一种基于OPGW通信的地线融冰操作一键顺控系统的制作方法

一种基于opgw通信的地线融冰操作一键顺控系统
技术领域
1.本发明属于输电线路融冰技术领域，具体涉及一种基于opgw通信的地线融冰操作一键顺控系统。


背景技术：

2.直流分段融冰法通常应用于220kv及以上交直流输电线路的导地线除冰工作，使用时，先将需要融冰的导线或者地线分段作为负载与变电站内的直流融冰装置构成回路，再通过直流融冰装置输出电流，施加于线路上，使其发热融化冰雪。不同于导线通过变电站内少数开关的切换即可快速与直流融冰装置构成回路，地线需要在线路上使用地线融冰自动接线装置与导线进行短接构成回路，如遇到两侧地线型号不同的情况，往往还需要使用自动选相刀闸对地线进行选择，从而实现两条不同地线的独立融冰。
3.如上所述的地线融冰操作所涉及的主要设备有变电站内的直流融冰装置、母线接入刀闸、母线接地刀闸等，以及安装于输电线路铁塔上的地线融冰自动接线装置、自动选相刀闸和融冰接地刀闸等，开关的种类众多，且变电侧和线路侧在以往的操作中相互独立，彼此的关联操作需要通过电话联系来确认，效率极低。
4.同时在以往的开关设备操作中，仅有变电站的开关可以通过在控制室的操作主机上进行远控操作，铁塔上的各开关操作需要工作人员跋山涉水至安装位置进行接线后操作，部分刀闸的操作还需要上塔，不仅工作时间长，而且还存在人身风险。国内已有相关研究机构对地线融冰自动接线装置进行远程控制的研究，但是仅此一项开关设备实现远控并不能解决铁塔上其他设备的操作问题。且目前采用的远程控制方案还只是停留在无线传输阶段，其安全性不如独立的物理链路高，为此我们提出一种基于opgw通信的地线融冰操作一键顺控系统来解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于opgw通信的地线融冰操作一键顺控系统，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种基于opgw通信的地线融冰操作一键顺控系统，包括两个铁塔和变电站，在两个铁塔之间架设有opgw地线、普通地线、a导线和b导线；
8.在两个铁塔中间一侧分别固定安装有地线融冰自动接线装置，两个铁塔一侧的底部分别安装有自动选相刀闸和塔侧接地刀闸，在两个铁塔底部分别安装控制机柜和光伏组件，每个铁塔上的地线融冰自动接线装置、自动选相刀闸和塔侧接地刀闸依次连接；
9.其中两个塔侧接地刀闸分别接地，两个地线融冰自动接线装置分别连接a导线和b导线，两个自动选相刀闸的两侧分别连接opgw地线和普通地线，opgw地线分段点分离出的光纤分别通过光纤接头盒连接控制机柜，控制机柜连接光伏组件，通过光伏组件对控制机柜进行供电，其中每个铁塔上的地线融冰自动接线装置、自动选相刀闸和塔侧接地刀闸的
开闸合闸信号传输到控制机柜；
10.变电站内安装有控制主机和直流融冰装置，直流融冰装置的一端依次连接母线接入刀闸和a导线，另一端依次连接母线接入刀闸和b导线，a导线和b导线还分别连接有母线接地刀闸，母线接地刀闸另一端接地，opgw地线另一端分离出的光纤通过光纤接头盒连接i/o装置，再连接到控制主机，其中i/o装置通过控制线缆连接站内的母线接地刀闸和母线接入刀闸；
11.在控制主机上设置有“一键恢复”键、“运行检修”键、“opgw地线一键通流”键和“普通地线一键通流”键。
12.优选的，两座铁塔上的地线融冰自动接线装置通过合闸或者分闸动作分别与a导线和b导线实现电气连接或断开，自动选相刀闸包含有两组刀闸，并且两组刀闸在相靠近的一侧通过电缆实现电气连接，该电缆中间位置设置固定连接点，通过固定连接点安装有另一条电缆分别连接地线融冰自动接线装置和塔侧接地刀闸，自动选相刀闸两组刀闸在相远离的一侧分别通过电缆接到opgw地线和普通地线。
13.优选的，所述控制机柜包含通信模块，主控模块、电源管理模块和储能电池，通信模块、主控模块、电源管理模块和储能电池依次连接；
14.所述通信模块有接口连接opgw分离出的光纤，用于接收变电站内控制主机发出的指令，主控模块用于对接和控制地线融冰自动接线装置、自动选相刀闸和塔侧接地刀闸，同时完成对地线融冰自动接线装置、自动选相刀闸和塔侧接地刀闸的状态检测，并将开关的状态信息传送给通信模块，再由通信模块传送到变电站，电源管理模块将光伏组件产生的能量转化为供自身使用的电能，并将剩余电量储存至储能电池中作为备用。
