配网自动化开关远程重启及压板投退装置
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摘要：为优化配网自动化开关实用化水平，提升其在线恢复效率，文章针对人工重启终端耗时、耗力的弊端性，提出了一种新型的远程重启方案，结合所在电网公司配网自动化终端在线率现状及影响因素，着眼于重点，通过技术改造与主站建构无线网络链路通道，此实现全程无线操作，让主站基于手机设备，通过网络或短信方式便可实现对开关的远程重启操控;同时，利用联网远程遥控投退及“双确认”方法，来建构压板投退的智能化远程操控装置，以简化压板投退的操作流程、提升效率，由此，通过远程遥控器重启、保护压板投退为配网自动化开关的安全运行提供有效支撑。
关键词：配网自动化开关;远程重启;压板投退;校验装置
中图分类号：TM76;TP273
文献标识码：A
文章编号：1001-5922（2020）08-0167-04
Remote Restart of Distribution Automation Switch and PressingPlate on / off Device
LI Zheng-qiang，CHENC Zhi-qiu，PENG Yong-jian
（Foshan Sanshui Power Supply Bureau of GJuangdong Power Grid Co..Ltd..Foshan GJuangdong 528100，China）
Abstract ： In order to optimize the practical level of distribution automation switch and improve its on-line recoveryefficiency，this paper proposes a new remote restart scheme for the disadvantages of manual restart terminal.which istime-consuming and labor-consuming.Combined with the status quo and influencing factors of distrihution automationterminal on-line rate of the power grid company，focusing on the key point.the wireless network link channel is con-structed through technical transformation and main station.this realizes the whole wireless operation，and enables themaster station to realize the remote restart control of the switch through the network or SMS mode hased on the mobiledevice;at the same time.the use of networked remote control for remote retre.at and - double confirmation "method to buildan intelligent remote control device for pressure plate retreat，to simplify the operation and efficiency of the pressing anddropping of the platen，and to improve the efficiency.Thus.the remote controller can restart and protect pressing plateon / off to provide effective support for the safe operation of the distribution network automation switch.
Key words ： distribution network automatic switch;remote restart;pressing plate on / off;calibration device
0引言
