一种油色谱在线监测装置远程重启操控开关

摘  要：

ABSTRACT

现行绝大部分油色谱在线监测装置安装在户外主变侧，运行条件恶劣并处于长期通电运行或待机状态，结合运维经验可知，当油色谱在线监测装置出现离线或数据异常故障时，通过断电重启方法处理可消除一部分缺陷，也可作为识别是否需进一步开展检查消缺工作的判据。现提出研制一种油色谱在线监测装置远程重启操控开关，能在装置故障时按运维人员需求及时进行装置断电重启识别故障程度，从而提升装置故障处理消缺的效率。

中图分类号 ：TM407

0  引言

油色谱在线监测装置应用在变压器或高压电抗器的状态监测中，实现对其内部油气状态的持续监测，现已成为一种比较成熟的监测技术[1]。随着近几年的普及推广，油色谱在线监测装置安装数量逐年增加，其安装在户外，运行环境较为恶劣，部分装置随着运行年限的增长不可避免地开始老化，造成装置故障率逐年增长[2]。如何快速响应处理装置故障，保证装置在线率成为运维单位亟待解决的问题[3]。

本文针对油色谱在线监测装置的故障快速应答处理问题，提出了研制一种油色谱在线监测装置远程重启操控开关，能在装置故障时按运维人员需求进行装置断电重启识别故障程度，从而提升装置故障处理消缺的及时率。

1  主要设计思路

（1）在油色谱在线监测装置本体电源总空开后段加装一个远程操控开关，通过无线网络信号传输，应用短信通信控制方式实现对该开关的命令式操控分合或重启，并可通过短信查询该开关本体分合状态及通电情况。

（2）为确保操作可靠性，在操控开关回路上并入外置定时重启器，可依据运维人员要求设置装置每日定时重启时间，结合装置运行时间设定重启时间，在油色谱在线监测装置待机状态下进行重启，对装置原运行程序无影响。

（3）为确保操作安全性，每台装置设置管理员号码操作权限并附动态短信验证码，只有以上两个条件均符合时，程控空开才响应动作。

（4）当程控空开意外分闸、合闸时，会主动发出告警信息通知管理员。

（5）为保证远程重启操控开关运行性能稳定和信号发送接收功能稳定，其短路跳闸电流应设置大于或等于油色谱在线监测装置本体电源总空开容量。

（6）远程重启操控开关不受距离限制，只要有无线网络信号，就可随时实现对装置本体进行断电重启。

2  远程操控系统结构

远程重启操控开关主要由远程短信控制器、程控空开和定时器组成，依赖成熟的GSM通信网络，采用短信收发通信方式对油色谱在线监测装置实现远程重启、状态查询、设置配置等功能。具体结构如图1所示。

3  远程操控系统原理

远程操控系统开关终端通过RS485总线进行通信。其中，程控空开主要负责对油色谱在线监测装置进行分闸（断电）或合闸（接通）等操作，实现装置断电和通电。远程短信控制器主要负责根据接收短信指令，对程控空开下发分闸或合闸操作指令，并实时监控程控空开分合闸情况，如在非短信主动操控情况下意外分闸或意外合闸，则立即向该设备管理员进行短信报警。手动控制定时器依照设定对装置进行定时重启，确保在远程操控失效时仍能操作程控空开。其终端结构图如图2所示。

程控开关主要由主控MCU、RS485收发器、分合闸装置等组成，采用Modbus-RTU协议进行程控。MCU为主控模块，主要负责进行各种数据处理和逻辑运算。RS485收发器主要负责通过RS485总线接收或发送控制指令，并通过UART传送给主控MCU进行指令解析或封装。MCU根据解析到的指令，对断路/接通装置进行操作，并实时反馈当前状态。

远程短信控制器主要由主控MCU、RS485收发器、SMS通信模块、外置定时装置、手动控制定时器等组成。由主控MCU负责发起多线程通信，分别对程控开关、SMS通信模块进行实时状态轮询，以便能实时监测到程控开关的状态变化和收到的短信。外置定时装置主要用于定时主动重启油色谱在线监测装置，其所有设定均由人工操作，主控MCU不参与定时设定。具体接线原理如图3所示。

4  远程操控系统功能

4.1  获取验证码

由管理员手机主动向需通信的控制器号码发出获取验证码短信，控制器收到该验证码短信后，将生成一个随机验证码，并通过短信形式返回到管理员手机。该验证码有效期为5 min，后续所有短信发送均需附带该验证码，如验证码错误、过期或短信由非管理员手机发出，则控制器将不响应该条指令。

短信示例：

发送：get code    接收：28946212

4.2  管理员号码设定

由管理员手机主动向需通信的控制器号码发出设定管理员号码短信，该短信分为新增、查询、删除3种操作，一台控制器最多可支持3个管理员号码。只有收到管理员发出的短信，同时验证码没有过期，控制器才会响应短信指令。

短信示例1——新增管理员：

发送：28946212 add admin 13800138000    接收：13800138000 add OK

短信示例2——查询管理员：

发送：28946212 get admin    接收：13800138000 13800138001

短信示例3——删除管理员：

发送：28946212 del admin 13800138001    接收：13800138001 del OK

4.3  查询

由管理员手机主动向需通信的控制器号码发出查询短信，控制器在收到该短信后将立即通过短信形式返回当前程控开关分合闸状态和负载通电状态。只有收到管理员发出的短信，同时验证码没有过期，控制器才会响应短信指令。

短信示例：

发送：28946212 get status    接收1—分闸，断电：break OFF；接收2—合闸，通电：close ON；接收3—合闸，断电：close OFF

4.4  主动操作

由管理员手机主动向需通信的控制器号码发出主动操作短信，该短信分为分闸、合闸、重启3种操作。分闸/合闸操作为单次操作，操作完成后就以短信形式返回完成情况到管理员手机。重启操作为两次操作，即分闸→等待20 s→合闸，从而完成重启动作，完成整个重启动作后，以短信形式将完成情况返回到管理员手机。只有收到管理员发出的短信，同时验证码没有过期，控制器才会响应短信指令。

短信示例1——主动分闸：

发送：28946212 set status break    接收：break OK

短信示例2——主动合闸：

发送：28946212 set status close    接收：close OK

短信示例3——主动重启：

发送：28946212 set status restart    接收：restart OK

4.5  报警

当程控空开在非短信主动操作指令下出现非法合闸/分闸情况时，则主动向该设备已设定的所有管理员号码发送报警短信。

接收1——非法合闸：WARNING illegal closing；接收2——非法分闸：WARNING illegal break

4.6  定时重启

外置定时重启器具备RTC模块，掉电继续走时，定时精度为秒级，可按北京时间设定1～10组所需的装置定时重启时间，程控空开定时接收外置定时器发出的重启指令后，按照分闸→等待20 s→合闸的程序完成重启动作，完成整个重启动作后，以短信形式将完成情况返回到管理员手机。

第1组重启时间：××××年××月××日××时××分××秒

5  结语

利用断电重启法进行油色谱在线监测装置故障的预检查处理是目前进行装置消缺的必要措施。油色谱在线监测装置远程重启操控开关装置的研制应用，能较大程度地减少运维人员的工作量并提高装置故障处理效率[4]，在快速响应缺陷处理的同时，还能减少人员进站运维的频次，对于偏远变电站还能有效减少公车资源的使用，对提升油色谱在线监测装置故障消缺及时率及运维工作效率具有重大意义。

审核编辑 ：李倩