CN104049619A - 一种遥控、遥信回路共用的开关装置远程监控终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种遥控、遥信回路共用的开关装置远程监控终端，该终端包括：遥控单元和遥信单元，所述遥控单元与所述遥信单元通过同一线路与开关装置的操作机构相连；其中，所述遥信单元处于工作状态且所述遥控单元不处于工作状态时，通过线路采集遥信信号，根据所述遥信信号判断所述开关装置的状态；所述遥控单元处于工作状态且所述遥信单元不处于工作状态时，通过同一线路将控制信号传输至所述操作机构，控制开关装置进行分/合闸。

Description

一种遥控、遥信回路共用的开关装置远程监控终端

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，特别涉及一种遥控、遥信回路共用的开关装置远程监控终端。

背景技术

目前，远程监控终端(RTU)在开关装置远方监控系统已经得到了普遍的应用，基本上实现了控制操作和数据采集的自动化。RTU与开关装置的操作机构相连，通过输出遥控信号可实现远端控制开关分合，并实时采集开关的状态信息，从而实现远方开关装置的监控。

如图1所示，为传统的远程监控终端与开关装置的操作机构之间的接线原理图。传统的RTU遥控和遥信回路采用分开布线的方式，将强电信号和弱电信号分开。如果以每路开关与RTU之间布置2条电源线缆，3条遥控信号传输线缆(分闸回路、合闸回路)，3条遥信信号传输线缆计算的话，这样至少需要8条线缆才能实现对每路开关装置的监控。长期以来，RTU装置的制造商在遥控、遥信接线方面未曾有过显著的改进，而随着当下开关装置远方监控系统对高可靠性、高效率、低成本要求的不断提高，传统的接线方式的缺陷也日益凸显：

1)线缆敷设量大，尤其对于远距离的开关现场，材料成本和施工工程量明显偏高；

2)布线复杂，运维人员查线、检修难度大；

3)遥控和遥信流经完全隔离的回路，当其中某条线缆虚接或断线时容易造成遥信误报，导致开关装置实际位置和RTU采集位置信息不符；

4)线缆数量偏多，故障率高。

在辅助回路的搭建方面，传统的RTU需要搭建复杂的外围辅助回路。RTU实际输出的控制信号为触点变位信号，传送至开关操作机构处，需要通过继电器或者接触器电路转换方可实现控制电源的通、断。复杂的外围回路同样存在着不可避免的缺点：

1)遥控信号需要经过继电器电路中间变换，信号传输可靠性大大降低；

2)电路繁杂，故障排查、检修难度大；

3)元器件繁多，故障率高，运维成本高。

遥控、遥信回路分开布线的方式决定了传统的RTU在开关装置远端监控中的不可避免的局限性，这些缺陷在运行环境恶劣，强电磁干扰环境下显得更为突出。所以，业内期望一种能够简化外围电路，易于运维而又具备高可靠性的RTU装置。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提出一种遥控、遥信回路共用的开关装置远程监控终端(RTU)，仅通过三条线缆即可实现远方开关的遥控分/合闸和遥信信号采集。相比于传统RTU至少8条线缆的接线方式，在材料成本、施工及运维工作量、运行可靠性方面均具有显著的优势。

为实现上述目的，本发明提供了一种遥控、遥信回路共用的开关装置远程监控终端，该终端包括：遥控单元和遥信单元，所述遥控单元与所述遥信单元通过同一线路与开关装置的操作机构相连；其中，

所述遥信单元处于工作状态且所述遥控单元不处于工作状态时，通过线路采集遥信信号，根据所述遥信信号判断所述开关装置的状态；所述遥控单元处于工作状态且所述遥信单元不处于工作状态时，通过同一线路将控制信号传输至所述操作机构，控制开关装置进行分/合闸。

可选的，在本发明一实施例中，所述线路包括三条线缆，分别为：第一线缆、第二线缆和第三线缆。

可选的，在本发明一实施例中，所述遥控单元包括第一控制开关、第二控制开关和第三控制开关；其中，

所述第三控制开关的一端与控制电源的零线相连，所述第三控制开关的另一端与所述远程监控终端的第三接入端子相连，所述远程监控终端的第三接入端子经过所述第三线缆与所述操作机构内电机的零线端子相连；

所述第一控制开关的一端与控制电源的火线相连，所述第一控制开关的另一端与所述远程监控终端的第一接入端子相连，所述远程监控终端的第一接入端子通过所述第一线缆串接所述操作机构的第一限位开关后，连接至所述操作机构内电机的反转端子，所述第一控制开关与所述第三控制开关同时闭合，则所述远程监控终端输出遥控分闸信号；