配網自动化开关设备在配电网中发挥着可视、可测、可控的效能，为配网故障的高效定位、隔离及复电控制提供多元支撑，可降低故障停电发生率，确保用电持续、稳定性。而用电需求和质量的高标准要求下，对配网自动化开关的运维管理提出了更高的要求，据数据统计，多数地区的配网自动化开关终端在线率尚未达到95%的标准要求，实用水平不高，虽然通过终端重启可恢复大部分的在线率，但是，人工重启方式需要专业运维人员亲自前往开关站进行重启操作，耗时长、效率低，且环境因素影响下，可能无法及时退出联络点保护压板，一旦操作失误易于将瞬时故障转变为永久故障，故而，“如何保证自动化开关终端在线率，有效提高供电可靠性”是目前亟待解决的问题。
1配网自动化开关终端在线率的现状分析
配网自动化开关是用于远方监控的馈线、站所、配电变压器等终端的总称，依其功能可分为不同类别，随着智能电网建设的深化，其应用日渐增多，但因为选型、投放、运维等因素的限制，使其实用化水平不高。而通过数据分析，2019年7-12月配网白动化开关终端的实用化得分如图1所示。
由图1可知，调研地佛山三水供电局配网白动化开关终端在2019年下半年的实用化得分为89.28%，与100分的目标值存在一定差异[1]，据统计分析，而实用化得分低的原因与配网白动化开关终端的在线率、投运率、故障定位准确率等因素密切相关。而为实测配网自动化开关终端的在线率，以一个周期内开关终端与主站正常通信时间所占比值进行计算，公式如下[2]： （1）
式（1）中，TMt为配网白动化开关终端与主站正常通信的时间，Rt为主站问询自动化开关终端无响应的时间。根据该式可得佛山三水供电局配网自动化开关终端2019年7-12月之间的在线率均值仅为89%，与95%的标准值存在—定差距[3]，通过分析发现，75%可通过重启终端实现在线率的恢复，但是现阶段每次重启开关终端均需工作人员亲临开关站进行操作，耗时耗力，影响开关终端在线率。
2配网自动化开关远程重启的设计方案
2.1远程重启的方案构思
目前配网运行故障跳闸率较高，但80%-90%的线路跳闸均为瞬时故障[4]，需要运维人员通过自动化开关终端的重启试送，便可恢复，但是人工方式往返开关站需要耗费过多时间、且对运维人员技术经验要求较高，而远程操控重启，可规避这些问题。
配网自动化开关远程重启作为恢复在线率的便捷方式，设计的关键在于通信问题，而以往采用单一物联网卡方式建构开关终端与主站之间的无限网络链路通道[5]，而本文在此基础上，基于移动、便携式的应用需求，将智能手机设备作为远程操控终端，增设短信收发单元，采用Wifi、短信双向通信方式建构远程重启的通信模块，如图2所示。
由图2可知，配网自动化开关远程重启需要依靠以下6个模块才能实现，具体如下。
1）短信收发单元：该模块的主要功能是接收、发送配网自动化开关远程重启的信息，其配设SIM卡，该SIM卡可独立、也可与物联卡共用[6]，如此，在无网络或网络状态不佳的情况下，仍然能够保证远程重启操作指令的正常传输。
2）网络数据单元：该模块为无线物联网络，可基于无线网络让配网自动化开关终端与主站进行远程重启操控指令的传输及结果反馈，并可通过SIM卡与短信收发单元进行远程重启指令的交互。
3）数字加解密单元：该模块通过数字加密方法对短信及无线网络数据进行加密操作，若远程重启指令能够正确解密，则执行重启指令，相反，则需进一步确定后再决定是否执行，如此，便可规避开关终端与主站之间远程重启指令的泄密、非法篡改问题，进而确保终端远程重启的正确执行。
4）数据处理单元：该模块负责对接收的短信数据、无线网络数据进行过滤、效验处理，压缩数据维、提升数据传输效率及准确性。
5）执行单元：该模块根据加解密及处理后的指令数据，进行远程重启操作即可完成配网自动化开关在线率的恢复，由此保证配网供电的持续性。因开关终端远程重启数据的采集、处理及传输耗费一定时间，为此，执行单元的智能控制器执行判断算法不可采用全波算法，需要在重启需求出现的首半波即可快速计算出重启需求，并采用IGBT方式输出重启指令，保证从采样到执行远程重启的效率性。
6）数据采集单元：该模块是配网自动化开关运行数据采集的终端，其配置了电磁式电流、电压互感器，可高精准的实时采集所需数据，并规律高频谐波分量，剔除了智能控制算法程序对其产生的干扰;且数据交互时将采用短信、无线网络2种加密信息通道，以N-1的通信方式与主站的数据交互。
2.2远程重启的实现流程
