基于站控层交换机的开关遥控现场提示装置

基于站控层交换机的开关遥控现场提示装置

丁月明1苏勋涛1熊俊锋2

（1.国网山东省电力公司日照供电公司山东日照276826；2.国网湖北省电力公司荆州供电公司湖北荆州434000）

摘要：变电站内开关采用遥控操作方式，为防止因故障开关爆炸对现场人员造成伤害，从安全角度考虑要求远方操作一次设备前，应对现场人员发出提示信号，提醒现场人员远离操作设备。目前采取电话通知方式或者不通知，效率低且可操作性差，难以及时有效地通知到现场人员。开关遥控操作现场提示装置通过监听站控层交换机的报文，在不增加任何工作量的情况下，实现远方操作开关前对现场人员发出提示信号，可以杜绝因遥控操作开关发生爆炸而造成的人身伤亡事故，对安全生产和文明生产具有重要意义。

关键词：开关；遥控；遥控操作；现场提示

0引言

开关分合闸操作有就地操作和远方遥控操作两种方式，出于人身安全的考虑，《国家电网公司变电运维通用管理规定》第九章、第六十六条、（七）断路器停、送电严禁就地操作。遥控操作包括调度控中心通过调度数据网和在变电站内通过监控后台机对开关进行遥控操作两种情形。

远方遥控操作开关，如果现场有工作人员在待操作的开关间隔附近巡视、检修工作时，正常情况下，由于开关分合声音突然且巨大，会给工作人员造成惊吓。故障情况下，存在开关爆炸的危险，对现场人员的人身安全构成威胁。当线路或开关内部故障造成开关跳闸后，调控人员会根据线路巡视人员和变电运维人员的现场检查情况恢复送电，当线路巡视人员发现故障点并汇报调度后，通常会在未接到变电运维人员汇报的情况下合开关强送电。存在合开关的时候，变电运维人员恰巧在检查开关柜，由于可能存在故障或开关慢分存在爆炸的危险，有可能造成人身伤亡事故的发生。

因此，《国家电网公司电力安全工作规程》（变电部分）5.3.6.4要求：远方操作一次设备前，宜对现场发出提示信号，提醒现场人员远离操作设备。《国家电网公司变电运维通用管理规定》第九章倒闸操作、第六十七条倒闸操作程序、（五）执行操作、3要求：远方操作一次设备前，应对现场人员发出提示信号，提醒现场人员远离操作设备。

目前变电站内没有开关遥控操作现场提示装置，责任心强的调控人员会打电话到变电站或队部的值班室电话，电话通知方式通常存在盲目性和执行的不严格，不仅增加了调控人员的工作量，且难以做到对现场运维人员和检修人员等及时发出提示信息。

1开关遥控现场提示装置原理

变电站站控层交换机的通讯协议采用103规约或61850规约，为广播通讯方式，远动机（RTU）或监控后台机，即总控单元向交换机的所有端口发送遥控选择帧，测控装置根据报文的装置地址（IP）信息对端口报文进行筛选，与自己无关的报文予以忽略，不做任何处理，对与自己有关的报文进行提取，对应间隔的测控装置在接收到遥控选择帧后，以遥控选择帧的镜像回送总控。总控接收到来自对应测控装置的镜像报文后，再向测控装置发送执行帧，对应的测控装置接收到执行帧的报文数据后，对开关完成分合闸的操作行为，并且以执行帧的镜像回送给总控。

因此通过对交换机内广播报文进行监听，识别并判断出遥控选择帧，进一步判断出获取开关即将进行遥控操作的行为和开关编号，从而实现开关遥控操作前的提示。

2开关遥控现场提示装置硬件设计

开关遥控操作现场提示装置由单片机、供电模块、以太网接口通讯模块、RS485接口通讯模块、声光报警模块、语音报警模块、LCD液晶屏和键盘组成。以太网接口接入变电站内站控层交换机，对采用RS485接口的变电站则接入RS485接口通讯模块；语音报警模块包括语音芯片AC8040，语音芯片通过音频插孔，外接有源音箱。图1为开关遥控操作现场提示装置的结构图。

语音芯片通过ADC方式输出音频信号，选择合适的有源音箱，其自带功放对ADC音频信号进行放大，调节至合适的音量，以满足工作现场对提示音量的要求。

3开关遥控现场提示装置软件设计

单片机运行报文监听程序，对交换机的数据链路层的数据进行采集，根据变电站站控层交换机的使用规约，程序能够自动适应103规约和61850规约协议的报文数据格式，当监听到起始标志“68”这一特征数据时，进入译码程序，将解析到的间隔地址与存储在单片机E2PROM中的开关编号进行映射转译，由单片机将“注意”+“编号”+“开关遥控合闸操作”组成句子，把对应的脉冲发送至语音芯片，由语音芯片驱动外部有源音箱发出语音提示。

图1装置结构图

单片机译码完成后继续监听交换机内的所有报文数据，通过对执行帧和遥控撤消帧的监听和解析，停止声音的输出，如果通讯中断或操作超时，装置无法收到执行帧和遥控撤消帧，在1分钟的延时后停止声音的输出。

其中单片机E2PROM中存储有全站测控装置的装置地址（IP地址）、间隔编号和开关分合闸操作的点号信息，通过键盘操作进入LCD液晶屏的系统菜单，进入“整定定值”页面，通过键盘录入相应定值，全站测控装置地址（IP地址）、间隔编号和开关分合闸操作的点号之间存在指定的对应关系，由单片机完成映射转换。

参考文献

[1]张小易，彭志强.智能变电站站控层测试技术研究与应用[J].电力系统保护与控制，20016（5）：88-94.

[2]姚成，黄国方等.基于站控层GOOSE的站域控制实现方案[J].电力系统自动化，2012（18）：159-160,170.

[3]蒋宏图，袁越等.智能变电站站控层在线防误的设计与实现[J].电力自动化设备，2013（8）：147-151.

作者简介

丁月明（1985—），男，硕士研究生，主要研究方向为电力技术，15050498@qq.com。