摘 要：

ABSTRACT

現(xiàn)行絕大部分油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置安裝在戶外主變側(cè)，運(yùn)行條件惡劣并處于長(zhǎng)期通電運(yùn)行或待機(jī)狀態(tài)，結(jié)合運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)可知，當(dāng)油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置出現(xiàn)離線或數(shù)據(jù)異常故障時(shí)，通過(guò)斷電重啟方法處理可消除一部分缺陷，也可作為識(shí)別是否需進(jìn)一步開(kāi)展檢查消缺工作的判據(jù)。現(xiàn)提出研制一種油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置遠(yuǎn)程重啟操控開(kāi)關(guān)，能在裝置故障時(shí)按運(yùn)維人員需求及時(shí)進(jìn)行裝置斷電重啟識(shí)別故障程度，從而提升裝置故障處理消缺的效率。

中圖分類(lèi)號(hào) ：TM407

0 引言

油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用在變壓器或高壓電抗器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)其內(nèi)部油氣狀態(tài)的持續(xù)監(jiān)測(cè)，現(xiàn)已成為一種比較成熟的監(jiān)測(cè)技術(shù)[1]。隨著近幾年的普及推廣，油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置安裝數(shù)量逐年增加，其安裝在戶外，運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，部分裝置隨著運(yùn)行年限的增長(zhǎng)不可避免地開(kāi)始老化，造成裝置故障率逐年增長(zhǎng)[2]。如何快速響應(yīng)處理裝置故障，保證裝置在線率成為運(yùn)維單位亟待解決的問(wèn)題[3]。

本文針對(duì)油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置的故障快速應(yīng)答處理問(wèn)題，提出了研制一種油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置遠(yuǎn)程重啟操控開(kāi)關(guān)，能在裝置故障時(shí)按運(yùn)維人員需求進(jìn)行裝置斷電重啟識(shí)別故障程度，從而提升裝置故障處理消缺的及時(shí)率。

1 主要設(shè)計(jì)思路

（1）在油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置本體電源總空開(kāi)后段加裝一個(gè)遠(yuǎn)程操控開(kāi)關(guān)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸，應(yīng)用短信通信控制方式實(shí)現(xiàn)對(duì)該開(kāi)關(guān)的命令式操控分合或重啟，并可通過(guò)短信查詢?cè)撻_(kāi)關(guān)本體分合狀態(tài)及通電情況。

（2）為確保操作可靠性，在操控開(kāi)關(guān)回路上并入外置定時(shí)重啟器，可依據(jù)運(yùn)維人員要求設(shè)置裝置每日定時(shí)重啟時(shí)間，結(jié)合裝置運(yùn)行時(shí)間設(shè)定重啟時(shí)間，在油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置待機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行重啟，對(duì)裝置原運(yùn)行程序無(wú)影響。

（3）為確保操作安全性，每臺(tái)裝置設(shè)置管理員號(hào)碼操作權(quán)限并附動(dòng)態(tài)短信驗(yàn)證碼，只有以上兩個(gè)條件均符合時(shí)，程控空開(kāi)才響應(yīng)動(dòng)作。

（4）當(dāng)程控空開(kāi)意外分閘、合閘時(shí)，會(huì)主動(dòng)發(fā)出告警信息通知管理員。

（5）為保證遠(yuǎn)程重啟操控開(kāi)關(guān)運(yùn)行性能穩(wěn)定和信號(hào)發(fā)送接收功能穩(wěn)定，其短路跳閘電流應(yīng)設(shè)置大于或等于油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置本體電源總空開(kāi)容量。

（6）遠(yuǎn)程重啟操控開(kāi)關(guān)不受距離限制，只要有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，就可隨時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置本體進(jìn)行斷電重啟。

2 遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

遠(yuǎn)程重啟操控開(kāi)關(guān)主要由遠(yuǎn)程短信控制器、程控空開(kāi)和定時(shí)器組成，依賴成熟的GSM通信網(wǎng)絡(luò)，采用短信收發(fā)通信方式對(duì)油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程重啟、狀態(tài)查詢、設(shè)置配置等功能。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)原理

遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)開(kāi)關(guān)終端通過(guò)RS485總線進(jìn)行通信。其中，程控空開(kāi)主要負(fù)責(zé)對(duì)油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行分閘（斷電）或合閘（接通）等操作，實(shí)現(xiàn)裝置斷電和通電。遠(yuǎn)程短信控制器主要負(fù)責(zé)根據(jù)接收短信指令，對(duì)程控空開(kāi)下發(fā)分閘或合閘操作指令，并實(shí)時(shí)監(jiān)控程控空開(kāi)分合閘情況，如在非短信主動(dòng)操控情況下意外分閘或意外合閘，則立即向該設(shè)備管理員進(jìn)行短信報(bào)警。手動(dòng)控制定時(shí)器依照設(shè)定對(duì)裝置進(jìn)行定時(shí)重啟，確保在遠(yuǎn)程操控失效時(shí)仍能操作程控空開(kāi)。其終端結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

程控開(kāi)關(guān)主要由主控MCU、RS485收發(fā)器、分合閘裝置等組成，采用Modbus-RTU協(xié)議進(jìn)行程控。MCU為主控模塊，主要負(fù)責(zé)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理和邏輯運(yùn)算。RS485收發(fā)器主要負(fù)責(zé)通過(guò)RS485總線接收或發(fā)送控制指令，并通過(guò)UART傳送給主控MCU進(jìn)行指令解析或封裝。MCU根據(jù)解析到的指令，對(duì)斷路/接通裝置進(jìn)行操作，并實(shí)時(shí)反饋當(dāng)前狀態(tài)。