所述第二控制开关的一端与控制电源的火线相连，所述第二控制开关的另一端与所述远程监控终端的第二接入端子相连，所述远程监控终端的第二接入端子通过所述第二线缆串接所述操作机构的第二限位开关后，连接至所述操作机构内电机的正转端子，所述第二控制开关与所述第三控制开关同时闭合，则所述远程监控终端输出遥控合闸信号。

可选的，在本发明一实施例中，所述遥信单元包括第四控制开关；其中，

所述第四控制开关的第一触点一端与所述直流电源正极相连，所述第四控制开关的第一触点另一端与所述远程监控终端的第一接入端子相连，所述远程监控终端的第一接入端子通过第一线缆串接所述操作机构的第一限位开关后，连接至所述操作机构内电机的反转端子；

所述第四控制开关的第二触点一端与所述直流电源正极相连，所述第四控制开关的第二触点另一端与所述远程监控终端的第二接入端子相连，所述远程监控终端的第二接入端子通过所述第二线缆串接所述操作机构第二限位开关后，连接至所述操作机构内电机的正转端子；

所述第四控制开关的第三触点一端与直流电源负极相连，所述第四控制开关的第三触点另一端与所述远程监控终端的第三接入端子相连，所述远程监控终端的第三接入端子通过所述第三线缆与所述操作机构内电机的零线端子相连；

所述第四控制开关的三个触点同时闭合用于开关装置的分、合位遥信信号采集。

可选的，在本发明一实施例中，所述遥控单元还包括：第五控制开关和第六控制开关；其中，

所述第五控制开关连接于所述远程监控终端第一接线端子和第二接线端子之间，所述第六控制开关连接于所述远程监控终端第二接线端子和第三接线端子之间，所述第五控制开关与所述第六控制开关同时闭合用于释放遥控分/合闸操作存在于线路的残留电压。

本发明的技术方案使用3条线缆解决了传统RTU布线复杂、外围电路复杂和可靠性低的问题。相比于传统RTU，本发明具有显著的优势：

1)实现每个开关装置的监控仅需要3条线缆，较之于传统的至少8条线缆的方式，大大减少了线缆和接口数量，降低了故障率；

2)减少了现场线缆敷设的工作量，故障排查、运行维护操作更加简便易行；

3)由于遥信和遥控使用相同的传输通道，只要保证通道的可靠连接，不会出现遥信信号的误报现象，使系统运行可靠性大大提高；

4)简单的接线简化了操作机构的设计，操作机构只需提供限位开关和单相电机正反转接口即可，无需特殊设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统的远程监控终端与开关装置的操作机构之间的接线原理图；

图2为本发明提出的一种遥控、遥信回路共用的开关装置远程监控终端与开关装置的操作机构之间的接线原理图；

图3为本实施例的遥控、遥信回路共用的开关装置远程监控终端与开关装置的操作机构之间的连线图；

图4为本实施例的遥控、遥信回路共用的开关装置远程监控终端的遥信回路原理图；

图5为本实施例的遥控、遥信回路共用的开关装置远程监控终端的遥控合闸回路原理图；

图6为本实施例的遥控、遥信回路共用的开关装置远程监控终端的遥控分闸回路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了实现遥控、遥信回路共用，本发明采用分时复用的原则：即开关装置远程监控终端包括：遥控单元和遥信单元，所述遥控单元与所述遥信单元通过同一线路与开关装置的操作机构相连。在无分/合闸操作情况下，遥信单元处于工作状态，遥控单元不处于工作状态，此时线路流经弱电流信号；而在执行分/合闸操作时，RTU迅速切换为遥控回路，直接将控制信号输出至操作机构，此时线缆短时切断遥信回路，流经强电控制信号，当控制信号输出结束后，恢复遥信回路。

如图2所示，为本发明提出的一种遥控、遥信回路共用的开关装置远程监控终端与开关装置的操作机构之间的接线原理图。该终端包括：遥控单元201和遥信单元202，所述遥控单元201与所述遥信单元202通过同一线路与开关装置的操作机构相连；其中，

所述遥信单元202处于工作状态且所述遥控单元201不处于工作状态时，通过线路采集遥信信号，根据所述遥信信号判断所述开关装置的状态；所述遥控单元201处于工作状态且所述遥信单元202不处于工作状态时，通过同一线路将控制信号传输至所述操作机构，控制开关装置进行分/合闸。

