CN1848601A - 跌落式熔断器远程控制系统 - Google Patents

Abstract

一种跌落式熔断器远程控制系统，它包括：高压侧连接在跌落式熔断器上的变压器，置于跌落式熔断器上的驱动机构，与驱动机构和变压器低压侧连接的就地监测控制单元，通过置于移动通讯网中的移动通讯托管服务器与就地监测控制单元联接的置于计算机内的操作控制系统。操作控制系统通过移动通讯网中的移动通讯托管服务器与就地监测控制单元联接，达到远程监测跌落式熔断器的状态以及远程控制跌落式熔断器的合与分的目的。无需检修人员到现场。而且，排除故障快而准确。

Description

跌落式熔断器远程控制系统

技术领域

本发明涉及一种熔断器的远程控制系统，特别是涉及一种跌落式熔断器的远程控制系统。

背景技术

跌落式熔断器是10kV配电线路分支线和配电变压器最常用的一种短路保护开关。它具有经济、操作方便、适应户外环境性强等特点，被广泛应用于10kV配电线路和配电变压器一次侧作为保护和进行设备投、切操作之用。它安装在10kV配电线路分支线上，可缩小停电范围，因其有一个明显的断开点，具备了隔离开关的功能，给检修线路段和设备创造了一个安全作业环境，增加了检修人员的安全感。安装在配电变压器上，可以作为配电变压器的主保护；所以，在10kV配电线路和配电变压器中得到了普及。

然而跌落式熔断器在城市配电网设备管理中也存在不少问题，其中主要是：

1)输电线路一旦出现故障，跌落式熔断器首先进行保护动作，一旦跌落式熔断器跌落(跳闸)，则必须由操作人员到现场，用操作杆进行操作，如操作不及时，不但会影响用电，严重的还会损坏设备，造成更大的经济损失。

2)为解决配电网的树线矛盾，目前城市的输电线路杆塔普遍升高，操作也越来越困难，由于其安装位置非常高，操作难度非常大，若遇下雨、打雷、大雾等天气多有不便，且操作过程中还带有一定的危险性。

3)随着城市规模的不断扩大，车辆人流增多，使道路交通变的严重拥挤，给现场故障处理时间也变的越来越复杂。

4)配电网中最常见的故障是单相接地，其次是短路，它们对配电网的正常运行危害极大，故障区段的隔离、接地的查找等操作，即费工又费时。

5)随着电力用户的日益增加，各种因故停电、限电的事情也不断发生，跌落式熔断器有时还被用于小负荷切电，然而人工操作既不安全，又会有人力、时间、操作环境等许多限制。

以上这些问题不解决，继续沿用以前这种落后的操作方式，会严重阻碍城市电网安全可靠运行发展，会给工农业生产、人民生活造成许多不必要的影响和损失，也会严重地制约供电企业安全运行的管理水平。

因此，改变现有跌落式熔断器的操作和控制系统，是提高输电线路故障处理能力和运行控制水平的关键，必须引起行业人士的足够重视。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述在先技术中所存在的问题，提供一种跌落式熔断器的远程控制系统，它将能够实时监测跌落式熔断器的运行状况，远程控制跌落式熔断器的合与分，无需人工到现场操作。

本发明的远程控制系统为了达到上述的目的，所采取的具体技术方案是：它包括：高压侧连接在跌落式熔断器上的变压器，置于跌落式熔断器上的驱动机构，与驱动机构和变压器低压侧连接的就地监测控制单元，通过置于移动通讯网(GSM)中的移动通讯托管服务器与就地监测控制单元联接的置于计算机内的操作控制系统。

如上述的结构，本发明远程控制系统的就地监测控制单元实时监测跌落式熔断器的状态，并将其跌落式熔断器的状态以短信息的方式时时通过置于移动通讯网中的移动通讯托管服务器传送给置于计算机内的操作控制系统；操作控制系统通过置于移动通讯网中的移动通讯托管服务器和就地监测控制单元对跌落式熔断器进行监控及发出控制操作指令，操作驱动机构使跌落式熔断器合闸或分闸。

本发明的远程控制系统具有显著的效益。

●本发明的远程控制系统因为包括置于计算机内的操作控制系统和置于跌落式熔断器现场的就地监测控制单元，操作控制系统通过置于移动通讯网(GSM)中的移动通讯托管服务器向就地监测控制单元发射对跌落式熔断器的监测指令和操作控制指令，能够远程操作控制跌落式熔断器的合闸或分闸，无需技术人员到现场操作；

