摘要：柱上开关、刀闸传统的倒闸操作方式为通过绝缘杆拉合开关、刀闸或登杆操作，而柱上开关及刀闸的安装位置较高，倒闸操作存在一定不便，尤其在暴风雪、暴雨等恶劣的天气条件下操作，易发生操作人员高空坠落事故、误操作事故及柱上开关、刀闸自身质量问题引发人身设备伤亡事故，传统的操作方式存在一定的安全隐患。因此，本文就配网现状出发，然后探讨了配网倒闸操作自动化技术的创新思路及设计措施。
关键词：10KV配电线路；倒闸操作；自动化技术
1配网现状分析
1.1设备本体安装条件受限，质量优劣不一。
10KV配电线路柱上开关设备安装高度最小为5米，因其自身安装条件的限制，就决定了操作存在一定的难度，尤其在暴风雪、暴雨、覆冰等恶劣天气条件下，操作人员无法登杆或登杆异常困难，易引发生操作人员高空坠落事故。其次，由于设备本体的质量优劣不一，在操作人员没有防护措施的条件下，进行倒闸操作时易引发由开关本体故障引发的开关起火、拉弧和爆炸事故。
1.2 10KV配电线路的倒闸操作过程较为繁琐且安全系数较低
在线路停电的倒闸操作中，操作人员在拉开柱上开关后，要攀登到距离柱上开关1米处对柱上开关负荷侧进行验电，确认三相没有电压后在拉开隔离刀闸。此过程在《安规》中有明确的规定。但对操作人员而言，因攀登到距离柱上开关1米处对柱上开关负荷侧进行验电，距离柱上开关带电部位较近，易引发人身触电事故，如果操作人员在操作过程中发生带负荷拉隔离刀闸等误操作时，在高处操作的人员安全已无任何安全保障。所以，登杆进行的倒闸操作有着极大的安全隐患。
1.3对供电可靠性的影响较为严重
对于常规的线路停、送电的倒闸操作每次需要15分钟左右，而在线路发生故障或暴风雪、暴雨、覆冰等恶劣天气条件下，和电杆周围因火灾、水灾造成无法登杆的情况时，就会造成给客户延误供电的责任事故，尤其是给政府、医院、金融重地、铁路、通讯等重要用户延误供电，在用户造成极大损失时，供电企业所蒙受的损失不仅是经济利益，还会造成不良的社会影响，甚至是政治影响。
2配网倒闸操作自动化技术的创新思路
设计方案是由10KV柱上开关地面遥控数字操作装置、10KV柱上三相组合隔离刀闸地面遥控数字操作装置及10KV线路支柱绝缘子式在线有源验电装置三位一体的电气设备。其理论依据是：
（1）电源系统采用10/0.22W电压互感器，开关电源采用恒流充电。（2）在软件方面需开发一套全新的信号接收发射模板，以满足装置各项操作的要求。这其中包括CPU的选定与编程，元器件的筛选和电路板的制作。（3）遥控器的选用应能够满足装置的各种操作要求，需要对遥控器进行编码、传输、接收、发射模块的制作。（4）柱上开关机械部分需要通过制图、采样、制作和安装等层层工序确保其功能性和稳定性，并选用无刷电机，无需维护。（5）自主设计、制作三相组合隔离刀闸，装设限位装置，量身订制绝缘子和开关动静触头材料，并采用电磁传动离合方式。（6）按照在10KV中压线路上广泛使用的复合针式绝缘子FPQ-10/4T20的外形尺寸，设计10KV线路支柱绝缘子式在线有源验电装置，主绝缘芯棒为模具制作。（7）设计安全、稳定的防误操作程序。（8）通过综合配合与现场实际调试优化本装置的一体化设计。（9）对装置在高温、低温、大风、雨雪等特殊环境下进行测试，做好测试数据统计，确保装置在各种天气条件下的正常运行。
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3设计研究
3.1总体设计
3.1.1 10KV柱上开关地面遥控数字操作装置是针对国产10KV柱上储能空气开关和SF6开关进行开发的一种10KV断路器遥控分合闸和开关开合状态显示及管理的装置，是在不破坏原操作机构的前提下，通过加装外部装置，利用数字技术实现在地面通过手持无线管理器即可知晓柱上开关的状态并遥控操作开关分合的目的。
