一種油色譜在線監(jiān)測裝置遠程重啟操控開關(guān)的研制

引言

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

本文針對油色譜在線監(jiān)測裝置的故障快速應(yīng)答處理問題,提出研制一種油色譜在線監(jiān)測裝置遠程重啟操控開關(guān),能在裝置故障時按運維人員需求進行裝置斷電重啟識別故障程度,從而提升裝置故障處理消缺的及時率。

1主要設(shè)計思路

(1）在油色譜在線監(jiān)測裝置本體電源總空開后段加裝一個遠程操控開關(guān),通過無線網(wǎng)絡(luò)信號傳輸,應(yīng)用短信通信控制方式實現(xiàn)對該開關(guān)的命令式操控分合或重啟,并可通過短信查詢該開關(guān)本體分合狀態(tài)及通電情況。

（2）為確保操作可靠性,在操控開關(guān)回路上并入外置定時重啟器,可依據(jù)運維人員要求設(shè)置裝置每日定時重啟時間,結(jié)合裝置運行時間設(shè)定重啟時間,在油色譜在線監(jiān)測裝置待機狀態(tài)下進行重啟,對裝置原運行程序無影響。

(3）為確保操作安全性,每臺裝置設(shè)置管理員號碼操作權(quán)限并附動態(tài)短信驗證碼,只有以上兩個條件均符合時,程控空開才響應(yīng)動作。

(4）當(dāng)程控空開意外分閘、合閘時,會主動發(fā)出告警信息通知管理員。

(5）為保證遠程重啟操控開關(guān)運行性能穩(wěn)定和信號發(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)測裝置本體電源總空開容量。

(6）遠程重啟操控開關(guān)不受距離限制,只要有無線網(wǎng)絡(luò)信號,就可隨時實現(xiàn)對裝置本體進行斷電重啟。

2遠程操控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

遠程重啟操控開關(guān)主要由遠程短信控制器、程控空開和定時器組成,依賴成熟的GsM通信網(wǎng)絡(luò),采用短信收發(fā)通信方式對油色譜在線監(jiān)測裝置實現(xiàn)遠程重啟、狀態(tài)查詢、設(shè)置配置等功能。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1遠程操控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3遠程操控系統(tǒng)原理

遠程操控系統(tǒng)開關(guān)終端通過Rs485總線進行通信。其中,程控空開主要負責(zé)對油色譜在線監(jiān)測裝置進行分閘（斷電）或合閘(接通）等操作,實現(xiàn)裝置斷電和通電。遠程短信控制器主要負責(zé)根據(jù)接收短信指令,對程控空開下發(fā)分閘或合閘操作指令,并實時監(jiān)控程控空開分合閘情況,如在非短信主動操控情況下意外分閘或意外合閘,則立即向該設(shè)備管理員進行短信報警。手動控制定時器依照設(shè)定對裝置進行定時重啟,確保在遠程操控失效時仍能操作程控空開。其終端結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

程控開關(guān)主要由主控MCU、RS485收發(fā)器、分合閘裝置等組成,采用Modbus二RTU協(xié)議進行程控。MCU為主控模塊,主要負責(zé)進行各種數(shù)據(jù)處理和邏輯運算。RS485收發(fā)器主要負責(zé)通過RS485總線接收或發(fā)送控制指令,并通過UART傳送給主控MCU進行指令解析或封裝。MCU根據(jù)解析到的指令,對斷路/接通裝置進行操作,并實時反饋當(dāng)前狀態(tài)。

遠程短信控制器主要由主控MCU、RS485收發(fā)器、SMS通信模塊、外置定時裝置、手動控制定時器等組成。由主控MCU負責(zé)發(fā)起多線程通信,分別對程控開關(guān)、SMS通信模塊進行實時狀態(tài)輪詢,以便能實時監(jiān)測到程控開關(guān)的狀態(tài)變化和收到的短信。外置定時裝置主要用于定時主動重啟油色譜在線監(jiān)測裝置,其所有設(shè)定均由人工操作,主控MCU不參與定時設(shè)定。具體接線原理如圖3所示。

