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摘要：无线非接触式柱上开关的停送电及维护检修，需要进行登高操作，进而存在严重安全隐患。为提高无线非接触式柱上开关操作的安全性及高效性，本文通过探寻无线非接触式柱上开关操作机理及控制方法，提出一种柱上开关智能控制方案和实现方法，能够实现柱上开关地面远程操作，且控制器具有较高的通用性，针对不同的开关本体，能够满足不同的控制功能。
关键词：柱上开关；无线非接触式；无线通信
0 引言
柱上开关在配电网中得到了广泛应用，它可以实现过电流保护和接地保护，能够保障配网线路安全可靠运行。目前，柱上开关的日常维护过程中，需要维护人员爬杆至柱上开关处进行分合闸操作，这类操作较复杂，且需要确保设备有效的接地，存在严重的安全隐患。
本文提出一种基于无线非接触式柱上开关的地面智能控制终端及方法，移动终端上设置有控制器、存储模块、显示屏、无线传输模块、串行接口和接口模块等，所述接口模块通过串行接口与所述无线传输模块连接，移动终端经无线通信模块与柱上开关智能控制器进行数据通信，进而实现柱上开关的远程控制。
1 智能控制终端解决方案
基于无线非接触式柱上开关的地面智能控制终端，可通过地面智能控制终端对配电线路中的柱上开关及控制系统进行近距离监测和无线操控，如图１所示。智能控制终端采用PDA或智能手机，设备小巧易于携带，且可以根据需要编写相应的操作和参数设置界面，人机界面友好。通过智能控制终端整定开关的相关参数，可以实时显示配电线路中柱上开关的分合闸状态，及负荷电流、零序电流等相关电能质量参数，读取录波数据的功能。
1.1 采用433M无线通信模块
本文中的无线传输模块采用433M无线通信模块，抗噪声与抗衰减的性能较好，穿透性能强，成本低，能很好地适用于中低速数据传输场合。基于FSK和ASK技术的433M无线通信技术不仅功耗较低，而且通信距离远，抗干扰能力好，在柱上开关现场通信方面具有特有的优势。
1.2 采用人机交互性能好的可视化移动终端
为了实现操作简易，维护人员入门便捷，需要一个图形化的界面。在常见的ＰＤＡ等小型手持式终端上，由于ＰＤＡ自身硬件条件的限制，以及无线传输模块功耗与体积的限制，通常工业客户的无线掌机界面都非常简单和文字化，几乎看不到类似ＰＣ机的美观界面。随着电子技术的不断发展，在掌机上嵌入热插拔式的无线传输模块已成为可行的方案，并且还得到ＰＤＡ的图形客户界面支持。因此，掌机系统采用通用性、兼容性较好的客户平台，屏弃了烦琐的纯文字化界面。
1.3 采用PCMCIA接口模块实现数据转换
为了实现自PDA的数据和控制信号与433M无线通信模块的互联，引入了PCMCIA接口模块，PCMCIA接口模块满足大量且快速的资料存取-如多媒体和高速网络。此外，PCMCIA接口模块也具有良好的兼容性和节能性，适合智能终端的节能要求。
1.4 引入安全管理机制
为了进一步保证操作的安全性，减少现场误动作，以及提高数据传输过程中的完整性和安全性，引入了各种安全机制。比如：柱上开关系统与掌机之间传输的数据，在原有一套传输协议之外，加一层无线传输协议，使数据本体更为隐蔽和安全，而且数据本体和协议各有校验方案，使数据出错的概率大为降低，提高了掌机终端通信过程的稳定性和安全性。又如：掌机软件控制系统引入客户和密码管理机制，只有高权限的客户才可通过掌机终端操控智能化柱上开关，屏蔽了未被受权人员的意外操作，在提高线路安全运行的同时，
2 地面智能控制终端的实现方案
智能终端是智能化柱上开关系统的组成部分之一，要实现终端应有的功能，需要实现终端硬件和终端软件两大部分。
2.1 智能终端硬件的实现
