專利名稱：跌落式熔斷器遠程控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種熔斷器的遠程控制系統，特別是涉及一種跌落式熔斷器的遠程控制系統。
背景技術：
跌落式熔斷器是10kV配電線路分支線和配電變壓器最常用的一種短路保護開關。它具有經濟、操作方便、適應戶外環境性強等特點，被廣泛應用于10kV配電線路和配電變壓器一次側作為保護和進行設備投、切操作之用。它安裝在10kV配電線路分支線上，可縮小停電范圍，因其有一個明顯的斷開點，具備了隔離開關的功能，給檢修線路段和設備創造了一個安全作業環境，增加了檢修人員的安全感。安裝在配電變壓器上，可以作為配電變壓器的主保護；所以，在10kV配電線路和配電變壓器中得到了普及。
然而跌落式熔斷器在城市配電網設備管理中也存在不少問題，其中主要是1)輸電線路一旦出現故障，跌落式熔斷器首先進行保護動作，一旦跌落式熔斷器跌落(跳閘)，則必須由操作人員到現場，用操作桿進行操作，如操作不及時，不但會影響用電，嚴重的還會損壞設備，造成更大的經濟損失。
2)為解決配電網的樹線矛盾，目前城市的輸電線路桿塔普遍升高，操作也越來越困難，由于其安裝位置非常高，操作難度非常大，若遇下雨、打雷、大霧等天氣多有不便，且操作過程中還帶有一定的危險性。
3)隨著城市規模的不斷擴大，車輛人流增多，使道路交通變的嚴重擁擠，給現場故障處理時間也變的越來越復雜。
4)配電網中最常見的故障是單相接地，其次是短路，它們對配電網的正常運行危害極大，故障區段的隔離、接地的查找等操作，即費工又費時。
5)隨著電力用戶的日益增加，各種因故停電、限電的事情也不斷發生，跌落式熔斷器有時還被用于小負荷切電，然而人工操作既不安全，又會有人力、時間、操作環境等許多限制。
以上這些問題不解決，繼續沿用以前這種落后的操作方式，會嚴重阻礙城市電網安全可靠運行發展，會給工農業生產、人民生活造成許多不必要的影響和損失，也會嚴重地制約供電企業安全運行的管理水平。
因此，改變現有跌落式熔斷器的操作和控制系統，是提高輸電線路故障處理能力和運行控制水平的關鍵，必須引起行業人士的足夠重視。
發明內容
本發明的目的是為了克服上述在先技術中所存在的問題，提供一種跌落式熔斷器的遠程控制系統，它將能夠實時監測跌落式熔斷器的運行狀況，遠程控制跌落式熔斷器的合與分，無需人工到現場操作。
本發明的遠程控制系統為了達到上述的目的，所采取的具體技術方案是它包括高壓側連接在跌落式熔斷器上的變壓器，置于跌落式熔斷器上的驅動機構，與驅動機構和變壓器低壓側連接的就地監測控制單元，通過置于移動通訊網(GSM)中的移動通訊托管服務器與就地監測控制單元聯接的置于計算機內的操作控制系統。
如上述的結構，本發明遠程控制系統的就地監測控制單元實時監測跌落式熔斷器的狀態，并將其跌落式熔斷器的狀態以短信息的方式時時通過置于移動通訊網中的移動通訊托管服務器傳送給置于計算機內的操作控制系統；操作控制系統通過置于移動通訊網中的移動通訊托管服務器和就地監測控制單元對跌落式熔斷器進行監控及發出控制操作指令，操作驅動機構使跌落式熔斷器合閘或分閘。
本發明的遠程控制系統具有顯著的效益。
●本發明的遠程控制系統因為包括置于計算機內的操作控制系統和置于跌落式熔斷器現場的就地監測控制單元，操作控制系統通過置于移動通訊網(GSM)中的移動通訊托管服務器向就地監測控制單元發射對跌落式熔斷器的監測指令和操作控制指令，能夠遠程操作控制跌落式熔斷器的合閘或分閘，無需技術人員到現場操作；