4遠程操控系統(tǒng)功能

4.1獲取驗證碼

由管理員手機主動向需通信的控制器號碼發(fā)出獲取驗證碼短信,控制器收到該驗證碼短信后,將生成一個隨機驗證碼,并通過短信形式返回到管理員手機。該驗證碼有效期為5min,后續(xù)所有短信發(fā)送均需附帶該驗證碼,如驗證碼錯誤、過期或短信由非管理員手機發(fā)出,則控制器將不響應(yīng)該條指令。

短信示例:

發(fā)送:getcode接收:28946212

4.2管理員號碼設(shè)定

由管理員手機主動向需通信的控制器號碼發(fā)出設(shè)定管理員號碼短信,該短信分為新增、查詢、刪除3種操作,一臺控制器最多可支持3個管理員號碼。只有收到管理員發(fā)出的短信,同時驗證碼沒有過期,控制器才會響應(yīng)短信指令。

短信示例1一新增管理員:

發(fā)送:289462121dd1dami13800138000接收:138001380001ddoK

短信示例2一查詢管理員:

發(fā)送:28946212get1dami接收:1380013800013800138001

短信示例3一刪除管理員:

發(fā)送:28946212de11dami13800138001接收:

13800138001de1oK

4.)查詢

由管理員手機主動向需通信的控制器號碼發(fā)出查詢短信,控制器在收到該短信后將立即通過短信形式返回當(dāng)前程控開關(guān)分合閘狀態(tài)和負載通電狀態(tài)。只有收到管理員發(fā)出的短信,同時驗證碼沒有過期,控制器才會響應(yīng)短信指令。

短信示例:

發(fā)送:28946212getst1tus接收1一分閘,斷電:bre1koFF:接收2一合閘,通電:c1oseoN:接收3一合閘,斷電:c1oseoFF

4.4主動操作

由管理員手機主動向需通信的控制器號碼發(fā)出主動操作短信,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。重啟操作為兩次操作,即分閘二等待20s二合閘,從而完成重啟動作,完成整個重啟動作后,以短信形式將完成情況返回到管理員手機。只有收到管理員發(fā)出的短信,同時驗證碼沒有過

期,控制器才會響應(yīng)短信指令。

短信示例1一主動分閘:

發(fā)送:28946212setst1tusbre1k接收:bre1koK短信示例2一主動合閘:

發(fā)送:28946212setst1tusc1ose接收:c1oseoK短信示例3一主動重啟:

發(fā)送:28946212setst1tusrest1rt接收:rest1rtoK

4.5報警

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

接收1一非法合閘:wARNINGm11eg11c1osmig:接收2一非法分閘:wARNINGm11eg11bre1k

4.6定時重啟

外置定時重啟器具備RTC模塊,掉電繼續(xù)走時,定時精度為秒級,可按北京時間設(shè)定1～10組所需的裝置定時重啟時間,程控空開定時接收外置定時器發(fā)出的重啟指令后,按照分閘二等待20s二合閘的程序完成重啟動作,完成整個重啟動作后,以短信形式將完成情況返回到管理員手機。

第1組重啟時間:××××年××月××日×x時xx分x×秒。

5結(jié)語

利用斷電重啟法進行油色譜在線監(jiān)測裝置故障的預(yù)檢查處理是目前進行裝置消缺的必要措施。油色譜在線監(jiān)測裝置遠程重啟操控開關(guān)裝置的研制應(yīng)用,能較大程度地減少運維人員的工作量并提高裝置故障處理效率:在快速響應(yīng)缺陷處理的同時,能夠減少人員進站運維的頻次:對于偏遠變電站,還能有效減少公車資源的使用,對提升油色譜在線監(jiān)測裝置故障消缺及時率及運維工作效率具有重大意義。