指令，成功读取开锁端的码片授权可以旋动开锁锁舌解锁。这样地线锁公头和母头分离，可搭接地线，地线头挂接地线桩。检修完成后，锁住地线也必须经过授权开锁器才能旋动闭锁锁舌把合拢的公头和母头锁住。这样开锁器在现场将地线开闭锁的信息即是否使用信息获取传输给中央系统。因此临时地线的使用经过两层管理，将形成一个完整的闭环控制系统，使得供电线路在检修完成后送电的安全得到确实的保证，智能防误得到充分体现。
7）横担防误登装置
安装在横担入口处，开锁器读码头得到指令后，成功读取开锁端的码片授权可以旋动开锁锁舌解锁。横担防误登打开，作业人员进入横担进行作业，作业完成后，关闭横担防误登装置也必须经过授权开锁器才能旋动闭锁锁舌把合拢。
8）位置标签
位置标签用来标识输电线路杆塔，每个位置标签与唯一的输电线路杆塔一一对应。该位置标签具有全球唯一ID编码值，可通过射频读码技术获取该唯一ID编码值。手持式智能操作终端读取此ID编码值后，通过对数据库中存取的ID编码值进行比对，向操作人员显示当前输电线路杆塔信息。
4.系统工作及防误原理
1.现场每一级杆塔下装设位置识别标签，对同塔共架杆塔在横担入口处安装横担防误登装置
1.1在上位机输电防误系统中选择需要挂接地线的杆塔并生成正确的工作任务步骤，典型工作任务步骤如下，其中13489步骤都拥有唯一的码值：
①确认到达220kV256吉太I线05号塔并确认回路色
②验电操作
③打开01号接地线
④打开01号横担防误登装置
⑤在220kV256吉太I线05号塔小号侧装设01号接地线
⑥检修作业
⑦拆除220kV256吉太I线05号塔小号侧01号接地线
⑧关闭01号横担防误登装置
⑨关闭01号接地线
⑩作业完成
将输电防误系统中生成的工作任务步骤通过移动网络下载至手持终端，当到达作业杆塔后用开始依次执行上述工作步骤，第一步：需用手持终端读取位置标签，如果操作终端提示音为“工作步骤正确”则表示达到杆塔正确，否则到达了错误杆塔，许及时联系相关人员进行确认。
1.工作步骤257步为提示性步骤，确认工作完成后系统记录工作完成时间
2.当执行到第3步时，手持终端将本步锁码以无线方式发送给开锁器，开锁器插入01号地线锁开锁锁孔，如果开锁器接收到的锁码值与01号地线锁开锁锁孔内的锁码值匹配则开锁器提示音“正确”，否则提示音“错误”从而保证挂接地线使用的是正确的地线锁，避免了误挂地线锁操作。
3.如果第3步未执行则系统无法执行下一步，从而避免了漏挂地线操作，当执行到第4部，与上一步类似，手持终端以无线方式将该步锁码值发送给开锁器，如果作业人员手持开锁器插入01号横担防误登装置的开锁锁孔，则提示音“正确”，表示作业人员到达了正确的横担，此时可以通过旋转解锁器打开01号横担防误登装置从而进入横担安全作业；如果此时开锁器插入其他横担防误登装置锁孔，则开锁器提示音“错误”，则表示作业人员到达了错误的杆塔，那么解锁器无法打开横担防误登装置，作业人员因此无法进入该横担，从而避免了误爬横担，杜绝了事故隐患。
4.工作步骤89与以上两步类似，只用解锁器接收到手持终端的指令后，只有插入正确的锁孔才能进行闭锁操作，否则提示音“错误”
5.当用户执行第10步时，手持终端将检查以上步骤是否已执行完毕，如果没有则说明可能存在横担防误登未关闭，或地线锁未取下等违规情况，作业人员应立即检查排除事故隐患。
6.当开锁器每执行一个工作步骤后，执行情况都会通过移动网络反馈给输电防误系统，输电防误系统将根据反馈信息实时显示现场作业情况，从而使室内人员增强对线路检修作业现场情况的感知能力。
5.结语
架空输电线路微机防误系统，采用了诸如GIS3G无线射频技术Zigbee等当前比较流行且成熟的软硬件技术，针对架空输电线路本身的特点，将线路检修过程中涉及的登塔，挂接地线等操作序列化，并通过授权->执行的方式强迫现场施工人员严格按照序列流程执行规定的操作步骤，并及时将操作结果通过移动网络回传至工作任务下达单位。理论上单位内部每一台电脑均可监督每一个工作班组在线路检修作业中的执行情况，从而大幅减少了现场作业人员由于不按操作规程作业而导致的事故隐患，是利用现代信息技术提高架空输电线路检修作业安全性的一次有益尝试。
参考文献：
[1]龚健雅主编.当代GIS的若干理论与技术.武汉：武汉测绘科技大学出版社，1999.
[2]袁相儒等.InternetGIS的部件化结构.测绘学报，1998，27（4）.
[3]孙建连；110kV输电线路发展中存在的主要问题及对策[J]；安徽水利水电职业技术学院学报；2009年01期.
[4]胡毅.输电线路大范围冰害事故分析及对策[J]高电压技术，2005，（04）.