优选地，所述线路包括三条线缆，分别为：第一线缆L1、第二线缆L2和第三线缆L3。

优选地，所述遥控单元包括第一控制开关K1、第二控制开关K2和第三控制开关K3；其中，

所述第三控制开关K3的一端与控制电源的零线N相连，所述第三控制开关K3的另一端与所述远程监控终端的第三接入端子T3相连，所述远程监控终端的第三接入端子T3经过所述第三线缆L3与所述操作机构内电机的零线端子相连；

所述第一控制开关K1的一端与控制电源的火线L相连，所述第一控制开关K1的另一端与所述远程监控终端的第一接入端子T1相连，所述远程监控终端的第一接入端子T1通过所述第一线缆L1串接所述操作机构的第一限位开关SQ1后，连接至所述操作机构内电机的反转端子，所述第一控制开关K1与所述第三控制开关K3同时闭合，则所述远程监控终端输出遥控分闸信号；

所述第二控制开关K2的一端与控制电源的火线L相连，所述第二控制开关K2的另一端与所述远程监控终端的第二接入端子T2相连，所述远程监控终端的第二接入端子T2通过所述第二线缆L2串接所述操作机构的第二限位开关SQ2后，连接至所述操作机构内电机的正转端子，所述第二控制开关K2与所述第三控制开关K3同时闭合，则所述远程监控终端输出遥控合闸信号。

优选地，所述遥信单元包括第四控制开关K4；其中，

所述第四控制开关K4的第一触点一端与所述直流电源正极相连，所述第四控制开关(K4)的第一触点另一端与所述远程监控终端的第一接入端子T1相连，所述远程监控终端的第一接入端子T1通过第一线缆L1串接所述操作机构的第一限位开关SQ1后，连接至所述操作机构内电机的反转端子；

所述第四控制开关K4的第二触点一端与所述直流电源正极相连，所述第四控制开关K4的第二触点另一端与所述远程监控终端的第二接入端子T2相连，所述远程监控终端的第二接入端子T2通过所述第二线缆L2串接所述操作机构第二限位开关SQ2后，连接至所述操作机构内电机的正转端子；

所述第四控制开关K4的第三触点一端与直流电源负极相连，所述第四控制开关K4的第三触点另一端与所述远程监控终端的第三接入端子T3相连，所述远程监控终端的第三接入端子T3通过所述第三线缆L3与所述操作机构内电机的零线端子相连。

所述第四控制开关K4的三个触点同时闭合用于开关装置的分、合位遥信信号采集。优选地，所述遥控单元还包括：第五控制开关K5和第六控制开关K6；其中，

所述第五控制开关K5连接于所述远程监控终端第一接线端子T1和第二接线端子T2之间，所述第六控制开关K6连接于所述远程监控终端第二接线端子T2和第三接线端子T3之间，所述第五控制开关K5与所述第六控制开关K6同时闭合用于释放遥控分/合闸操作存在于线路的残留电压。

如图3所示，为本实施例的遥控、遥信回路共用的开关装置远程监控终端与开关装置的操作机构之间的连线图。在RTU无分/合闸操作的情况下，第四控制开关K4闭合，第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3、第五控制开关K5、第六控制开关K6断开，RTU内置直流电源模块将电压加载于所述三条线缆，用于遥信信号采集；遥控合闸时，RTU的第四控制开关K4断开，切断遥信回路，第二控制开关K2、第三控制开关K3闭合，实现电机正转(如为分闸操作，即第一控制开关K1、第三控制开关K3闭合，实现电机反转)；当遥控结束后，RTU的第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3断开，第五控制开关K5、第六控制开关K6均闭合，释放线路残余电压，判定线路无压无流之后，第五控制开关K5、第六控制开关K6均断开，第四控制开关K4闭合，恢复遥信回路。

一般来说，开关装置的动作时间是短暂的，在这个短暂的过程内，开关一般均为分位、合位的中间状态，对此我们无需特殊关注。因此对于遥控过程中遥信回路的短暂切断是可以接受的。

本技术方案的遥信回路、遥控回路相互转换过程中，充分考虑切换过程中的RTU控制开关K1～K6可能出现的误动作，或者线路可能出现的残余电压，避免遥控信号(强电)流入RTU的遥信单元而造成装置损坏，本技术方案在遥控信号加载之前会进行充分的放电和电压、电流判断，在保证线路“纯净”的前提下，才会进回路切换。