为保证配网自动化开关终端远程重启的高效、安全性，设计中仅让主站进行短信重启，且为规避垃圾短信的干扰，需对短信进行安全验证。具體而言，远程重启短信是在主站采用端对端方式进行数字加密，以固定秘钥方式，将每个开关终端视为一个用户，为其分配好生成好的秘钥，由主站保存所有开关终端的秘钥列表并在秘钥失效、泄露后手动自动更新、销毁秘钥[7]，主站与终端以预先协商好的秘钥让远程重启指令在信道中以密文方式传输，而自动化终端在接收短信后，通过验证程序来分析短信来源的安全可靠性，而后才进行解密，并读取、执行远程重启指令，据此，远程重启的实现流程如图3所示。
3配网自动化开关压板投退装置设计
配网自动化开关运行实践表明，其故障90%左有均为瞬时性，而永久性故障尚不足10%，而在继电保护动作将短路故障切除后，电弧将瞬动熄灭，所以，多数状况下短路处的绝缘能自动恢复，为此，自动重启断路器，可确保配网的暂态运行稳定性，控制停电损失，在跳闸回路上需设计能够自动重合闸。而依照电气操作规则，退出重合闸，应投入“闭锁重合闸”压板、退出“重合闸出口”压板，但线路重合闸投退时，需运维员亲临现场操作装置的压板，耗时耗力，影响重合闸投退操作时效性。针对此，本文拟以新型智能电动压板，以远程遥控投退方式替代传统压板的人工操控，具体设计如下。
3.1压板投退装置的基本构成
压板投退远程控制装置，与传统压板存在明显差别，其增装了电动传动机械机构，引用霍尔元件非电量测量原理，来在线实时监控压板运行状态及位置，并通过远程通信将数据上报给后台监控系统，由其根据压板现场的实时监测数据，采用压板控制器的CPUI/O口控制步进电机驱动IC，进而带动电动传动机械机构，以此实现压板投退的远程操控。智能电动压板将选用24V高压网络方式与中继器连接，而中继器与上位机的互联将采用RS485，上位机的每条RS485总线可连接中继器共计127个，且各个中继器能连接127个电动压板，所以能够满足各类配网白动化开关的需求。上位机的压板投退操控指令传输至中继器后，将经过2个回合的指令效验、返校，待验证正确后，下发压板投退指令脉冲至压板，压板上的驱动芯片接收到该遥控指令后则自动执行，此时，中继器将压板投退实施状态传输给上位机，在上位机中可以进度条方式可视化显示压板投退状态。
3.2压板投退装置的运行原理
结合上述分析，压板投退装置利用远程操控完成投退状态监测及控制，根据电网公司要求，远程遥控设备应拥有双确认位置反馈，为此，该远程操控的压板投退装置需达到“双确认”要求。压板的双位置反馈选用霍尔元件、微动开关予以确认，其中双霍尔元件位置确认1中，压板投入时，轴套带动磁钢向左移动，磁力线切割霍尔元件1、远离霍尔元件2，此时，霍尔元件1输出低电平，指示磁钢达到其所在位置，而霍尔元件2因远离磁力线切割，输出高电平指示磁钢不在其位置。相反，压板退出时，轴套带动磁钢向有移动，磁力线切割霍尔元件2、远离霍尔元件1，此时，前者输出高电平指示磁力刚不在其位置，而后者输出低电平，指示磁钢到达其位置。双霍尔元件位置确认2中与上述原理相同。 同时，为简化设计，此处不再独立设置专线通道，而是利用已有的EMS系统，以其中的Open-3000系统的备用远动机通道，连接至压板主控中继器上，各个中继器是RS485通信接口，将所有接口并接汇合为1个RS485总线接入远动机，EMS工作站上位机根据ICE-60870-104通信规约，以中继器的各地址进行寻址，下发压板投退的远程遥控指令。该压板投退装置的创新性在于所有压板硬件均相同时，无需配置地址，中继器仅需预设该装置的压板综述、RS485子节点地址;以高压数据网络为支撑，简化了接线方式，无论压板数量多少，压板之间仅需4根线连接就行;投退运行操作过程中，无论哪1个压板损坏，以新压板更替原位置后，即可完成自动配置，无需人工介入;压板投退由步进电机控制，存在多个压板投退远程操控指令时，则依顺序进行投退操作，以防止同步执行投退远程操控指令引致电源或线路过载问题。
4结语
为提升配网自动化开关终端的在线率，优化其实用化水平，文章针对人工重启终端耗时、耗力的弊端，在以往单一物联网无线网络链路的基础上，增设短信通信模块，以短信与无线的双通信模式进行远程操控指令的传输，以此基于手机设备便可实现对配网白动化开关的远程控制;且融合了自动化、网络通讯技术，利用霍尔元件非电量测量原理设计了智能压板投退装置，以远程方式监控和操控压板，如此，不仅简化了运维流程和成本，而且有助于提升配网运维管理效率。
参考文献
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收稿日期：2020-04-06
作者简介：李正强（1985-），男，汉族，河北高邑人，高级工程师，主要从事配电线路及设备安全可靠运行技术与研究工作。
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