基于无线非接触式柱上开关的地面智能控制终端，包括移动终端，移动终端上设置有控制器、存储模块、显示屏、无线传输模块、串行接口和接口模块，所述显示屏、存储模块、接口模块分别与所述控制器连接，接口模块通过串行接口与所述无线传输模块连接，移动终端经无线通信模块与柱上开关智能控制器进行数据通信。
在具体实施过程中，移动终端为PDA，PDA预装Windows Mobile 5.0系统，无线传输模块采用433M无线通信模块，接口模块采用PCMCIA接口模块，PDA通过PCMCIA接口模块与433M无线通信模块进行数据通信。相应的，柱上开关智能控制器内部具有433M无线收发器，通过433M无线通信模块和433M无线收发器进行双向的数据通信，实现整定值设置、参数查询、数据读取和远距离分合闸控制，实现了非接触式的，安全系数高的无线遥控作业。
PDA安装针对本发明系统开发的用户软件，用户软件采用图形化的操作界面，避免了繁琐的纯文字化界面，系统采用通用性和兼容性较好的用户平台，操作简单明了，大大降低了使用移动终端误操作引起的误动作事件。
2.2 智能终端软件的实现
无线非接触式柱上开关的地面智能控制终端软件实现原理如图1所示。
图1 无线非接触式柱上开关的地面智能控制原理
终端软件控制原理步骤如下：
步骤一：在移动终端中录入控制指令；
步骤二：提交控制指令并验证控制指令是否合法，若控制指令不合法，则在移动终端的内存中缓存控制指令并提示错误；若控制指令合法，则由无线传输模块发送所述控制指令；
步骤三：柱上开关智能控制器接收控制指令；
步骤四：柱上开关智能控制器控制柱上开关进行操作。
2.3 地面智能控制通信的实现
PCMCIA接口模块通过串行接口将来自PDA的数据和控制信号转换为串行数据，发送至433M无线通信模块，由433M无线通信模块通过433M频率的FSK无线信号传输至柱上开关智能控制器的433M无线收发器中，最终433M无线收发器将PDA发送的数据和控制信号传送到柱上开关智能控制器的微控制器中，经过微控制器的运算，对柱上开关进行相应的分合闸操作，图4所示为PDA向柱上开关智能控制器发送数据的传输顺序，柱上开关智能控制器向PDA发送数据的传输顺序与其传输顺序相反。
3地面智能控制终端功能特点
3.1 自检功能
掌机终端软件在启动时会对自身相关的硬件进行检测并给予相应提示。
3.2 点对点信号强度测量
在现场操作时选择信号较强的最佳测试点，也可用来巡检。
3.3 三段电流保护参数维护
对定时限、反时限、反时限曲线、一段保护值、二段保护值与延时、三段保护值与延时、零序电流保护参数、复归时间、闭锁延时值、重合闸次数、重合闸参数进行读取和整定。
3.4 开关状态值监测
监测合闸已储能、合闸未储能、分闸已储能、分闸未储能状态。
3.5 合闸控制和分闸控制
实施远距离操控柱上断路器的开合。
3.6 故障波形读取显示及数据备份
从波形显示界面可以看到三相电流在不同时刻的电流值；还可通过数据线将数据拷贝到ＰＣ机，利用专用的分析软进行分析，为故障的排查提供数据支撑。
4结束语
柱上开关传统停送电需要在满足安全措施的前提下，由工作人员攀爬作业，具有高压触电和高空坠落风险。
基于无线非接触式柱上开关地面智能控制技术的研究应用，可以实现柱上开关的远程停送电控制，有效地克服了传统作业风险，提高了安全性和工作效率。
安全管理机制提高了数据传输的安全性及操作的安全性，有效地避免了人员误操作及数据信息外泄，保障了设备的可靠运行。
参考文献
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论文作者:柴冰,史宏伟,赵志健,施学召
论文发表刊物:《电力设备》2016年第15期
论文发表时间:2016/11/4
标签：终端论文; 模块论文; 控制器论文; 接口论文; 无线通信论文; 操作论文; 智能控制论文; 《电力设备》2016年第15期论文;