●本发明的远程控制系统具有监测和控制功能。如上述的结构，具有检测和控制两种工作模式：

在检测模式下：就地监测控制单元对跌落式熔断器输出至变压器的低压端(或高压端)进行采样，对跌落式熔断器的分或合工作状态做出判断；由于高压采样传感器的成本太高，如无特殊应用需要，一般均采用对变压器输出电压侧采样。所以本发明采用对变压器输出电压侧(低电压侧)采样。采样信号除提供就地监测控制单元的状态检测、比对使用外，还可发送至操作控制系统提供远程状态监测；

在控制模式下：操作控制系统负责接收运行人员的操作命令或由就地操作人员的控制指令(由专用手机或工业用PDA)发出，经操作控制系统验证无误后输出控制指令至移动通讯托管服务器，经移动通讯网络发送至就地监测控制单元，就地监测控制单元在接收到控制操作的指令后，先通过检测回路检测跌落式熔断器当前的物理位置(合或分)，然后根据检测结果对跌落式熔断器实现操作；操作时，先经过操作认证和防止误操作(设于操作控制系统中的操作认证和防止误操作模式)，同时操作控制系统对所有操作都进行操作时间记录，从而保证了控制系统的安全和可靠；

就地监测控制单元在接收到控制指令后，除实现就地操作控制外，还将完成执行操作后的跌落式熔断器状态采样检测，反馈至操作控制系统提供远程状态指示；

●本发明的远程控制系统因为是利用GSM无线通信网络进行数据通讯，即以短信息的方式传送就地监测控制单元所监测的跌落式熔断器的现场状况，或传送操作控制系统的控制操作命令等，由于公共网络覆盖区域广阔，基本上无盲区，因此能保证本发明控制系统的数据和控制信息的传递。目前GSM短信服务平台(移动通讯托管服务器)又提供了实时短信服务，具有较好的实时性和安全性，具有不用拨号快速上行、下达的优点(一般上、下行在20S左右)，且成本也比较低廉；

●本发明远程控制系统中，虽然变压器、驱动机构以及就地监测控制单元均置于跌落式熔断器的现场(根据驱动机构的要求，通常在10米以内)，安装在露天的桩杆上，因为运行环境比较恶劣，就地监测控制单元采取防潮、防雨、防晒以及防雷的处理。如：就地监测控制单元外壳采用全密封结构，采样传感器环氧浇注，整体的机壳加防雨、防晒处理、控制系统加看门狗电路控制等；为了保证不受雷电的干扰和破坏，所有的部件都采用金属壳，导线使用屏蔽电缆，将其屏蔽层与所有的铁壳连接形成一个整体，并与电杆连接后直通大地；

●本发明远程控制系统具有事件、随机查询等功能。因为置于计算机内的操作控制系统能够提供各种实时操作记录，其中包括跌落式熔断器的分、合操作时间，跌落式熔断器的熔断时间和操作人员发送操作指令的时间(对于巡线功能，可根据用户需要提供具体处理方法)等。因此可以随时查询各个跌落式熔断器的当前状态，统计其月、季、年操作记录、故障处理情况等；

●本发明远程控制系统能够方便地备置供电电源。置于现场的就地监测控制单元可选用太阳能或外接电源供电二种方式，方便在无外接电源环境下，对跌落式熔断器的操作和使用。如增加一些配件(包括各种传感器)，可以实现对电流、电压的监测等。

附图说明

图1是本发明远程控制系统的结构示意图；

图2是图1中的驱动机构、就地监测控制单元一实施例的具体结构示意图；

图3是图2中就地监测控制单元中的无线接收和发射模块404的一具体实施例的结构示意图；

图4是图1中置于计算机内的操作控制系统的结构示意图；

图5是本发明远程控制系统的流程图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明远程控制系统的结构及其工作特点。

图1是本发明远程控制系统的结构示意图，如图1所示，本发明远程控制系统包括：高压侧连接在跌落式熔断器1上的变压器3，置于跌落式熔断器1上的驱动机构2，与驱动机构2和变压器3低压侧相连接的就地监测控制单元4，通过置于移动通讯网(GSM)5中的移动通讯托管服务器6与就地监测控制单元4联接的置于计算机7内的操作控制系统8。

如上述图1的结构，置于计算机7内的操作控制系统8发出的控制指令通过置于移动通讯网(GSM)5中的移动通讯托管服务器6传送到就地监测控制单元4；就地监测控制单元4接收到指令后，根据指令的内容对跌落式熔断器作出是继续监测其现场的状态，还是对其进行操作，如果是操作，起动驱动机构2使跌落式熔断器进行分闸或合闸；就地监测控制单元4将实时监测的数据和操作的结果再通过置于移动通讯网(GSM)5中的移动通讯托管服务器6返回给操作控制系统8。