●本發明的遠程控制系統具有監測和控制功能。如上述的結構，具有檢測和控制兩種工作模式在檢測模式下就地監測控制單元對跌落式熔斷器輸出至變壓器的低壓端(或高壓端)進行采樣，對跌落式熔斷器的分或合工作狀態做出判斷；由于高壓采樣傳感器的成本太高，如無特殊應用需要，一般均采用對變壓器輸出電壓側采樣。所以本發明采用對變壓器輸出電壓側(低電壓側)采樣。采樣信號除提供就地監測控制單元的狀態檢測、比對使用外，還可發送至操作控制系統提供遠程狀態監測；在控制模式下操作控制系統負責接收運行人員的操作命令或由就地操作人員的控制指令(由專用手機或工業用PDA)發出，經操作控制系統驗證無誤后輸出控制指令至移動通訊托管服務器，經移動通訊網絡發送至就地監測控制單元，就地監測控制單元在接收到控制操作的指令后，先通過檢測回路檢測跌落式熔斷器當前的物理位置(合或分)，然后根據檢測結果對跌落式熔斷器實現操作；操作時，先經過操作認證和防止誤操作(設于操作控制系統中的操作認證和防止誤操作模式)，同時操作控制系統對所有操作都進行操作時間記錄，從而保證了控制系統的安全和可靠；就地監測控制單元在接收到控制指令后，除實現就地操作控制外，還將完成執行操作后的跌落式熔斷器狀態采樣檢測，反饋至操作控制系統提供遠程狀態指示；●本發明的遠程控制系統因為是利用GSM無線通信網絡進行數據通訊，即以短信息的方式傳送就地監測控制單元所監測的跌落式熔斷器的現場狀況，或傳送操作控制系統的控制操作命令等，由于公共網絡覆蓋區域廣闊，基本上無盲區，因此能保證本發明控制系統的數據和控制信息的傳遞。目前GSM短信服務平臺(移動通訊托管服務器)又提供了實時短信服務，具有較好的實時性和安全性，具有不用撥號快速上行、下達的優點(一般上、下行在20S左右)，且成本也比較低廉；●本發明遠程控制系統中，雖然變壓器、驅動機構以及就地監測控制單元均置于跌落式熔斷器的現場(根據驅動機構的要求，通常在10米以內)，安裝在露天的樁桿上，因為運行環境比較惡劣，就地監測控制單元采取防潮、防雨、防曬以及防雷的處理。如就地監測控制單元外殼采用全密封結構，采樣傳感器環氧澆注，整體的機殼加防雨、防曬處理、控制系統加看門狗電路控制等；為了保證不受雷電的干擾和破壞，所有的部件都采用金屬殼，導線使用屏蔽電纜，將其屏蔽層與所有的鐵殼連接形成一個整體，并與電桿連接后直通大地；●本發明遠程控制系統具有事件、隨機查詢等功能。因為置于計算機內的操作控制系統能夠提供各種實時操作記錄，其中包括跌落式熔斷器的分、合操作時間，跌落式熔斷器的熔斷時間和操作人員發送操作指令的時間(對于巡線功能，可根據用戶需要提供具體處理方法)等。因此可以隨時查詢各個跌落式熔斷器的當前狀態，統計其月、季、年操作記錄、故障處理情況等；●本發明遠程控制系統能夠方便地備置供電電源。置于現場的就地監測控制單元可選用太陽能或外接電源供電二種方式，方便在無外接電源環境下，對跌落式熔斷器的操作和使用。如增加一些配件(包括各種傳感器)，可以實現對電流、電壓的監測等。
圖1是本發明遠程控制系統的結構示意圖；圖2是圖1中的驅動機構、就地監測控制單元一實施例的具體結構示意圖；圖3是圖2中就地監測控制單元中的無線接收和發射模塊404的一具體實施例的結構示意圖；圖4是圖1中置于計算機內的操作控制系統的結構示意圖；圖5是本發明遠程控制系統的流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖進一步說明本發明遠程控制系統的結構及其工作特點。