3.1.2 10KV柱上三相组合隔离刀闸地面遥控数字操作装置为自主研发设计，采用三相联动式设计，选用优质电气元件，采用三氯化铁烧蚀电路板并手工焊接，所有零部件选用强度高、耐腐蚀产品，可经受长时间运行考验，利用减速电机带动偏心轮完成对柱上遥控刀闸的分、合闸操作。
3.1.3 10KV线路支柱绝缘子式在线有源验电装置，为自主研发设计，主要为遥控隔离刀闸提供验电依据并发出电信号，如开关断开，则允许刀闸进行分断操作，如开关未断开线路带电，则验电装置向刀闸发出拒动指令，刀闸拒绝执行分断命令，从而杜绝误操作事故。
3.2局部设计
3.2.1能量供给系统：本装置利用双电源供电，主电源由10KV电压互感器输出交流220V电压，一路经整流输出24V电压为操作系统及信号系统供电；一路经ac/dc交换器为蓄电池充电。当主电源断电时，由蓄电池供电，利用浮冲技术定时放电原理，提高电池寿命。为防止雷电流侵入，交流直接加隔离措施，从而确保设备运行稳定性。充电控制器主要由专用处理器CPU、电子元器件、显示器、开关功率管等组成。充电控制器的根本作用是为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效的为蓄电池充电，并在充电过程中减少损耗，延长蓄电池的使用寿命。充电控制器可以保护蓄电池，避免过充电和过放电现象的发生，同时记录并显示系统各种重要数据，如充电电流、电压等。
3.2.2控制中心：控制中心是整个系统的灵魂，系统的管理能力，抗干扰能力，都由此决定。本装置的控制中心是一块集成CPU、无线模块和各种电路的高性能主板，当其被激活时可以查询蓄电池电量，并对手持管理器发出的命令进行分析和比较，之后通过输出电路下达查询、回传信息、分合闸等各种指令。新开发的20位编码指令，排除同频段相似设备的干扰和误操作，采用stc单片机，功耗低，抗esd，宽工作电源范围，宽温度范围-40°—85°，eft测试过4kv。
3.2.3动作执行机构
本装置的动作执行机构由一组电机，偏心轮和传动杠杆组成，它能根据主板输出的命令，产生机械动作，完成对开关的合闸操作，利用磁控开关完成分闸。无刷电机功率100W，转速范围1000-1500rpm。
3.2.4手持无线管理器
（1）大容量存储器用于储存管区内开关的蓄电池状态数据，存储器的容量能够保存1000台开关的相应数据和报警信息。存储器采用可擦可写的EEPROM，这样即使掉电后，依然能够保存掉电前的数据。（2）无线模块采用UHF频段遥控收发系统，其具体参数为：工作电压9V，接收315MHz，发射433MHz，功率10mW，有效控制距离20m，查询有效时间30S，接收编码长度20位。（3）设备信息随意更换，配电设备调动频繁，遇有设备安装地域调动时，负责人可随意利用手持遥控器对设备编号，安装地点进行更改，方便管理。
4结语
通过配网倒闸操作自动化技术，改变10KV配电系统传统倒闸操作方式，降低配电工作员工劳动强度，减少了因倒闸操作引发的各类人身伤亡事故，实现配网倒闸操作设备自动化。本文研发的装置成本低，结构相对简单，针对性强，且经现场测试可靠性强，若能在实际的配电工作中得到广泛应用，将进一步提高电力系统员工的工作效率。
参考文献：
[1]曹建忠.倒闸操作安全技术，中国电力出版社，2007.
作者简介：
王志伟（1983-12），辽宁省葫芦岛人，毕业院校：沈阳工程学院本科。单位：葫芦岛供电公司检修分公司配电运检室。研究方向：配电工程及其自动化。邮编：125001。
论文作者:王志伟,王福成,赵海军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/18
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