一種油色譜在線監測裝置遠程重啟操控開關的研制

曾莉　馮國驥　陳文鴻　李辰盟

摘要：現行絕大部分油色譜在線監測裝置安裝在戶外主變側，運行條件惡劣并處于長期通電運行或待機狀態。結合運維經驗可知，當油色譜在線監測裝置出現離線或數據異常故障時，通過斷電重啟方法處理可消除一部分缺陷，也可作為識別是否需進一步開展檢查消缺工作的判據。現提出研制一種油色譜在線監測裝置遠程重啟操控開關，能在裝置故障時按運維人員需求及時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效率。

關鍵詞：油色譜在線監測裝置;遠程操控;開關;消缺

中圖分類號：TM407? 文獻標志碼：A? 文章編號：1671-0797（2022）05-0040-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.05.011

引言

將油色譜在線監測裝置應用在變壓器或高壓電抗器的狀態監測中，實現對其內部油氣狀態的持續監測，現已成為一種比較成熟的監測技術[1]。隨著近幾年的普及推廣，油色譜在線監測裝置安裝數量逐年增加，但其安裝在戶外，運行環境較為惡劣，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[2]。如何快速響應處理裝置故障，保證裝置在線率成為運維單位亟待解決的問題[3]。

本文針對油色譜在線監測裝置的故障快速應答處理問題，提出研制一種油色譜在線監測裝置遠程重啟操控開關，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?   主要設計思路

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

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

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

（4）當程控空開意外分閘、合閘時，會主動發出告警信息通知管理員。

（5）為保證遠程重啟操控開關運行性能穩定和信號發送接收功能穩定，其短路跳閘電流應設置大于或等于油色譜在線監測裝置本體電源總空開容量。

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

2? ? 遠程操控系統結構

遠程重啟操控開關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通信網絡，采用短信收發通信方式對油色譜在線監測裝置實現遠程重啟、狀態查詢、設置配置等功能。具體結構如圖1所示。

3? ? 遠程操控系統原理

遠程操控系統開關終端通過RS485總線進行通信。其中，程控空開主要負責對油色譜在線監測裝置進行分閘（斷電）或合閘（接通）等操作，實現裝置斷電和通電。遠程短信控制器主要負責根據接收短信指令，對程控空開下發分閘或合閘操作指令，并實時監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，則立即向該設備管理員進行短信報警。手動控制定時器依照設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。其終端結構圖如圖2所示。

程控開關主要由主控MCU、RS485收發器、分合閘裝置等組成，采用Modbus-RTU協議進行程控。MCU為主控模塊，主要負責進行各種數據處理和邏輯運算。RS485收發器主要負責通過RS485總線接收或發送控制指令，并通過UART傳送給主控MCU進行指令解析或封裝。MCU根據解析到的指令，對斷路/接通裝置進行操作，并實時反饋當前狀態。

遠程短信控制器主要由主控MCU、RS485收發器、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負責發起多線程通信，分別對程控開關、SMS通信模塊進行實時狀態輪詢，以便能實時監測到程控開關的狀態變化和收到的短信。外置定時裝置主要用于定時主動重啟油色譜在線監測裝置，其所有設定均由人工操作，主控MCU不參與定時設定。具體接線原理如圖3所示。

4? ? 遠程操控系統功能

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5 min，后續所有短信發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出，則控制器將不響應該條指令。

短信示例：

發送：get code? ? 接收：28946212

4.2? ? 管理員號碼設定

由管理員手機主動向需通信的控制器號碼發出設定管理員號碼短信，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。只有收到管理員發出的短信，同時驗證碼沒有過期，控制器才會響應短信指令。

短信示例1——新增管理員：

發送：28946212 add admin 13800138000? ? 接收：13800138000 add OK

短信示例2——查詢管理員：

發送：28946212 get admin? ? 接收：13800138000 13800138001

短信示例3——刪除管理員：

發送：28946212 del admin 13800138001? ? 接收：13800138001 del OK

4.3? ? 查詢

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

短信示例：

發送：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? ? 主動操作

由管理員手機主動向需通信的控制器號碼發出主動操作短信，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→等待20 s→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。只有收到管理員發出的短信，同時驗證碼沒有過期，控制器才會響應短信指令。

短信示例1——主動分閘：

發送：28946212 set status break? ? 接收：break OK

短信示例2——主動合閘：

發送：28946212 set status close? ? 接收：close OK

短信示例3——主動重啟：

發送：28946212 set status restart? ? 接收：restart OK

4.5? ? 報警

當程控空開在非短信主動操作指令下出現非法合閘/分閘情況時，則主動向該設備已設定的所有管理員號碼發送報警短信。

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

4.6? ? 定時重啟

外置定時重啟器具備RTC模塊，掉電繼續走時，定時精度為秒級，可按北京時間設定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××時××分××秒。

5? ? 結語

利用斷電重啟法進行油色譜在線監測裝置故障的預檢查處理是目前進行裝置消缺的必要措施。油色譜在線監測裝置遠程重啟操控開關裝置的研制應用，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[4];在快速響應缺陷處理的同時，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測裝置故障消缺及時率及運維工作效率具有重大意義。

[參考文獻]

[1] 尹龍，朱遙遠，洪亮，等.油色譜在線監測裝置故障類型及處理方式[J].科技創新與應用，2021，11（17）：111-114.

[2] 蔣超.變壓器油色譜在線監測裝置的應用與運維管理[J].電力系統裝備，2020（14）：107-108.

[3] 盛樂，李學鋒，周波，等.油色譜在線監測裝置運維情況分析[J].國網技術學院學報，2020，23（3）：1-6.

[4] 王鑫.油色譜在線監測裝置故障類型及處理方式[J].締客世界，2021（9）：9-10.

收稿日期：2021-11-22

作者簡介：曾莉（1990—），女，廣東揭陽人，工程師，主要從事變電類在線監測裝置運維管理工作。