圖1是本發明遠程控制系統的結構示意圖，如圖1所示，本發明遠程控制系統包括高壓側連接在跌落式熔斷器1上的變壓器3，置于跌落式熔斷器1上的驅動機構2，與驅動機構2和變壓器3低壓側相連接的就地監測控制單元4，通過置于移動通訊網(GSM)5中的移動通訊托管服務器6與就地監測控制單元4聯接的置于計算機7內的操作控制系統8。
如上述圖1的結構，置于計算機7內的操作控制系統8發出的控制指令通過置于移動通訊網(GSM)5中的移動通訊托管服務器6傳送到就地監測控制單元4；就地監測控制單元4接收到指令后，根據指令的內容對跌落式熔斷器作出是繼續監測其現場的狀態，還是對其進行操作，如果是操作，起動驅動機構2使跌落式熔斷器進行分閘或合閘；就地監測控制單元4將實時監測的數據和操作的結果再通過置于移動通訊網(GSM)5中的移動通訊托管服務器6返回給操作控制系統8。
圖2是圖1中的跌落式熔斷器1、驅動機構2、變壓器3和就地監測控制單元4的一實施例的具體結構示意圖，如圖2所示，跌落式熔斷器1分別置于A、B、C三相電壓線中，分別為1A、1B、1C三個跌落式熔斷器；所述的驅動機構2包含置于跌落式熔斷器1閘刀上的推動連桿和與推動連桿連接的驅動電機。如圖2所示，分別置于3個跌落式熔斷器1A、1B、1C上的3個推動連桿201A、201B、201C，分別與3個推動連桿201A、201B、201C連接的3個驅動電機202A、202B、202C；所述的就地監測控制單元4包含連接于變壓器3低壓側的數據采集電路401，連接于數據采集電路401與驅動機構2之間的電機驅動控制模塊402，與電機驅動控制模塊402相連接的無線接收和發射模塊404。如圖2所示，因為在本實施例中驅動機構2中包含3個驅動電機202A、202B、202C，所以，電機驅動控制模塊402針對3個驅動電機202A、202B、202C有A、B、C三相輸出控制；供給就地監測控制單元4的電源是±5V的直流電源(或者是太陽能電源)。
所述的數據采集電路401是電壓傳感器，或者是電流傳感器。在本實施例中是低電壓的電壓傳感器。
所述的電機驅動控制模塊402是一普通的CPU芯片，它將數據采集電路401所檢測到的3個跌落式熔斷器1A、1B、1C的狀態值(電壓值或電流值)及時輸送到無線接收和發射模塊404中，又及時執行無線接收和發射模塊404轉送的由操作控制系統8下達的對跌落式熔斷器操作起動驅動機構2的指令。
圖3是圖2中就地監測控制單元4中的無線接收和發射模塊404的一具體實施例的結構示意圖；如圖3所示，無線接收和發射模塊404包含去除干擾信號的隔離驅動電路4041，與隔離驅動電路4041相連接的將模擬信號轉換成數字信號的A/D轉換器4043，與A/D轉換器4043相連接的中央處理器(CPU)4045，連接在中央處理器4045的無線網絡連接模塊(或稱無線GSM模塊)4042和接口4043，以及含有太陽能電池4048、太陽能控制器4047和蓄電池4046的太陽能電源(在本實施例中，本無線接收和發射模塊404為另一專利技術所提供，在此不做詳細地描述)。
上述圖2、3的實施例中，所應用的跌落式熔斷器主要技術指標為額定電壓12kV；額定電流100A/200A；額定頻率50Hz；工頻耐壓42kV；開斷電流6.1kA；沖擊耐受電壓對地75kV；斷口85kV；工頻濕耐壓對地30kV；斷口36kV；控制距離無限(GSM網絡覆蓋區域)；分、合速度(機內控制)分≤0.37秒，合≤0.17秒；控制器工作電壓15V；驅動電機直流步進電機，15V，15A，250W；充電量不小于6W。
