電力信息通信設(shè)備遠(yuǎn)程重啟裝置的研制

田海軍

（國(guó)網(wǎng)長(zhǎng)治供電公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

1 電源遠(yuǎn)程重啟技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

電力信息通信管理涵蓋了自動(dòng)化系統(tǒng)信息流通和管理，自動(dòng)化電力信息通信管理機(jī)因死機(jī)導(dǎo)致信號(hào)通道無(wú)法正常使用，調(diào)度中心將無(wú)法對(duì)電力信息進(jìn)行有效的監(jiān)控，在這種情況下變電設(shè)備出現(xiàn)故障甚至是事故后，調(diào)度中心和集控站無(wú)法及時(shí)收到相關(guān)信息，將會(huì)造成事故分析延后處理甚至事故擴(kuò)大化，嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的正常運(yùn)行，給用戶帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)損失，最終造成較大的負(fù)面影響。在電力事故中，調(diào)度通信環(huán)節(jié)中的通道故障較為常見(jiàn)，是影響電網(wǎng)安全運(yùn)行的主要因素。通常情況下，電力故障分為橫向故障和縱向故障，根據(jù)我國(guó)供電企業(yè)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在故障統(tǒng)計(jì)的過(guò)程中，其中約三分之一屬于電力通信管理機(jī)死機(jī)故障，如果出現(xiàn)該故障后，通道信號(hào)立刻中斷，主要做法是維修人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)重啟設(shè)備。通常情況下，通信管理機(jī)處于強(qiáng)磁場(chǎng)的工作環(huán)境中，對(duì)信號(hào)干擾較大，同時(shí)目前部分通信管理機(jī)程序設(shè)計(jì)還不夠完善，內(nèi)存分配錯(cuò)誤較為集中，這兩方面問(wèn)題是導(dǎo)致通信管理機(jī)頻繁發(fā)生死機(jī)的重要原因。針對(duì)通信設(shè)備死機(jī)問(wèn)題，我國(guó)文獻(xiàn)中對(duì)解決這一問(wèn)題的辦法進(jìn)行了介紹，主要是通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的控制，電路原理較為復(fù)雜，尤其是涉及驗(yàn)證、提示等相關(guān)功能，有的企業(yè)將通過(guò)各種設(shè)備根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)通信管理機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程啟動(dòng)。這些裝置在實(shí)現(xiàn)通信管理機(jī)遠(yuǎn)程重啟方面效果較好，但是成本較高，內(nèi)部構(gòu)造也較為復(fù)雜，同時(shí)在使用的過(guò)程中，這些設(shè)備維修也比較困難，極易衍生出其他問(wèn)題，增加了維修人員的工作難度，仍無(wú)法得到廣泛的認(rèn)同和推廣[1]。

1.2 缺少遠(yuǎn)程重啟裝置的主要因素

由于通信管理機(jī)廠家節(jié)約成本和劃清責(zé)任的原因，通常不在設(shè)備上配備重啟裝置，在推銷的過(guò)程中主要是宣傳產(chǎn)品的性能和優(yōu)點(diǎn)，而閉口不談缺點(diǎn)。在大多數(shù)情況下，每個(gè)產(chǎn)品的特點(diǎn)是不盡相同的，在質(zhì)量方面差別也較大，尤其是規(guī)模較小的廠家產(chǎn)品，穩(wěn)定性無(wú)法保障，出現(xiàn)故障頻率高，無(wú)疑增加了維修人員的工作量，甚至?xí)故鹿蕯U(kuò)大化。

2 電力信息通信系統(tǒng)遠(yuǎn)程重啟裝置的設(shè)計(jì)

2.1 電源遠(yuǎn)程重啟裝置設(shè)計(jì)原則

結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造成本低，運(yùn)行穩(wěn)定；出現(xiàn)設(shè)備故障后，對(duì)通信管理裝置影響不大。

2.2 電源遠(yuǎn)程重啟裝置設(shè)計(jì)

