电力信息通信设备远程重启装置的研制

田海军

（国网长治供电公司，山西 长治 046000）

1 电源远程重启技术现状

1.1 应用现状

电力信息通信管理涵盖了自动化系统信息流通和管理，自动化电力信息通信管理机因死机导致信号通道无法正常使用，调度中心将无法对电力信息进行有效的监控，在这种情况下变电设备出现故障甚至是事故后，调度中心和集控站无法及时收到相关信息，将会造成事故分析延后处理甚至事故扩大化，严重威胁到电网的正常运行，给用户带来极大的经济损失，最终造成较大的负面影响。在电力事故中，调度通信环节中的通道故障较为常见，是影响电网安全运行的主要因素。通常情况下，电力故障分为横向故障和纵向故障，根据我国供电企业调度自动化系统的相关统计，在故障统计的过程中，其中约三分之一属于电力通信管理机死机故障，如果出现该故障后，通道信号立刻中断，主要做法是维修人员进入现场重启设备。通常情况下，通信管理机处于强磁场的工作环境中，对信号干扰较大，同时目前部分通信管理机程序设计还不够完善，内存分配错误较为集中，这两方面问题是导致通信管理机频繁发生死机的重要原因。针对通信设备死机问题，我国文献中对解决这一问题的办法进行了介绍，主要是通过单片机来实现对继电器的控制，电路原理较为复杂，尤其是涉及验证、提示等相关功能，有的企业将通过各种设备根据现场实际情况对通信管理机进行远程启动。这些装置在实现通信管理机远程重启方面效果较好，但是成本较高，内部构造也较为复杂，同时在使用的过程中，这些设备维修也比较困难，极易衍生出其他问题，增加了维修人员的工作难度，仍无法得到广泛的认同和推广[1]。

1.2 缺少远程重启装置的主要因素

由于通信管理机厂家节约成本和划清责任的原因，通常不在设备上配备重启装置，在推销的过程中主要是宣传产品的性能和优点，而闭口不谈缺点。在大多数情况下，每个产品的特点是不尽相同的，在质量方面差别也较大，尤其是规模较小的厂家产品，稳定性无法保障，出现故障频率高，无疑增加了维修人员的工作量，甚至会使事故扩大化。

2 电力信息通信系统远程重启装置的设计

2.1 电源远程重启装置设计原则

结构构造简单、制造成本低，运行稳定；出现设备故障后，对通信管理装置影响不大。

2.2 电源远程重启装置设计

2.2.1 有线电话网络的属性

目前，有线电话网络在待机状态下的工作电压为48 V，当电话接收到信号后振铃电压为25 Hz交流脉冲90～110 V。根据继电器的工作条件，确定振铃电压能够满足继电器的启动。电力信息通信设备的网络开通较为便捷，所以一般根据自动化电力信息内电话振铃状态下的交流电源来启动小型继电器的常闭触点，可实现通信管理机等设备电源的重启控制，这种方式一方面实现了快速重启，另一方面不需要增加新装置，有效降低了故障率。

2.2.2 控制继电器的选择

由于电话振铃电压的特殊属性，应根据其实际情况对驱动继电器进行选型，应用较为广泛的继电器启动电压一般设置在45%～75%，换句话说功率为110 VAC的继电器，在工作过程中，其运行电压维持在50～82 V，处于电话振铃电压范围值内，一般振铃电压介于70～100 V，完全可以驱动额定电压110 VAC的继电器，电路原理较为简单，方便了值守人员的操作[2]。

2.2.3 电源远程重启装置的安装使用

硬件方面的安装，首先切断设备所有的电源线，以串联的方式将4、12和1、9常闭接点接入；快速确定光端机音频配线端子，利用电线接入设备电话线接点。软件方面配置，通信管理机在正常工作下该装置处于关机状态，当出现故障后需要重启，重启装置立即工作，所以在正常情况下应将站内电话断开，避免出现误动而导致通信管理机重启。每个装置必须分配与之对应的电话号码，不能多个装置共用电话号码。当重启设备处于关机状态时，需要与之对应的电话号码闭锁，如果因特殊情况需要进行远程启动时，通过远程拨打目标电话来实现对继电器驱动进而完成重启操作。当运用专用电话号码时，继电器常闭触点断开，通信管理机进入断电状态；拨号操作结束后，继电器常闭触点与供电电源连接，设备恢复正常运转，通信管理机实现重启。在该运行过程中继电器承担着枢纽作用，因此，在继电器选择的过程中，首先要保证其质量，选择业内信誉好、运行稳定的厂家产品[3]。

2.3 远程重启装置的设计方案

电力信息通信系统远程重启装置的设计方案如图1所示，此方案中，可将需要使用的自动化控制系统视为远程重启过程中必不可少的部分。当通道出现故障后，维修人员（能够设置密码，有操作权限的人员）通过发送短信来实现通信管理机远程重启，保证了供电的稳定，在此过程中，维修人员的一系列操作能够在短时间完成，实现快速重启，与传统重启方式相比，安全系数更高，避免了触电事故的发生。维修人员在安装重启装置前，在GSM发射器中设置了多个密码，每一组密码对应着智能控制系统各个位置，这样保证了独立操作通信系统的重启，实现“一对N”的控制功能。