15.优选的，输电线路通电前的备用模式下，自动选相刀闸的两侧刀闸和塔侧接地刀闸合闸，母线接入刀闸、母线接地刀闸和地线融冰自动接线装置分闸；
[0016]“运行检修”键控制母线接地刀闸的开闸和合闸；“opgw地线一键通流”键依次控制变电站内母线接地刀闸合闸，铁塔一的塔侧接地刀闸分闸，自动选相刀闸与普通地线连接一侧分闸，地线融冰自动接线装置合闸，之后进行铁塔二塔侧接地刀闸分闸，自动选相刀闸与普通地线连接一侧分闸，地线融冰自动接线装置合闸，再进行变电站母线接入刀闸的合闸，随后将母线接地刀闸分闸；
[0017]“普通地线一键通流”键依次控制变电站内母线接地刀闸合闸，铁塔一的塔侧接地刀闸分闸，自动选相刀闸与opgw地线连接一侧分闸，地线融冰自动接线装置合闸，之后进行铁塔二塔侧接地刀闸分闸，自动选相刀闸与opgw地线连接一侧分闸，地线融冰自动接线装置合闸，再进行变电站母线接入刀闸的合闸，随后将母线接地刀闸分闸；
[0018]“一键恢复”键依次控制母线接入刀闸分闸，再进行铁塔一的地线融冰自动接线装置分闸，自动选相刀闸两侧合闸，塔侧接地刀闸合闸，之后进行铁塔二的地线融冰自动接线装置分闸，自动选相刀闸两侧合闸，塔侧接地刀闸合闸。
[0019]
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种基于opgw通信的地线融冰操作一键顺控系统，与现有技术相比，具有以下优点：
[0020]
本发明实现了输电线路地线融冰全过程的一键顺控操作，提高了地线融冰的效率；变电站和输电铁塔地线融冰设备的数据互通，提高地线融冰操作过程的可靠性；
[0021]
本发明改变了以往需要人员提前至铁塔下进行设备操作的方式，且融冰时无需人
员在铁塔下留守，节省了人力和物力；使用opgw光缆作为通信通道，既解决了安全性问题，又保障了通信的稳定性。
[0022]
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0023]
图1为本发明的结构示意图；
[0024]
图2为本发明的控制机柜内部结构示意图；
[0025]
图3为本发明的一次原理图；
[0026]
图4为本发明的opgw地线一键通流操作执行流程图；
[0027]
图5为本发明的普通地线一键通流操作执行流程图；
[0028]
图6为本发明的一键恢复操作执行流程图。
[0029]
图中：1、opgw地线；2、普通地线；3、a导线；4、b导线；5、地线融冰自动接线装置；6、自动选相刀闸；7、塔侧接地刀闸；8、光纤接头盒；9、控制机柜；10、光伏组件；11、母线接地刀闸；12、母线接入刀闸；13、直流融冰装置；14、i/o装置；15、控制主机；901、通信模块；902、主控模块；903、电源管理模块；904、储能电池。
具体实施方式
[0030]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]
本发明提供了如图1-6所示的实施例：
[0032]
如图1所示，本发明的一种基于opgw通信的地线融冰操作一键顺控系统，在需要分段融冰的opgw地线1和普通地线2两侧的铁塔上安装地线融冰自动接线装置5、自动选相刀闸6、塔侧接地刀闸7等开关设备和光纤接头盒8,铁塔下布置控制机柜9,并通过就地安装的光伏组件10进行供电。控制机柜9通过有线或者无线的方式与铁塔上安装的开关设备连接。变电站内布置另一套光纤接头盒8、母线接地刀闸11、母线接入刀闸12、直流融冰装置13、i/o装置14和控制主机15，i/o装置14通过控制线缆连接站内的母线接地刀闸11和母线接入刀闸12，再通过以太网连接到控制主机15。opgw地线1分别在铁塔和变电站两侧进行光电分离，分离出的光纤分别连接控制机柜9和i/o装置14。工作人员通过在控制主机15上的操作平台即可完成opgw地线1和普通地线2与a导线3和b导线4的短接和分段融冰。
[0033]
如图1，3所示，两座铁塔上的地线融冰自动接线装置5通过合闸或者分闸动作分别与a导线3和b导线4实现电气连接或断开，自动选相刀闸6包含有两组刀闸，并且两组刀闸在相靠近的一侧通过电缆实现电气连接，此电缆中间位置有一固定连接点，通过固定连接点安装有另一条电缆分别连接地线融冰自动接线装置5和塔侧接地刀闸7。自动选相刀闸6两组刀闸在相远离的一侧分别通过电缆接到opgw地线1和普通地线2。
[0034]