2.2.1 有線電話網(wǎng)絡(luò)的屬性

目前，有線電話網(wǎng)絡(luò)在待機(jī)狀態(tài)下的工作電壓為48 V，當(dāng)電話接收到信號(hào)后振鈴電壓為25 Hz交流脈沖90～110 V。根據(jù)繼電器的工作條件，確定振鈴電壓能夠滿足繼電器的啟動(dòng)。電力信息通信設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)開通較為便捷，所以一般根據(jù)自動(dòng)化電力信息內(nèi)電話振鈴狀態(tài)下的交流電源來(lái)啟動(dòng)小型繼電器的常閉觸點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)通信管理機(jī)等設(shè)備電源的重啟控制，這種方式一方面實(shí)現(xiàn)了快速重啟，另一方面不需要增加新裝置，有效降低了故障率。

2.2.2 控制繼電器的選擇

由于電話振鈴電壓的特殊屬性，應(yīng)根據(jù)其實(shí)際情況對(duì)驅(qū)動(dòng)繼電器進(jìn)行選型，應(yīng)用較為廣泛的繼電器啟動(dòng)電壓一般設(shè)置在45%～75%，換句話說(shuō)功率為110 VAC的繼電器，在工作過(guò)程中，其運(yùn)行電壓維持在50～82 V，處于電話振鈴電壓范圍值內(nèi)，一般振鈴電壓介于70～100 V，完全可以驅(qū)動(dòng)額定電壓110 VAC的繼電器，電路原理較為簡(jiǎn)單，方便了值守人員的操作[2]。

2.2.3 電源遠(yuǎn)程重啟裝置的安裝使用

硬件方面的安裝，首先切斷設(shè)備所有的電源線，以串聯(lián)的方式將4、12和1、9常閉接點(diǎn)接入；快速確定光端機(jī)音頻配線端子，利用電線接入設(shè)備電話線接點(diǎn)。軟件方面配置，通信管理機(jī)在正常工作下該裝置處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故障后需要重啟，重啟裝置立即工作，所以在正常情況下應(yīng)將站內(nèi)電話斷開，避免出現(xiàn)誤動(dòng)而導(dǎo)致通信管理機(jī)重啟。每個(gè)裝置必須分配與之對(duì)應(yīng)的電話號(hào)碼，不能多個(gè)裝置共用電話號(hào)碼。當(dāng)重啟設(shè)備處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)，需要與之對(duì)應(yīng)的電話號(hào)碼閉鎖，如果因特殊情況需要進(jìn)行遠(yuǎn)程啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)遠(yuǎn)程撥打目標(biāo)電話來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器驅(qū)動(dòng)進(jìn)而完成重啟操作。當(dāng)運(yùn)用專用電話號(hào)碼時(shí)，繼電器常閉觸點(diǎn)斷開，通信管理機(jī)進(jìn)入斷電狀態(tài)；撥號(hào)操作結(jié)束后，繼電器常閉觸點(diǎn)與供電電源連接，設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，通信管理機(jī)實(shí)現(xiàn)重啟。在該運(yùn)行過(guò)程中繼電器承擔(dān)著樞紐作用，因此，在繼電器選擇的過(guò)程中，首先要保證其質(zhì)量，選擇業(yè)內(nèi)信譽(yù)好、運(yùn)行穩(wěn)定的廠家產(chǎn)品[3]。

2.3 遠(yuǎn)程重啟裝置的設(shè)計(jì)方案

電力信息通信系統(tǒng)遠(yuǎn)程重啟裝置的設(shè)計(jì)方案如圖1所示，此方案中，可將需要使用的自動(dòng)化控制系統(tǒng)視為遠(yuǎn)程重啟過(guò)程中必不可少的部分。當(dāng)通道出現(xiàn)故障后，維修人員（能夠設(shè)置密碼，有操作權(quán)限的人員）通過(guò)發(fā)送短信來(lái)實(shí)現(xiàn)通信管理機(jī)遠(yuǎn)程重啟，保證了供電的穩(wěn)定，在此過(guò)程中，維修人員的一系列操作能夠在短時(shí)間完成，實(shí)現(xiàn)快速重啟，與傳統(tǒng)重啟方式相比，安全系數(shù)更高，避免了觸電事故的發(fā)生。維修人員在安裝重啟裝置前，在GSM發(fā)射器中設(shè)置了多個(gè)密碼，每一組密碼對(duì)應(yīng)著智能控制系統(tǒng)各個(gè)位置，這樣保證了獨(dú)立操作通信系統(tǒng)的重啟，實(shí)現(xiàn)“一對(duì)N”的控制功能。