图2是图1中的跌落式熔断器1、驱动机构2、变压器3和就地监测控制单元4的一实施例的具体结构示意图，如图2所示，跌落式熔断器1分别置于A、B、C三相电压线中，分别为1A、1B、1C三个跌落式熔断器；

所述的驱动机构2包含：置于跌落式熔断器1闸刀上的推动连杆和与推动连杆连接的驱动电机。如图2所示，分别置于3个跌落式熔断器1A、1B、1C上的3个推动连杆201A、201B、201C，分别与3个推动连杆201A、201B、201C连接的3个驱动电机202A、202B、202C；

所述的就地监测控制单元4包含：连接于变压器3低压侧的数据采集电路401，连接于数据采集电路401与驱动机构2之间的电机驱动控制模块402，与电机驱动控制模块402相连接的无线接收和发射模块404。如图2所示，因为在本实施例中驱动机构2中包含3个驱动电机202A、202B、202C，所以，电机驱动控制模块402针对3个驱动电机202A、202B、202C有A、B、C三相输出控制；供给就地监测控制单元4的电源是±5V的直流电源(或者是太阳能电源)。

所述的数据采集电路401是电压传感器，或者是电流传感器。在本实施例中是低电压的电压传感器。

所述的电机驱动控制模块402是一普通的CPU芯片，它将数据采集电路401所检测到的3个跌落式熔断器1A、1B、1C的状态值(电压值或电流值)及时输送到无线接收和发射模块404中，又及时执行无线接收和发射模块404转送的由操作控制系统8下达的对跌落式熔断器操作起动驱动机构2的指令。

图3是图2中就地监测控制单元4中的无线接收和发射模块404的一具体实施例的结构示意图；如图3所示，无线接收和发射模块404包含：去除干扰信号的隔离驱动电路4041，与隔离驱动电路4041相连接的将模拟信号转换成数字信号的A/D转换器4043，与A/D转换器4043相连接的中央处理器(CPU)4045，连接在中央处理器4045的无线网络连接模块(或称无线GSM模块)4042和接口4043，以及含有太阳能电池4048、太阳能控制器4047和蓄电池4046的太阳能电源(在本实施例中，本无线接收和发射模块404为另一专利技术所提供，在此不做详细地描述)。

上述图2、3的实施例中，所应用的跌落式熔断器主要技术指标为：额定电压：12kV；额定电流：100A/200A；额定频率：50Hz；工频耐压：42kV；开断电流：6.1kA；冲击耐受电压：对地75kV；断口：85kV；工频湿耐压：对地30kV；断口：36kV；控制距离：无限(GSM网络覆盖区域)；分、合速度(机内控制)：分≤0.37秒，合≤0.17秒；控制器工作电压：15V；驱动电机：直流步进电机，15V，15A，250W；充电量：不小于6W。

对于跌落式熔断器状态的检测判断，如上述的例子，由于是10kV高压输电线路，故不能采用接触式位置检测，如：行程或感应式开关等。因为行程开关只能装在动作连杆的低压部分，它表示的状态只是动作连杆相对位置，当跌落式熔断器出现熔断或者其它原因导致连杆状态与熔断器本身状态不一致时会导致误判。

在跌落式熔断器各种的应用环境、条件以及运行方式的基础上，采用本发明的远程控制系统监测判断其跌落式熔断器的分、合位置，实践证明是非常有效的，它既没有行程或位置开关安装结构等方面的问题，又克服了环境、运行方式等所带来的各种不确定因素，真正实现了远方位置的监测。

因为驱动机构2和就地监测控制单元4均是安装在露天的桩杆上，运行环境比较恶劣，要使各个运行部件不受环境影响，能够安全、可靠、准确地运行，就要考虑到进行防雷、防雨、防晒的处理。本发明采取了许多措施，如：无线接收和发射模块404采用全密封(CPU内加看门狗电路控制)，数据采集电路401(传感器)环氧浇注，全部机壳都外加防雨、防晒处理等。为了保证不受雷电的干扰和破坏，整个系统采取避雷要求的设计，即所有部件都采用金属壳，导线使用屏蔽电缆，将其屏蔽层与所有的铁壳连接形成一个整体，并与电杆连接后直通大地。

在本实施例中，驱动机构2中的3个驱动电机202A、202B、202C采用直流电机进行机械驱动，因为直流电机比其它电机动作更安全、可靠，电机控制电路增加了时间和过载保护控制，防止机械故障损坏电机。