對于跌落式熔斷器狀態的檢測判斷，如上述的例子，由于是10kV高壓輸電線路，故不能采用接觸式位置檢測，如行程或感應式開關等。因為行程開關只能裝在動作連桿的低壓部分，它表示的狀態只是動作連桿相對位置，當跌落式熔斷器出現熔斷或者其它原因導致連桿狀態與熔斷器本身狀態不一致時會導致誤判。
在跌落式熔斷器各種的應用環境、條件以及運行方式的基礎上，采用本發明的遠程控制系統監測判斷其跌落式熔斷器的分、合位置，實踐證明是非常有效的，它既沒有行程或位置開關安裝結構等方面的問題，又克服了環境、運行方式等所帶來的各種不確定因素，真正實現了遠方位置的監測。
因為驅動機構2和就地監測控制單元4均是安裝在露天的樁桿上，運行環境比較惡劣，要使各個運行部件不受環境影響，能夠安全、可靠、準確地運行，就要考慮到進行防雷、防雨、防曬的處理。本發明采取了許多措施，如無線接收和發射模塊404采用全密封(CPU內加看門狗電路控制)，數據采集電路401(傳感器)環氧澆注，全部機殼都外加防雨、防曬處理等。為了保證不受雷電的干擾和破壞，整個系統采取避雷要求的設計，即所有部件都采用金屬殼，導線使用屏蔽電纜，將其屏蔽層與所有的鐵殼連接形成一個整體，并與電桿連接后直通大地。
在本實施例中，驅動機構2中的3個驅動電機202A、202B、202C采用直流電機進行機械驅動，因為直流電機比其它電機動作更安全、可靠，電機控制電路增加了時間和過載保護控制，防止機械故障損壞電機。
對于工作溫度，因為控制系統需要連續不間斷地運行，因此必須具有非常寬的工作溫度范圍。在選擇就地監測控制單元中的電子器件時，必須在-15℃～+70℃范圍內保證正常工作。
圖4是圖1中置于計算機內的操作控制系統的結構示意圖，如圖4所示，所述的置于計算機7內的操作控制系統8包含接收與發送信息模塊802，與接收與發送信息模塊802相連接的處理信息模塊803，分別與處理信息模塊803相連接的數據庫模塊801、顯示報警模塊806、配置和調試模塊805以及操作控制模塊804。
如所述的圖4結構，接收與發送信息模塊802用于將接收到的信息傳送給處理信息模塊803或者將處理信息模塊803發來的信息發送出去；處理信息模塊803對于將接收到的信息由數字信號轉換為真實狀態信號(電壓或電流信號)，并與數據庫模塊801中的數據進行對比、核實，決定對跌落式熔斷器是繼續監測？還是要采取操作控制動作？要繼續監測，通過接收與發送信息模塊802將繼續監測的指令返回給就地監測控制單元4；如核實對比的結果，已經證明跌落式熔斷器的狀態不正常，需要將其合閘或分閘，則指示顯示報警模塊806顯示報警，并通過控制操作模塊804向就地監測控制單元4發出控制操作驅動機構起動的指令；控制操作模塊804可以提供用戶實現對跌落式熔斷器的遠程控制(其中包括利用置放操作控制系統的計算機操作界面對用戶操作權限進行判定、對跌落式熔斷器進行分或合閘的操作；利用PDA掌上電腦對其進行就地操作等)；例上述故障信息產生報警，運行人員已經及時發現，但要處理該故障時，首先應該在操作控制系統中的顯示報警模塊上點擊該跌落式熔斷器的電氣圖標，由控制操作模塊804對操作用戶進行權限判定，一旦用戶輸入的用戶名和口令經過確認是合法的，就可以對其進行操作控制。另外在線路出現故障檢查時，以前必須由線路檢修人員到現場分線路段上進行人工操作，然后進行故障排查。現在只要通過遠方操作，然后對部分線路進行分相電壓反饋檢測，就可以分析故障線路的故障位置，大大方便了故障排查和分析；處理信息模塊803同時將這些新的狀況記入數據庫模塊801中，即更新數據庫，以及將其結果顯示在顯示報警模塊806上。