遠(yuǎn)程短信控制器主要由主控MCU、RS485收發(fā)器、SMS通信模塊、外置定時(shí)裝置、手動(dòng)控制定時(shí)器等組成。由主控MCU負(fù)責(zé)發(fā)起多線程通信，分別對(duì)程控開(kāi)關(guān)、SMS通信模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)輪詢，以便能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到程控開(kāi)關(guān)的狀態(tài)變化和收到的短信。外置定時(shí)裝置主要用于定時(shí)主動(dòng)重啟油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置，其所有設(shè)定均由人工操作，主控MCU不參與定時(shí)設(shè)定。具體接線原理如圖3所示。

4 遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)功能

4.1獲取驗(yàn)證碼

由管理員手機(jī)主動(dòng)向需通信的控制器號(hào)碼發(fā)出獲取驗(yàn)證碼短信，控制器收到該驗(yàn)證碼短信后，將生成一個(gè)隨機(jī)驗(yàn)證碼，并通過(guò)短信形式返回到管理員手機(jī)。該驗(yàn)證碼有效期為5 min，后續(xù)所有短信發(fā)送均需附帶該驗(yàn)證碼，如驗(yàn)證碼錯(cuò)誤、過(guò)期或短信由非管理員手機(jī)發(fā)出，則控制器將不響應(yīng)該條指令。

短信示例：

發(fā)送：get code 接收：28946212

4.2管理員號(hào)碼設(shè)定

由管理員手機(jī)主動(dòng)向需通信的控制器號(hào)碼發(fā)出設(shè)定管理員號(hào)碼短信，該短信分為新增、查詢、刪除3種操作，一臺(tái)控制器最多可支持3個(gè)管理員號(hào)碼。只有收到管理員發(fā)出的短信，同時(shí)驗(yàn)證碼沒(méi)有過(guò)期，控制器才會(huì)響應(yīng)短信指令。

短信示例1——新增管理員：

發(fā)送：28946212 add admin 13800138000接收：13800138000 add OK

短信示例2——查詢管理員：

發(fā)送：28946212 get admin 接收：13800138000 13800138001

短信示例3——?jiǎng)h除管理員：

發(fā)送：28946212 del admin 13800138001 接收：13800138001 del OK

4.3查詢

由管理員手機(jī)主動(dòng)向需通信的控制器號(hào)碼發(fā)出查詢短信，控制器在收到該短信后將立即通過(guò)短信形式返回當(dāng)前程控開(kāi)關(guān)分合閘狀態(tài)和負(fù)載通電狀態(tài)。只有收到管理員發(fā)出的短信，同時(shí)驗(yàn)證碼沒(méi)有過(guò)期，控制器才會(huì)響應(yīng)短信指令。

短信示例：

發(fā)送：28946212 get status 接收1—分閘，斷電：break OFF；接收2—合閘，通電：close ON；接收3—合閘，斷電：close OFF

4.4主動(dòng)操作

由管理員手機(jī)主動(dòng)向需通信的控制器號(hào)碼發(fā)出主動(dòng)操作短信，該短信分為分閘、合閘、重啟3種操作。分閘/合閘操作為單次操作，操作完成后就以短信形式返回完成情況到管理員手機(jī)。重啟操作為兩次操作，即分閘→等待20 s→合閘，從而完成重啟動(dòng)作，完成整個(gè)重啟動(dòng)作后，以短信形式將完成情況返回到管理員手機(jī)。只有收到管理員發(fā)出的短信，同時(shí)驗(yàn)證碼沒(méi)有過(guò)期，控制器才會(huì)響應(yīng)短信指令。

短信示例1——主動(dòng)分閘：

發(fā)送：28946212 set status break 接收：break OK

短信示例2——主動(dòng)合閘：

發(fā)送：28946212 set status close 接收：close OK

短信示例3——主動(dòng)重啟：

發(fā)送：28946212 set status restart 接收：restart OK

4.5報(bào)警

當(dāng)程控空開(kāi)在非短信主動(dòng)操作指令下出現(xiàn)非法合閘/分閘情況時(shí)，則主動(dòng)向該設(shè)備已設(shè)定的所有管理員號(hào)碼發(fā)送報(bào)警短信。

接收1——非法合閘：WARNING illegal closing；接收2——非法分閘：WARNING illegal break

4.6 定時(shí)重啟

外置定時(shí)重啟器具備RTC模塊，掉電繼續(xù)走時(shí)，定時(shí)精度為秒級(jí)，可按北京時(shí)間設(shè)定1～10組所需的裝置定時(shí)重啟時(shí)間，程控空開(kāi)定時(shí)接收外置定時(shí)器發(fā)出的重啟指令后，按照分閘→等待20 s→合閘的程序完成重啟動(dòng)作，完成整個(gè)重啟動(dòng)作后，以短信形式將完成情況返回到管理員手機(jī)。

第1組重啟時(shí)間：××××年××月××日××?xí)r××分××秒

5 結(jié)語(yǔ)

利用斷電重啟法進(jìn)行油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置故障的預(yù)檢查處理是目前進(jìn)行裝置消缺的必要措施。油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置遠(yuǎn)程重啟操控開(kāi)關(guān)裝置的研制應(yīng)用，能較大程度地減少運(yùn)維人員的工作量并提高裝置故障處理效率[4]，在快速響應(yīng)缺陷處理的同時(shí)，還能減少人員進(jìn)站運(yùn)維的頻次，對(duì)于偏遠(yuǎn)變電站還能有效減少公車(chē)資源的使用，對(duì)提升油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置故障消缺及時(shí)率及運(yùn)維工作效率具有重大意義。

審核編輯 ：李倩