对于工作温度，因为控制系统需要连续不间断地运行，因此必须具有非常宽的工作温度范围。在选择就地监测控制单元中的电子器件时，必须在-15℃～+70℃范围内保证正常工作。

图4是图1中置于计算机内的操作控制系统的结构示意图，如图4所示，所述的置于计算机7内的操作控制系统8包含：接收与发送信息模块802，与接收与发送信息模块802相连接的处理信息模块803，分别与处理信息模块803相连接的数据库模块801、显示报警模块806、配置和调试模块805以及操作控制模块804。

如所述的图4结构，接收与发送信息模块802用于将接收到的信息传送给处理信息模块803或者将处理信息模块803发来的信息发送出去；处理信息模块803对于将接收到的信息由数字信号转换为真实状态信号(电压或电流信号)，并与数据库模块801中的数据进行对比、核实，决定对跌落式熔断器是继续监测？还是要采取操作控制动作？要继续监测，通过接收与发送信息模块802将继续监测的指令返回给就地监测控制单元4；如核实对比的结果，已经证明跌落式熔断器的状态不正常，需要将其合闸或分闸，则指示显示报警模块806显示报警，并通过控制操作模块804向就地监测控制单元4发出控制操作驱动机构起动的指令；控制操作模块804可以提供用户实现对跌落式熔断器的远程控制(其中包括利用置放操作控制系统的计算机操作界面对用户操作权限进行判定、对跌落式熔断器进行分或合闸的操作；利用PDA掌上电脑对其进行就地操作等)；例：上述故障信息产生报警，运行人员已经及时发现，但要处理该故障时，首先应该在操作控制系统中的显示报警模块上点击该跌落式熔断器的电气图标，由控制操作模块804对操作用户进行权限判定，一旦用户输入的用户名和口令经过确认是合法的，就可以对其进行操作控制。另外在线路出现故障检查时，以前必须由线路检修人员到现场分线路段上进行人工操作，然后进行故障排查。现在只要通过远方操作，然后对部分线路进行分相电压反馈检测，就可以分析故障线路的故障位置，大大方便了故障排查和分析；处理信息模块803同时将这些新的状况记入数据库模块801中，即更新数据库，以及将其结果显示在显示报警模块806上。用户可以通过显示报警模块806随时查询或打印出所要索取的跌落式熔断器的信息。在本实施例中，在操作控制系统的计算机上配有小型SCADA系统。所以，通过显示报警模块806可显示各个跌落式熔断器的当前状态以及操作记录，并可根据要求进行打印操作，具有图形、报表的功能；用户还可以通过配置和调试模块805对所配备的设备(跌落式熔断器)进行系统组态和调试(其中包括通过处理信息模块803在数据库模块801中输入跌落式熔断器SIM卡号、短信中心号码、对设备进行时钟校对、设备连机通讯测试、设备分合试验等)。例：某供电公司要安装100套跌落式熔断器，现场安装人员负责将设备和终端(驱动机构和就地监测控制单元)安装至现场，其中每一台设备都有一个独立的SIM卡号(要实现与移动通信)，设备安装完成后，必须将这些SIM卡号输入到操作控制系统的数据库模块801中，然后由操作控制系统负责对这些设备进行通信和操作；该配置和调试模块805就是负责完成这方面的工作；系统配置要求有特殊的权限，一般都是系统管理员，除负责系统配置外，还要配合现场对新安装的设备进行远程调试，因为设备出厂到现场安装，其中环节较多(运输、就地移动通讯信号是否覆盖、控制驱动是否到位等)，均需要有调式人员的配合。

图5是本发明远程控制系统的流程图。如图5所示，

第一步01，首先启动操作控制系统，并登陆，与置于移动通讯网(GSM)中的移动通讯托管服务器联接；

第二步02，对所管辖的跌落式熔断器的数据信息进行配置，包括跌落式熔断器数量、各个SIM卡号、各个位置、日期、状态等等；

第三步03，操作控制系统通过置于移动通讯网(GSM)中的移动通讯托管服务器联接到各个装于跌落式熔断器现场上的就地监测控制单元，对于各个跌落式熔断器进行监控；

第三步04，各个就地监测控制单元将对跌落式熔断器检测的数据以短信息的形式通过置于移动通讯网(GSM)中的移动通讯托管服务器传递给操作控制系统；例：现场的跌落式熔断器出现某一相跌落，以前检修人员必须到现场进行处理，现在因为有了就地监测控制单元，它可以随时采集到这一准确的信息，它能分开这一相与另外二相的状态，以防止变压器缺相运行损坏设备等，它将这一故障的信息以短信息的形式通过移动中心(移动通讯托管服务器)发送至操作控制系统，操作控制系统在接收到这一信息后，一方面通过显示报警模块显示出上述的信息，使运行操作人员能及时发现问题，及时对其进行事故处理；一方面操作控制系统中的处理信息模块与数据库模块中的数据进行比对、核实判断，其跌落式熔断器的状态是否真的不正常；如果尚属正常，执行第三步03继续进行监控；如果真的不正常，则进行第五步05；

