0.引言

变电站运行的安全性、经济性、灵活性、可靠性是我国电力系统运行的核心关键。由于断路器带电分、合闸过程中可能爆炸威胁人身安全，国网有“断路器停、送电严禁就地操作”的规定。然而，实际的电力系统运行很难保障变电站的远程实施有效性。由于设备可靠性等影响，有时会出现断路器遥控失灵的情况。而实地操作KK开关（开关柜、汇控柜上的断路器就地手动分合闸旋钮，下同），不仅受限于国网的严令禁止，也确实存在极高的安全风险隐患，这就需要一种新的设备对断路器遥控装置。

1KK开关控制现状及其改造必要性

在实际工作中，若存在某断路器遥控失灵，又亟须停、送电时，为防止断路器爆炸造成人身伤亡，目前普遍采用的方式是调度将整条母线停役，然后由运维人员通过就地KK开关操作进行断路器在无电压情况下的分、合闸，再由调度将该条母线复役。此种操作流程不仅会产生极大的成本损耗，也会造成严重的停电事故，严重影响了供电可靠性，造成不良的社会影响。

本文设计正是出于此种考量，针对变电站现场就地操作KK开关存在的人身安全隐患，在不改变开关柜、汇控柜现有结构的情况下，设计实现了一种就地无线遥控操作装置。在遥控失灵时操作人员可以通过无线遥控器在离开关柜、汇控柜几十米以外的安全场所对开关柜、汇控柜断路器就地分合闸旋钮进行无线遥控操作，实现断路器后台遥控失灵条件下的分、合闸功能。为现场操作人员的人身安全提供技术保障，无线遥控操作装置现场操作简单方便，有着广阔的应用前景。

2项目设计方案与原理

2.1总体设计需求

在不改变开关柜、汇控柜现有结构的情况下，实现断路器就地分合闸旋钮远程无线遥控操作，且该系统适用于各种类型的开关柜或汇控柜。要求装置安装便携、使用过程操作方便。

2.2总体设计方案

系统主要由远端手持无线遥控装置及终端接收控制装置组成。远端手持无线遥控装置具备按键输入功能，携带及操作便携；终端接收控制装置可方便地进行现场安装固定，其执行机构能与现有开关柜、汇控柜断路器就地分合闸旋钮精密配合。系统原理框图如图1所示。

3系统硬件设计

从设计需求角度出发，该设备的硬件系统可以分为3部分：无线遥控部分、终端接收装置以及动作单元。无线遥控部分为操作人员的控制器，可以随身携带，具有操作便捷性；终端接收装置外置于KK开关旋钮外部，在接收到遥控讯号后控制动作单元做出相应动作；动作单元则在终端的指令下完成KK开关的分、合闸操作。具体设计如下：

3.1无线遥控部分硬件设计

无线遥控部分通过2节7号电池作为供电电源，采用STM8L系列低功耗芯片来完成遥控部分的按键识别。物理按键输入指令后，主控器通过扫描方式判断物理按键指令，主控器再将指令下发至FSK/GFSK进行信号调制，调制信号通过内置天线发出指令。

3.2终端接收控制装置硬件设计

终端接收控制装置采用可充电锂电池作为供电电源，通过超低功耗ARMCortex-M3微控制器控制编码位置电机的对应位置状态，实现开关柜、汇控柜断路器就地分合闸旋钮的精确控制，再读取编码位置电机的位置编码判断分、合闸执行机构是否按设置到了指定行程位置，从而通过闭环控制方式以确保该装置可靠运行，以实现开关柜、汇控柜断路器就地分、合闸操作。

3.3动作单元硬件设计

动作单元的核心是根据终端传输的电讯号指令对KK开关进行规定的操作。这就需要动作单元的硬件分为两部分，即固定装置与动作装置。在固定装置的设计过程中存在两种方案。方案一是采用圆形磁吸底座的方式来进行固定。此种方式的优点在于安装方便，能够极大地缩短安装时间，降低操作时长，保障供电质量。同时，方案一对于柜面空间存在较高要求，装置与柜体面接触部分外部尺寸为直径mm。KK开关处需满足此尺寸大小内无其他遮挡物的要求。此外，强磁铁同样存在磁力衰减的情况，需要定期（一般为10年）对设备予以更换，以保证系统总体的可靠性。方案二则采用支架磁吸支撑的方式来予以实现，此种方式成本相对较高，安装工艺及需求也相对复杂，但是可靠性更高。因此，建议新建及改建项目采取方案二来实现，老旧项目建议采取方案一来实现。动作单元则采用位置电机作为主要的动力来源，配合相关的固定装置来予以实现。

4系统软件设计

无线遥控操作装置中，无线遥控部分和终端接收控制装置的无线通信功耗通常较高。为降低该系统功耗，从无线通信的通信方式着手，采用状态切换的方式，使装置在按键键入时通过状态机的方式实现低功耗运行，以保障装置电池的使用寿命，通过外部无线唤醒的方式来确定终端接收控制装置的工作状态。

5结语

本项目研发的断路器KK开关外置式遥控分合器可在遥控失灵时安装在断路器KK开关上，遥控KK开关分、合断路器，解决遥控失灵时断路器既无法带电遥控操作又不能带电就地操作的难题，保证了工作人员的人身安全及电网的安全性、经济性、灵活性、可靠性。

本项目将无线通信技术与现代电子技术结合，设计实现了适用推广于各电压等级环网柜、开关柜、汇控柜等的断路器就地分合闸旋钮就地无线遥控操作装置，方便现场运维人员通过实地远距离无线遥控环网柜、开关柜、汇控柜断路器就地分合闸旋钮，对断路器进行分、合闸操作，有效规避了人身伤害风险，为现场操作人员的人身安全提供了技术保障。通过对具体设计的研判及其实际应用，发现该设计方案同样存在一定的可优化之处。该系统作为远程操作系统失灵后的就地操作系统，应用频次相对较低，但是对于设备的可靠性则要求很高；而该系统缺少自我检测功能，对于日常维护十分不利。

针对这一问题，建议在下一步改进的过程中在信号输出及电机执行之间加入一个过渡检测环节，检测信号可以被手持遥控装置接收，经确认后进入到电机执行环节。此种改进方案可以实现系统有消息的遥控检测，同时不影响系统运行。

作者：徐燕宁李荪潘泯均邱景业黄宇含（国网浙江省电力有限公司台州市黄岩区供电公司）

本文刊发于《中国高新科技》杂志年第24期

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