用戶可以通過顯示報警模塊806隨時查詢或打印出所要索取的跌落式熔斷器的信息。在本實施例中，在操作控制系統的計算機上配有小型SCADA系統。所以，通過顯示報警模塊806可顯示各個跌落式熔斷器的當前狀態以及操作記錄，并可根據要求進行打印操作，具有圖形、報表的功能；用戶還可以通過配置和調試模塊805對所配備的設備(跌落式熔斷器)進行系統組態和調試(其中包括通過處理信息模塊803在數據庫模塊801中輸入跌落式熔斷器SIM卡號、短信中心號碼、對設備進行時鐘校對、設備連機通訊測試、設備分合試驗等)。例某供電公司要安裝100套跌落式熔斷器，現場安裝人員負責將設備和終端(驅動機構和就地監測控制單元)安裝至現場，其中每一臺設備都有一個獨立的SIM卡號(要實現與移動通信)，設備安裝完成后，必須將這些SIM卡號輸入到操作控制系統的數據庫模塊801中，然后由操作控制系統負責對這些設備進行通信和操作；該配置和調試模塊805就是負責完成這方面的工作；系統配置要求有特殊的權限，一般都是系統管理員，除負責系統配置外，還要配合現場對新安裝的設備進行遠程調試，因為設備出廠到現場安裝，其中環節較多(運輸、就地移動通訊信號是否覆蓋、控制驅動是否到位等)，均需要有調式人員的配合。
圖5是本發明遠程控制系統的流程圖。如圖5所示，第一步01，首先啟動操作控制系統，并登陸，與置于移動通訊網(GSM)中的移動通訊托管服務器聯接；第二步02，對所管轄的跌落式熔斷器的數據信息進行配置，包括跌落式熔斷器數量、各個SIM卡號、各個位置、日期、狀態等等；第三步03，操作控制系統通過置于移動通訊網(GSM)中的移動通訊托管服務器聯接到各個裝于跌落式熔斷器現場上的就地監測控制單元，對于各個跌落式熔斷器進行監控；第三步04，各個就地監測控制單元將對跌落式熔斷器檢測的數據以短信息的形式通過置于移動通訊網(GSM)中的移動通訊托管服務器傳遞給操作控制系統；例現場的跌落式熔斷器出現某一相跌落，以前檢修人員必須到現場進行處理，現在因為有了就地監測控制單元，它可以隨時采集到這一準確的信息，它能分開這一相與另外二相的狀態，以防止變壓器缺相運行損壞設備等，它將這一故障的信息以短信息的形式通過移動中心(移動通訊托管服務器)發送至操作控制系統，操作控制系統在接收到這一信息后，一方面通過顯示報警模塊顯示出上述的信息，使運行操作人員能及時發現問題，及時對其進行事故處理；一方面操作控制系統中的處理信息模塊與數據庫模塊中的數據進行比對、核實判斷，其跌落式熔斷器的狀態是否真的不正常；如果尚屬正常，執行第三步03繼續進行監控；如果真的不正常，則進行第五步05；第五步05，操作控制系統中的顯示報警模塊顯示——報警；第六步06，對顯示報警的跌落式熔斷器進行核實，是否需要向報警的跌落式熔斷器的就地監測控制單元發出操作驅動機構的指令，如果還不需要起動驅動機構使跌落式熔斷器分或合，則繼續執行第三步03再觀察；如果需要向就地監測控制單元發出操作起動驅動機構的指令，則進行下一步；第七步07，通過操作控制系統中的控制操作模塊輸入操作控制指令；第八步08，控制操作模塊輸入控制操作指令后，處理信息模塊對于指令的內容與存入數據庫模塊的信息進行核實，此輸入的操作控制指令是否合法，如果不合法重新輸入；如果合法，進行下一步；第九步09，經過核實合法的操作控制指令通過接收與發送信息模塊向就地監測控制單元發出；第十步010，就地監測