劉彧揮，劉森濤 ，張 春 ，劉航航

（1.三峽大學(xué)，湖北 宜昌 443002；2.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司東營(yíng)供電公司，山東 東營(yíng) 257091）

0 引言

配電自動(dòng)化系統(tǒng)（Distribution Automation System，DAS），通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視及操作控制，可以快速準(zhǔn)確判定線(xiàn)路故障區(qū)間，減少用戶(hù)停電時(shí)間，提高事故處理效率。但是在處理電網(wǎng)故障時(shí)，需操作配電開(kāi)關(guān)，由于配電自動(dòng)化開(kāi)關(guān)閉鎖裝置不完善，非專(zhuān)職人員擅自操作時(shí)，容易發(fā)生線(xiàn)路故障再次跳閘，會(huì)造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，并存在安全隱患［1-5］。

解決上述問(wèn)題的方法有兩種：一是制作醒目的安全警示標(biāo)志安裝于配電自動(dòng)化終端，該方法雖然經(jīng)濟(jì)易行，但效果并不明顯；二是在配電自動(dòng)化終端處加裝機(jī)械鎖，簡(jiǎn)單可靠，但運(yùn)行人員每次解鎖都需登桿，增加了作業(yè)難度［6-10］。

根據(jù)配電自動(dòng)化開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)，提出了一種基于藍(lán)牙通信的配電自動(dòng)化開(kāi)關(guān)角色便易授權(quán)裝置，杜絕非許可運(yùn)行人員擅自操作配電自動(dòng)化開(kāi)關(guān)的現(xiàn)象發(fā)生，避免各類(lèi)誤操作，保障配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性。

1 系統(tǒng)組成

配電自動(dòng)化開(kāi)關(guān)角色授權(quán)裝置主要由通信單元、執(zhí)行單元、供電單元3部分組成，如圖1所示［11］?？刂瞥绦蚶脝纹瑱C(jī)進(jìn)行編程，程序簡(jiǎn)單，可靠性高，滿(mǎn)足對(duì)配電自動(dòng)化開(kāi)關(guān)鎖定的要求。其通過(guò)對(duì)配電自動(dòng)化終端控制器加裝閉鎖裝置，正常工作時(shí)處于閉鎖狀態(tài)，分界開(kāi)關(guān)無(wú)法進(jìn)行分合操作；藍(lán)牙連接成功后經(jīng)授權(quán)的系統(tǒng)用戶(hù)可以進(jìn)行解鎖，通過(guò)手機(jī)APP發(fā)送解鎖命令，執(zhí)行單元接收命令使裝置解鎖，此時(shí)可以對(duì)分界開(kāi)關(guān)進(jìn)行分、合操作。解鎖1 min（可設(shè)置）后或者手機(jī)APP發(fā)送鎖定命令后，分界開(kāi)關(guān)再次被鎖定，無(wú)法進(jìn)行分、合操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電自動(dòng)化開(kāi)關(guān)的有序管控，規(guī)避操作風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到提升配電自動(dòng)化系統(tǒng)安全防護(hù)級(jí)別，促進(jìn)配電網(wǎng)管理規(guī)范化、智能化，提升社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

圖1 用戶(hù)授權(quán)裝置系統(tǒng)組成

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 通信單元

用戶(hù)分界負(fù)荷開(kāi)關(guān)一般裝設(shè)在距地面約4m高的電線(xiàn)桿上，容易受到天氣、溫度等外界環(huán)境的影響，因此藍(lán)牙模塊與授權(quán)用戶(hù)的有效配對(duì)是裝置解鎖的前提條件。手機(jī)藍(lán)牙的有效通信范圍為10 m以?xún)?nèi)，裝置藍(lán)牙模塊的傳輸距離超過(guò)10 m即可。

本裝置選用HC05藍(lán)牙通信模塊，具有較高的穩(wěn)定性，連接方便，配對(duì)成功率滿(mǎn)足對(duì)閉鎖成功率的要求，可靠性高，功耗、價(jià)格、尺寸等方面均滿(mǎn)足要求。

2.2 執(zhí)行單元

執(zhí)行單元由機(jī)械鎖及舵機(jī)兩部分組成。機(jī)械鎖開(kāi)放及閉鎖狀態(tài)如圖2所示。

圖2 機(jī)械鎖狀態(tài)

當(dāng)裝置收到解鎖信號(hào)時(shí)，單片機(jī)控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)，撥桿將鎖栓推到開(kāi)放位置，此時(shí)可以通過(guò)旋鈕控制分界開(kāi)關(guān)的分、合閘。解鎖1 min后或者手機(jī)APP發(fā)送鎖定命令后，單片機(jī)控制舵機(jī)回初始位置，在彈簧彈力的作用下將鎖栓推回到閉鎖位置，分界開(kāi)關(guān)再次被鎖定合閘。其中，從解鎖到發(fā)出閉鎖命令之間的時(shí)長(zhǎng)可通過(guò)單片機(jī)設(shè)置。

舵機(jī)的選擇應(yīng)使其工作扭矩能夠滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)機(jī)械閉鎖裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)角度應(yīng)不大于180°，經(jīng)測(cè)量所需最小扭矩為16.5 kg/cm，同時(shí)舵機(jī)應(yīng)能夠在戶(hù)外惡劣工作環(huán)境下穩(wěn)定可靠地動(dòng)作。經(jīng)過(guò)對(duì)比多款舵機(jī)，最終選定SG90舵機(jī)，并對(duì)此款舵機(jī)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，其實(shí)際最大輸出扭矩為17.9 kg/cm，實(shí)際最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度為 179.5°，轉(zhuǎn)速為 600°/s，各項(xiàng)運(yùn)行特性均滿(mǎn)足要求。

2.3 供電單元

電源在不同天氣環(huán)境及溫度條件下應(yīng)能夠穩(wěn)定輸出3.7～6.0 V直流電壓，為單片機(jī)及舵機(jī)提供可靠穩(wěn)定的電源，同時(shí)應(yīng)在線(xiàn)路停電的條件下仍然能夠持續(xù)供電一段時(shí)間，為此該裝置采用電壓變換器與儲(chǔ)能裝置相結(jié)合的供電方案。

3 應(yīng)用實(shí)例

對(duì)配電自動(dòng)化開(kāi)關(guān)角色授權(quán)裝置的藍(lán)牙模塊、控制器、舵機(jī)等進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試合格后組裝裝置整體實(shí)物如圖3所示，安裝實(shí)物如圖4所示。

圖3 用戶(hù)角色授權(quán)裝置

圖4 安裝實(shí)物圖

選取10處備用分界開(kāi)關(guān)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)，并對(duì)每個(gè)裝置分別在晴朗、雷雨、大風(fēng)（＞5級(jí)）3種天氣條件下進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示，裝置的動(dòng)作成功率為100%。

表1 現(xiàn)場(chǎng)安裝測(cè)試

4 結(jié)語(yǔ)

提出的基于藍(lán)牙通信的配電自動(dòng)化開(kāi)關(guān)角色授權(quán)裝置可以利用手機(jī)APP在地面進(jìn)行遙控設(shè)置，實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化開(kāi)關(guān)的閉鎖和解鎖，簡(jiǎn)單方便，省時(shí)省力，不僅提高了配網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和安全性，而且提升了用戶(hù)滿(mǎn)意度和優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平，具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。