圖1 電力信息通信系統(tǒng)遠(yuǎn)程重啟裝置的設(shè)計(jì)方案

2.4 遠(yuǎn)程重啟裝置的設(shè)計(jì)思路

在重啟裝置設(shè)置的過(guò)程中，需要借鑒手機(jī)遠(yuǎn)程控制器的運(yùn)行機(jī)理，并根據(jù)通信系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際情況，進(jìn)而確定其運(yùn)行程序：首先是向通信管理機(jī)發(fā)送短信進(jìn)行重啟操作，重啟裝置通過(guò)接收的手機(jī)信號(hào)來(lái)對(duì)控制裝置進(jìn)行操控。重啟裝置的電路如圖2所示，圖中集成塊具備了信號(hào)保持功能，因此，當(dāng)設(shè)備接收到提前設(shè)置好的信號(hào)后，繼電器根據(jù)信號(hào)進(jìn)行工作，進(jìn)而完成通信管理機(jī)的重啟。在整個(gè)重啟過(guò)程中，運(yùn)行電壓由微型變壓器承擔(dān)，微型變壓器一般輸出電壓為9 V，經(jīng)過(guò)變壓后，將輸出電壓降至5 V，最后經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓處理后，為各類設(shè)備提供工作電壓，其中包括接收器、三極管以及集成塊等。在整個(gè)重啟轉(zhuǎn)制中，接收器的作用器接收特定的信號(hào)，并按照信號(hào)來(lái)對(duì)電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并對(duì)三極管進(jìn)行控制，三極管的作用是向集成塊發(fā)出脈沖信號(hào)，進(jìn)而保證三極管的連通和斷開。在繼電器工作過(guò)程中，主要是通過(guò)三極管控制，通過(guò)電壓變化控制三極管工作狀態(tài)，進(jìn)而保證重啟裝置的重啟功能[4]。

圖2 電力信息通信系統(tǒng)遠(yuǎn)程重啟裝置的電路圖

2.5 遠(yuǎn)程重啟裝置工作原理

在設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，繼電器線圈無(wú)電壓，常閉觸點(diǎn)維持在非工作狀態(tài)，當(dāng)通信系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)故障后，常閉觸點(diǎn)不發(fā)生變化，當(dāng)接收到通信故障信號(hào)后，維修人員通過(guò)對(duì)手機(jī)的一系列操作向設(shè)備發(fā)出關(guān)閉電源的指令，重啟裝置接收到指令信號(hào)后，裝置中的輸出端輸出較低的電壓，三極管電路中立刻通電，進(jìn)而向集成塊發(fā)出脈沖信號(hào)，集成塊輸出端輸出低電壓，另一個(gè)三極管通電，使繼電器線圈中有了電壓，常閉觸點(diǎn)開始工作，進(jìn)入斷開狀態(tài)，最后通信系統(tǒng)與供電分離，實(shí)現(xiàn)了通信設(shè)備的快速斷電。目前，這是重啟裝置中最主要的工作機(jī)理，與傳統(tǒng)重啟裝置相比，電路原理更加簡(jiǎn)單，便于操作，當(dāng)運(yùn)維人員再次通過(guò)手機(jī)GSM卡發(fā)送關(guān)于啟動(dòng)供電的信息后，重啟裝置中的GSM接收器接收到信號(hào)，輸出端輸出特定電壓，三極管立即進(jìn)入工作狀態(tài)，向集成塊中輸出特定的脈沖信號(hào)，集成塊立即根據(jù)信號(hào)進(jìn)行工作，輸出端輸出電壓值較高，使三極管進(jìn)入斷開狀態(tài)，繼電器線圈內(nèi)進(jìn)入無(wú)電壓狀態(tài)，觸點(diǎn)恢復(fù)起始狀態(tài)，整個(gè)通信系統(tǒng)接入供電電源，通信設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在開啟電源的過(guò)程中，維修人員可通過(guò)調(diào)度中心的狀態(tài)來(lái)確定設(shè)備重啟是否成功，如果未接到相應(yīng)通知，需要運(yùn)維人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查，重點(diǎn)是信號(hào)接收器是否發(fā)生故障。