1、遥信模式：

如图4所示，为本实施例的开关装置远程监控终端的遥信回路原理图。当无分/合闸操作时，本实施例的RTU持续工作于遥信信号采集状态，实时采集远方开关的位置信息。在图3中，此时K1、K2、K3、K5、K6均处于断开状态，只有K4闭合。RTU内置24V电源模块将电压分别加载于分位、合位两个遥信回路，遥信回路串接限位开关(限位开关反馈开关装置位置信息)，并直接通过电机线圈形成回路。由图4可知，由于该电机为交流正反转电机，其通过微小的直流信号时内部线圈相当于导线，对信号传输无任何影响。此时开关的位置信息通过限位开关SQ1和SQ2反馈，如果用0表示限位开关断开，用1表示限位开关闭合的话，本实施例RTU可能采集到四种状态信息：

SQ1-SQ2:1-0，代表开关装置处于合位；

SQ1-SQ2:0-1，代表开关装置处于分位；

SQ1-SQ2:1-1，代表开关装置处于分/合闸中间位，即分/合闸未成功；

SQ1-SQ2:0-0，代表连接线断线或者限位开关故障；

这样的话，通过4种状态可以很清晰的了解各种状况，以便操作人员采取合理的措施。

2、遥控合闸：

如图5所示，为本实施例的开关装置远程监控终端的遥控合闸回路原理图。假设现在开关装置处于分位状态，现要求执行合闸操作。在图3中，此时RTU断开K4，并内部判定K4是否可靠断开(防止强电误入遥信模块，如果否，则报错，停止操作)，如果是，立即闭合K2、K3，将220V交流电压直接加载于合闸回路，由图5可知，由于合闸回路串接分位限位开关SQ2，且此时分位限位开关SQ2为闭合状态，此时控制电压流经SQ2加载到电机的正转回路，电机启动，正转。

由于电机的功率不同、负载不同等原因，其合闸操作的时间可能不尽相同，本发明RTU采取输出控制信号可调的设计方式，将220V交流电压的加载时间设定为略长于合闸操作时间。例如操作机构完成合闸操作需要5s，本发明RTU将控制电源输出时间设定为5.5s(防止外部原因导致分合闸不到位)。

当电机正转5s后，开关合闸到位，SQ2断开，电机电源切断，电机停转。经过0.5s后，RTU断开K2、K3，停止输出控制电源。并立即判断K2、K3是否可靠断开，(防止后续操作造成短路，如果否，则报错，停止操作)，如果是，则立即闭合K5、K6，释放线路残余电压，经过1-2s(时间可调)后，断开K5、K6，并判断K5、K6是否可靠断开(防止后续切换遥信造成短路，如果否，则报错，停止操作)，如果是，则闭合K4，切换至遥信回路(遥信信息采集原理请参照上述遥信模式介绍)。此时合位限位开关SQ1已经闭合，分位限位开关SQ2已经断开，RTU将位置信息顺利反馈，合闸操作成功。

3、遥控分闸：

通过上述遥控合闸过程介绍，显然可以推理遥控合闸的过程。

如图6所示，为本实施例的开关装置远程监控终端的遥控分闸回路原理图。假设现在开关装置处于合位状态，现要求执行分闸操作。在图3中，此时RTU断开K4，并内部判定K4是否可靠断开(防止强电误入遥信模块，如果否，则报错，停止操作)，如果是，立即闭合K1、K3，将220V交流电压直接加载于分闸回路。由图6可知，由于分闸回路串接合位限位开关SQ1，且此时合位限位开关SQ1为闭合状态，此时控制电压流经SQ1加载到电机的反转回路，电机启动，反转。

当电机反转5s后，开关分闸到位，SQ1断开，电机电源切断，电机停转。经过0.5s后，RTU断开K1、K3，停止输出控制电源。并立即判断K1、K3是否可靠断开，(防止后续操作造成短路，如果否，则报错，停止操作)，如果是，则立即闭合K5、K6，释放线路残余电压，经过1-2s(时间可调)后，断开K5、K6，并判断K5、K6是否可靠断开(防止后续切换遥信造成短路，如果否，则报错，停止操作)，如果是，则闭合K4，切换至遥信回路(遥信信息采集原理请参照上述遥信模式介绍)。此时分位限位开关SQ2已经闭合，分位限位开关SQ2已经断开，RTU将位置信息顺利反馈，合闸操作成功。