控制單元收到操作控制系統發來的操作控制指令后，判斷是否需要操作起動驅動機構，如果不需要起動驅動機構，再繼續等待指令；如果需要起動驅動機構，則進行下一步；第十一步011，起動驅動機構，置于跌落式熔斷器上的推動連桿受驅動電機的推動或拉動，帶動跌落式熔斷器的主體部分，實現分或合閘的動作；再通過對變壓器輸出端電壓(或電流)的檢測，將檢測狀態反饋至操作控制系統；既保證就地監測控制單元在輸出控制時能進行比對檢測，防止非正常操作，又能提供遠程操作控制系統的控制畫面和數據庫模塊的信息，從而保證了系統的安全和穩定運行；從圖5中可見，控制與狀態返回是一個閉環控制模式，可防止發生誤操作；
第十二步012，在上述的過程中有否新的數據信息，如果沒有新的信息數據，繼續保持原來存入數據庫模塊中的數據；如有新的信息數據，進行下一步；第十三步013，有了新的信息數據，要及時存入數據庫模塊中，即為更新數據庫模塊中的記載。
第十四步014，如果操作控制系統經過數據信息配置后，發現已經有的跌落式熔斷器或者用戶需要立即對其跌落式熔斷器發出操作控制的指令時，則可以直接進行上述的第七步。
權利要求
1.一種跌落式熔斷器遠程控制系統，它包括高壓側連接在跌落式熔斷器上的變壓器，其特征在于包括置于跌落式熔斷器上的驅動機構，與驅動機構和變壓器低壓側連接的就地監測控制單元，通過置于移動通訊網中的移動通訊托管服務器與就地監測控制單元聯接的置于計算機內的操作控制系統。
2.根據權利要求1所述的跌落式熔斷器遠程控制系統，其特征在于所述的驅動機構包含置于跌落式熔斷器的閘刀上的推動連桿和與推動連桿連接的驅動電機。
3.根據權利要求1所述的跌落式熔斷器遠程控制系統，其特征在于所述的就地監測控制單元包含連接于變壓器低壓側的數據采集電路，連接于數據采集電路與驅動機構之間的電機驅動控制模塊，與電機驅動控制模塊相連接的無線接收和發射模塊。
4.根據權利要求3所述的跌落式熔斷器遠程控制系統，其特征在于所述的電機驅動控制模塊是一CPU芯片。
5.根據權利要求3所述的跌落式熔斷器遠程控制系統，其特征在于所述的數據采集電路是電壓傳感器，或者是電流傳感器。
6.根據權利要求3所述的跌落式熔斷器遠程控制系統，其特征在于所述的無線接收和發射模塊包含隔離驅動電路，與隔離驅動電路相連接的A/D轉換器，與A/D轉換器相連接的中央處理器，連接在中央處理器的無線網絡連接模塊和接口，以及含有太陽能電池、太陽能控制器和蓄電池的太陽能電源。
7.根據權利要求1所述的跌落式熔斷器遠程控制系統，其特征在于所述的置于計算機內的操作控制系統包含接收與發送信息模塊，與接收與發送信息模塊相連接的處理信息模塊，分別與處理信息模塊相連接的數據庫模塊、顯示報警模塊、配置和調試模塊以及控制操作模塊。
全文摘要
一種跌落式熔斷器遠程控制系統，它包括高壓側連接在跌落式熔斷器上的變壓器，置于跌落式熔斷器上的驅動機構，與驅動機構和變壓器低壓側連接的就地監測控制單元，通過置于移動通訊網中的移動通訊托管服務器與就地監測控制單元聯接的置于計算機內的操作控制系統。操作控制系統通過移動通訊網中的移動通訊托管服務器與就地監測控制單元聯接，達到遠程監測跌落式熔斷器的狀態以及遠程控制跌落式熔斷器的合與分的目的。無需檢修人員到現場。而且，排除故障快而準確。
文檔編號H02H7/22GK1848601SQ20061002483
公開日2006年10月18日 申請日期2006年3月17日 優先權日2006年3月17日
發明者黃憲東 申請人:上海涌能電力科技發展有限公司