第五步05，操作控制系统中的显示报警模块显示——报警；

第六步06，对显示报警的跌落式熔断器进行核实，是否需要向报警的跌落式熔断器的就地监测控制单元发出操作驱动机构的指令，如果还不需要起动驱动机构使跌落式熔断器分或合，则继续执行第三步03再观察；如果需要向就地监测控制单元发出操作起动驱动机构的指令，则进行下一步；

第七步07，通过操作控制系统中的控制操作模块输入操作控制指令；

第八步08，控制操作模块输入控制操作指令后，处理信息模块对于指令的内容与存入数据库模块的信息进行核实，此输入的操作控制指令是否合法，如果不合法重新输入；如果合法，进行下一步；

第九步09，经过核实合法的操作控制指令通过接收与发送信息模块向就地监测控制单元发出；

第十步010，就地监测控制单元收到操作控制系统发来的操作控制指令后，判断是否需要操作起动驱动机构，如果不需要起动驱动机构，再继续等待指令；如果需要起动驱动机构，则进行下一步；

第十一步011，起动驱动机构，置于跌落式熔断器上的推动连杆受驱动电机的推动或拉动，带动跌落式熔断器的主体部分，实现分或合闸的动作；再通过对变压器输出端电压(或电流)的检测，将检测状态反馈至操作控制系统；既保证就地监测控制单元在输出控制时能进行比对检测，防止非正常操作，又能提供远程操作控制系统的控制画面和数据库模块的信息，从而保证了系统的安全和稳定运行；从图5中可见，控制与状态返回是一个闭环控制模式，可防止发生误操作；

第十二步012，在上述的过程中有否新的数据信息，如果没有新的信息数据，继续保持原来存入数据库模块中的数据；如有新的信息数据，进行下一步；

第十三步013，有了新的信息数据，要及时存入数据库模块中，即为更新数据库模块中的记载。

第十四步014，如果操作控制系统经过数据信息配置后，发现已经有的跌落式熔断器或者用户需要立即对其跌落式熔断器发出操作控制的指令时，则可以直接进行上述的第七步。

Claims (7)

1.一种跌落式熔断器远程控制系统，它包括：高压侧连接在跌落式熔断器上的变压器，其特征在于包括置于跌落式熔断器上的驱动机构，与驱动机构和变压器低压侧连接的就地监测控制单元，通过置于移动通讯网中的移动通讯托管服务器与就地监测控制单元联接的置于计算机内的操作控制系统。

2.根据权利要求1所述的跌落式熔断器远程控制系统，其特征在于所述的驱动机构包含：置于跌落式熔断器的闸刀上的推动连杆和与推动连杆连接的驱动电机。

3.根据权利要求1所述的跌落式熔断器远程控制系统，其特征在于所述的就地监测控制单元包含：连接于变压器低压侧的数据采集电路，连接于数据采集电路与驱动机构之间的电机驱动控制模块，与电机驱动控制模块相连接的无线接收和发射模块。

4.根据权利要求3所述的跌落式熔断器远程控制系统，其特征在于所述的电机驱动控制模块是一CPU芯片。

5.根据权利要求3所述的跌落式熔断器远程控制系统，其特征在于所述的数据采集电路是电压传感器，或者是电流传感器。

6.根据权利要求3所述的跌落式熔断器远程控制系统，其特征在于所述的无线接收和发射模块包含：隔离驱动电路，与隔离驱动电路相连接的A/D转换器，与A/D转换器相连接的中央处理器，连接在中央处理器的无线网络连接模块和接口，以及含有太阳能电池、太阳能控制器和蓄电池的太阳能电源。

7.根据权利要求1所述的跌落式熔断器远程控制系统，其特征在于所述的置于计算机内的操作控制系统包含：接收与发送信息模块，与接收与发送信息模块相连接的处理信息模块，分别与处理信息模块相连接的数据库模块、显示报警模块、配置和调试模块以及控制操作模块。

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