3 變電站通信系統(tǒng)遠(yuǎn)程重啟裝置的技術(shù)指標(biāo)

3.1 裝置技術(shù)參數(shù)

工作電壓為220 V，頻率為50 Hz；極限功率為6000 W；應(yīng)用范圍有配電柜、通信建筑、變電所、設(shè)備控制室。

3.2 裝置使用須知

在設(shè)備操作過(guò)程前，必須對(duì)供電電壓進(jìn)行檢測(cè)；工作環(huán)境必須保持干燥；定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行除塵和防靜電處理。

4 使用效果

安裝重啟裝置后，通信設(shè)備的死機(jī)故障將降低到總故障數(shù)的10%以下，同時(shí)在出現(xiàn)死機(jī)后，能夠在較短時(shí)間內(nèi)重啟電力信息通信設(shè)備，強(qiáng)化了調(diào)度中心的監(jiān)控作用，保證了信號(hào)通道的暢通，與其他裝置相比有諸多優(yōu)勢(shì)。

4.1 成本低廉

根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，市面上的遠(yuǎn)程重啟裝置主要以單片機(jī)控制為主，成本偏高，推廣范圍較小。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本大約在50元左右，同時(shí)提高了設(shè)備重啟的效率，也降低了人員成本。

4.2 效益巨大

當(dāng)電力信息通信設(shè)備未安裝遠(yuǎn)程重啟裝置，通信管理機(jī)出現(xiàn)死機(jī)后，維護(hù)人員必須到達(dá)事故現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)重啟設(shè)備，這樣增加了維護(hù)人員的工作量，還浪費(fèi)了時(shí)間，難以迅速恢復(fù)信號(hào)的正常傳輸，易產(chǎn)生事故隱患。就重啟設(shè)備使用而言，通過(guò)對(duì)使用重啟裝置的公司進(jìn)行調(diào)研可知，通過(guò)多次遠(yuǎn)程重啟通信設(shè)備，故障停運(yùn)時(shí)間明顯縮小，效益顯著。通過(guò)技術(shù)部門的計(jì)算，應(yīng)用遠(yuǎn)程重啟裝置后，每年通信檢修次數(shù)可減少30%，車輛里程節(jié)約45%左右，為供電企業(yè)節(jié)約了大量成本，同時(shí)由于重啟設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在維修過(guò)程中只需要進(jìn)行更換繼電器等微小部件即可，在運(yùn)維成本管控上效果明顯。

4.3 連鎖效應(yīng)

為出現(xiàn)故障信號(hào)，通道難以保持暢通時(shí)，可以通過(guò)遠(yuǎn)程重啟裝置實(shí)現(xiàn)通道恢復(fù)，排除死機(jī)故障，縮小故障排查范圍，方便維修人員查找其他設(shè)備故障，避免了無(wú)效檢查環(huán)節(jié)，提高了檢修效率。

例如，在調(diào)度中心發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間停更后，通過(guò)電話告知維修人員進(jìn)行重啟。采用傳統(tǒng)重啟方式：運(yùn)維人員乘車需要1小時(shí)，進(jìn)入故障現(xiàn)場(chǎng)重啟需要10分鐘，數(shù)據(jù)恢復(fù)需要2小時(shí)，再需要1小時(shí)返程，產(chǎn)生燃油費(fèi)用150元。采用遠(yuǎn)程重啟裝置：整個(gè)重啟過(guò)程只需要5分鐘，極大地縮短了故障排除時(shí)間，節(jié)省燃油費(fèi)用150元，尤其是夜間，將乘車風(fēng)險(xiǎn)降為0，傳統(tǒng)重啟方式需要2個(gè)人共同合作完成，現(xiàn)在只需要1人，降低了人工成本，降低了故障排除成本，提高了調(diào)度中心的監(jiān)控效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)遠(yuǎn)程裝置在故障排除中，有效降低了設(shè)備重啟的成本，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備自動(dòng)化，在通信設(shè)備重啟方面，實(shí)現(xiàn)了便利化，壓縮了排除故障的時(shí)間，保證了供電自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的全程控制，保證了電網(wǎng)的運(yùn)行安全，具有廣闊的應(yīng)用前景。