图1 电力信息通信系统远程重启装置的设计方案

2.4 远程重启装置的设计思路

在重启装置设置的过程中，需要借鉴手机远程控制器的运行机理，并根据通信系统运行过程中的实际情况，进而确定其运行程序：首先是向通信管理机发送短信进行重启操作，重启装置通过接收的手机信号来对控制装置进行操控。重启装置的电路如图2所示，图中集成块具备了信号保持功能，因此，当设备接收到提前设置好的信号后，继电器根据信号进行工作，进而完成通信管理机的重启。在整个重启过程中，运行电压由微型变压器承担，微型变压器一般输出电压为9 V，经过变压后，将输出电压降至5 V，最后经过稳压处理后，为各类设备提供工作电压，其中包括接收器、三极管以及集成块等。在整个重启转制中，接收器的作用器接收特定的信号，并按照信号来对电压进行转换，并对三极管进行控制，三极管的作用是向集成块发出脉冲信号，进而保证三极管的连通和断开。在继电器工作过程中，主要是通过三极管控制，通过电压变化控制三极管工作状态，进而保证重启装置的重启功能[4]。

图2 电力信息通信系统远程重启装置的电路图

2.5 远程重启装置工作原理

在设备正常运行的情况下，继电器线圈无电压，常闭触点维持在非工作状态，当通信系统出现死机故障后，常闭触点不发生变化，当接收到通信故障信号后，维修人员通过对手机的一系列操作向设备发出关闭电源的指令，重启装置接收到指令信号后，装置中的输出端输出较低的电压，三极管电路中立刻通电，进而向集成块发出脉冲信号，集成块输出端输出低电压，另一个三极管通电，使继电器线圈中有了电压，常闭触点开始工作，进入断开状态，最后通信系统与供电分离，实现了通信设备的快速断电。目前，这是重启装置中最主要的工作机理，与传统重启装置相比，电路原理更加简单，便于操作，当运维人员再次通过手机GSM卡发送关于启动供电的信息后，重启装置中的GSM接收器接收到信号，输出端输出特定电压，三极管立即进入工作状态，向集成块中输出特定的脉冲信号，集成块立即根据信号进行工作，输出端输出电压值较高，使三极管进入断开状态，继电器线圈内进入无电压状态，触点恢复起始状态，整个通信系统接入供电电源，通信设备恢复正常运转。在开启电源的过程中，维修人员可通过调度中心的状态来确定设备重启是否成功，如果未接到相应通知，需要运维人员进入现场进行检查，重点是信号接收器是否发生故障。

3 变电站通信系统远程重启装置的技术指标

3.1 装置技术参数

工作电压为220 V，频率为50 Hz；极限功率为6000 W；应用范围有配电柜、通信建筑、变电所、设备控制室。

3.2 装置使用须知

在设备操作过程前，必须对供电电压进行检测；工作环境必须保持干燥；定期对设备进行除尘和防静电处理。

4 使用效果

安装重启装置后，通信设备的死机故障将降低到总故障数的10%以下，同时在出现死机后，能够在较短时间内重启电力信息通信设备，强化了调度中心的监控作用，保证了信号通道的畅通，与其他装置相比有诸多优势。

4.1 成本低廉

根据调研发现，市面上的远程重启装置主要以单片机控制为主，成本偏高，推广范围较小。本装置结构简单，制造成本大约在50元左右，同时提高了设备重启的效率，也降低了人员成本。

4.2 效益巨大

当电力信息通信设备未安装远程重启装置，通信管理机出现死机后，维护人员必须到达事故现场手动重启设备，这样增加了维护人员的工作量，还浪费了时间，难以迅速恢复信号的正常传输，易产生事故隐患。就重启设备使用而言，通过对使用重启装置的公司进行调研可知，通过多次远程重启通信设备，故障停运时间明显缩小，效益显著。通过技术部门的计算，应用远程重启装置后，每年通信检修次数可减少30%，车辆里程节约45%左右，为供电企业节约了大量成本，同时由于重启设备结构简单，在维修过程中只需要进行更换继电器等微小部件即可，在运维成本管控上效果明显。

4.3 连锁效应

为出现故障信号，通道难以保持畅通时，可以通过远程重启装置实现通道恢复，排除死机故障，缩小故障排查范围，方便维修人员查找其他设备故障，避免了无效检查环节，提高了检修效率。

例如，在调度中心发现数据长时间停更后，通过电话告知维修人员进行重启。采用传统重启方式：运维人员乘车需要1小时，进入故障现场重启需要10分钟，数据恢复需要2小时，再需要1小时返程，产生燃油费用150元。采用远程重启装置：整个重启过程只需要5分钟，极大地缩短了故障排除时间，节省燃油费用150元，尤其是夜间，将乘车风险降为0，传统重启方式需要2个人共同合作完成，现在只需要1人，降低了人工成本，降低了故障排除成本，提高了调度中心的监控效率。

5 结束语

自动远程装置在故障排除中，有效降低了设备重启的成本，实现了设备自动化，在通信设备重启方面，实现了便利化，压缩了排除故障的时间，保证了供电自动化系统的稳定性，实现了电网的全程控制，保证了电网的运行安全，具有广阔的应用前景。