上述过程仅表述了某种特定应用下的操作过程，不代表本发明RTU的实际应用仅局限于此。本发明RTU的原理如上所述，但是其遥控输出时间、放电时间等均为可调，可根据不同的应用进行调节，保证其灵活应用。

由上述实施例可知，将遥控回路、遥信回路进行整合，采取分时复用的方式，大大减少了线缆使用量，将传统的至少8条线缆的接线方式优化为3条线缆，并省去了复杂的外围电路，提高了运行可靠性。

通过RTU内部的严谨的逻辑判断，避免了遥控、遥信回路共用造成设备和元器件损坏的风险。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种开关装置远程监控终端，其特征在于，该终端包括：遥控单元和遥信单元，所述遥控单元与所述遥信单元通过同一线路与开关装置的操作机构相连；其中，

所述遥信单元处于工作状态且所述遥控单元不处于工作状态时，通过线路采集遥信信号，根据所述遥信信号判断所述开关装置的状态；所述遥控单元处于工作状态且所述遥信单元不处于工作状态时，通过同一线路将控制信号传输至所述操作机构，控制开关装置进行分/合闸。

2.如权利要求1所述的终端，其特征在于，所述线路包括三条线缆，分别为：第一线缆(L1)、第二线缆(L2)和第三线缆(L3)。

3.如权利要求2所述的终端，其特征在于，所述遥控单元包括第一控制开关(K1)、第二控制开关(K2)和第三控制开关(K3)；其中，

所述第三控制开关(K3)的一端与控制电源的零线(N)相连，所述第三控制开关(K3)的另一端与所述远程监控终端的第三接入端子(T3)相连，所述远程监控终端的第三接入端子(T3)经过所述第三线缆(L3)与所述操作机构内电机的零线端子相连；

所述第一控制开关(K1)的一端与控制电源的火线(L)相连，所述第一控制开关(K1)的另一端与所述远程监控终端的第一接入端子(T1)相连，所述远程监控终端的第一接入端子(T1)通过所述第一线缆(L1)串接所述操作机构的第一限位开关(SQ1)后，连接至所述操作机构内电机的反转端子，所述第一控制开关(K1)与所述第三控制开关(K3)同时闭合，则所述远程监控终端输出遥控分闸信号；

所述第二控制开关(K2)的一端与控制电源的火线(L)相连，所述第二控制开关(K2)的另一端与所述远程监控终端的第二接入端子(T2)相连，所述远程监控终端的第二接入端子(T2)通过所述第二线缆(L2)串接所述操作机构的第二限位开关(SQ2)后，连接至所述操作机构内电机的正转端子，所述第二控制开关(K2)与所述第三控制开关(K3)同时闭合，则所述远程监控终端输出遥控合闸信号。

4.如权利要求2或3所述的终端，其特征在于，所述遥信单元包括第四控制开关(K4)；其中，

所述第四控制开关(K4)的第一触点一端与所述直流电源正极相连，所述第四控制开关(K4)的第一触点另一端与所述远程监控终端的第一接入端子(T1)相连，所述远程监控终端的第一接入端子(T1)通过第一线缆(L1)串接所述操作机构的第一限位开关(SQ1)后，连接至所述操作机构内电机的反转端子；

所述第四控制开关(K4)的第二触点一端与所述直流电源正极相连，所述第四控制开关(K4)的第二触点另一端与所述远程监控终端的第二接入端子(T2)相连，所述远程监控终端的第二接入端子(T2)通过所述第二线缆(L2)串接所述操作机构第二限位开关(SQ2)后，连接至所述操作机构内电机的正转端子；

所述第四控制开关(K4)的第三触点一端与直流电源负极相连，所述第四控制开关(K4)的第三触点另一端与所述远程监控终端的第三接入端子(T3)相连，所述远程监控终端的第三接入端子(T3)通过所述第三线缆(L3)与所述操作机构内电机的零线端子相连；

所述第四控制开关(K4)的三个触点同时闭合用于开关装置的分、合位遥信信号采集。

5.如权利要求4所述的终端，其特征在于，所述遥控单元还包括：第五控制开关(K5)和第六控制开关(K6)；其中，

所述第五控制开关(K5)连接于所述远程监控终端第一接线端子(T1)和第二接线端子(T2)之间，所述第六控制开关(K6)连接于所述远程监控终端第二接线端子(T2)和第三接线端子(T3)之间，所述第五控制开关(K5)与所述第六控制开关(K6)同时闭合用于释放遥控分/合闸操作存在于线路的残留电压。