基于蓝牙通信的配电自动化开关角色授权装置

2019-06-03刘彧挥刘森涛刘航航

山东电力技术 2019年5期

刘彧挥，刘森涛，张春，刘航航

（1.三峡大学，湖北宜昌 443002；2.国网山东省电力公司东营供电公司，山东东营 257091）

0 引言

配电自动化系统（Distribution Automation System，DAS），通过对配电网设备运行状态进行远程实时监视及操作控制，可以快速准确判定线路故障区间，减少用户停电时间，提高事故处理效率。但是在处理电网故障时，需操作配电开关，由于配电自动化开关闭锁装置不完善，非专职人员擅自操作时，容易发生线路故障再次跳闸，会造成不必要的经济损失，并存在安全隐患［1-5］。

解决上述问题的方法有两种：一是制作醒目的安全警示标志安装于配电自动化终端，该方法虽然经济易行，但效果并不明显；二是在配电自动化终端处加装机械锁，简单可靠，但运行人员每次解锁都需登杆，增加了作业难度［6-10］。

根据配电自动化开关的特点，提出了一种基于蓝牙通信的配电自动化开关角色便易授权装置，杜绝非许可运行人员擅自操作配电自动化开关的现象发生，避免各类误操作，保障配电网运行的稳定性、可靠性。

1 系统组成

配电自动化开关角色授权装置主要由通信单元、执行单元、供电单元3部分组成，如图1所示［11］。控制程序利用单片机进行编程，程序简单，可靠性高，满足对配电自动化开关锁定的要求。其通过对配电自动化终端控制器加装闭锁装置，正常工作时处于闭锁状态，分界开关无法进行分合操作；蓝牙连接成功后经授权的系统用户可以进行解锁，通过手机APP发送解锁命令，执行单元接收命令使装置解锁，此时可以对分界开关进行分、合操作。解锁1 min（可设置）后或者手机APP发送锁定命令后，分界开关再次被锁定，无法进行分、合操作，实现对配电自动化开关的有序管控，规避操作风险，达到提升配电自动化系统安全防护级别，促进配电网管理规范化、智能化，提升社会经济效益的目标。

图1 用户授权装置系统组成

2 系统硬件设计

2.1 通信单元

用户分界负荷开关一般装设在距地面约4m高的电线杆上，容易受到天气、温度等外界环境的影响，因此蓝牙模块与授权用户的有效配对是装置解锁的前提条件。手机蓝牙的有效通信范围为10 m以内，装置蓝牙模块的传输距离超过10 m即可。

本装置选用HC05蓝牙通信模块，具有较高的稳定性，连接方便，配对成功率满足对闭锁成功率的要求，可靠性高，功耗、价格、尺寸等方面均满足要求。

2.2 执行单元

执行单元由机械锁及舵机两部分组成。机械锁开放及闭锁状态如图2所示。

图2 机械锁状态

当装置收到解锁信号时，单片机控制舵机旋转，拨杆将锁栓推到开放位置，此时可以通过旋钮控制分界开关的分、合闸。解锁1 min后或者手机APP发送锁定命令后，单片机控制舵机回初始位置，在弹簧弹力的作用下将锁栓推回到闭锁位置，分界开关再次被锁定合闸。其中，从解锁到发出闭锁命令之间的时长可通过单片机设置。

舵机的选择应使其工作扭矩能够满足驱动机械闭锁装置，转动角度应不大于180°，经测量所需最小扭矩为16.5 kg/cm，同时舵机应能够在户外恶劣工作环境下稳定可靠地动作。经过对比多款舵机，最终选定SG90舵机，并对此款舵机进行了现场测试，其实际最大输出扭矩为17.9 kg/cm，实际最大转动角度为 179.5°，转速为 600°/s，各项运行特性均满足要求。