如图2所示，控制机柜9包含通信模块901，主控模块902、电源管理模块903和储能电池904。通信模块901有接口连接opgw分离出的光纤，用于接收变电站内控制主机15发出的指令，主控模块902用于对接和控制地线融冰自动接线装置5、自动选相刀闸6、塔侧接地刀闸7等开关设备，同时完成对所述开关设备的状态检测，并将开关的状态信息传送给通信模块901，再由通信模块901传送到变电站，电源管理模块903将光伏组件10产生的能量转化为供自身使用的电能，并将剩余电量储存至储能电池904中作为备用。
[0035]
如图3所示，基于opgw通信的地线融冰一键顺控系统，通过控制主机15搭载的操作平台可切换线路状态成如下几种模式：
[0036]
模式一：输电线路通电前的备用模式。在该模式下，a导线和b导线空载，opgw地线和普通地线接地。两处铁塔上的地线融冰自动接线装置kj1和kj2处于分闸状态，自动选相刀闸kx1-1、kx1-2、kx2-1、kx2-2处于合闸状态，塔侧接地刀闸kt1和kt2处于合闸状态，变电站内母线接地刀闸km1和km2处于分闸状态，母线接入刀闸kr1和kr2处于分闸状态。
[0037]
模式二：输电线路运行检修模式。在该模式下，a导线和b导线空载且接地，opgw地线和普通地线接地。除km1和km2处于合闸状态之外，其余开关状态与模式一相同。
[0038]
模式三：opgw地线融冰模式。在该模式下，a导线和b导线成为opgw融冰回路的一部分，a导线、b导线和opgw地线带融冰电压，普通地线空载且未接地。地线融冰自动接线装置kj1和kj2处于合闸状态，自动选相刀闸kx1-1和kx2-1处于合闸状态，kx1-2和kx2-2处于分闸状态，塔侧接地刀闸kt1和kt2处于分闸状态，母线接地刀闸km1和km2处于分闸状态，母线接入刀闸kr1和kr2处于合闸状态，直流融冰装置接入opgw融冰回路，输出融冰电流。
[0039]
模式四：普通地线融冰模式。在该模式下，a导线和b导线成为普通地线融冰回路的一部分，a导线、b导线和普通地线带融冰电压，opgw地线不带电且未接地。地线融冰自动接线装置kj1和kj2处于合闸状态，自动选相刀闸kx1-1和kx2-1处于分闸状态，kx1-2和kx2-2处于合闸状态，塔侧接地刀闸kt1和kt2处于分闸状态，母线接地刀闸km1和km2处于分闸状态，母线接入刀闸kr1和kr2处于合闸状态，直流融冰装置接入普通地线融冰回路，输出融冰电流。
[0040]
基于opgw通信的地线融冰一键顺控系统，其操作方式分为一键通流操作、一键恢复操作和分步操作。
[0041]
如图3，4，5所示，一键通流操作是通过一键操作将线路状态从模式一切换成模式三或从模式一切换成模式四，其连续动作的执行流程如下：在操作人员点击“opgw地线(或普通地线)一键通流”之后，变电站内母线接地刀闸km1和km2合闸，再进行铁塔1的开关设备的动作，即塔侧接地刀闸kt1分闸
→
自动选相刀闸kx1-1(普通地线融冰时为kx1-2)合闸
→
kx1-2(普通地线融冰时为kx1-1)分闸
→
地线融冰自动接线装置kj1合闸，之后进行铁塔2的开关设备的动作，即塔侧接地刀闸kt2分闸
→
自动选相刀闸kx2-1(普通地线融冰时为kx2-2)合闸
→
kx2-2(普通地线融冰时为kx2-1)分闸
→
地线融冰自动接线装置kj2合闸，再进行变电站母线接入刀闸kr1和kr2的合闸动作，随后将母线接地刀闸km1和km2分闸，此时构成了opgw地线(或普通地线)的融冰回路，直流融冰装置开始输出电流。
[0042]
如图3、图6所示，一键恢复操作是通过一键操作将线路状态从模式三切换成模式一或从模式四切换成模式一的操作方式，其执行流程如下：在操作人员点击“一键恢复”之后，变电站内直流融冰装置停止输出电流，母线接入刀闸kr1和kr2分闸，再进行铁塔1的开
关设备的动作，即地线融冰自动接线装置kj1分闸
→
自动选相刀闸kx1-1合闸
→
kx1-2合闸
→
塔侧接地刀闸kt1合闸，之后进行铁塔2的开关设备的动作，即地线融冰自动接线装置kj2分闸
→
自动选相刀闸kx2-1合闸
→
kx2-2合闸
→
塔侧接地刀闸kt2合闸，上述动作完成后，即可进行正常的输电工作。
[0043]
如图1所示，基于opgw通信的地线融冰一键顺控系统，所述的分步操作是指对地线融冰自动接线装置5、自动选相刀闸6、塔侧接地刀闸7、母线接地刀闸11、母线接入刀闸12、直流融冰装置13等独立进行分闸或合闸操作，采用分步操作可按照一键通流操作或一键恢复操作的顺序逐次控制上述设备，进行地线融冰或者融冰后的地线恢复，也可在模式一的基础上控制母线接地刀闸km1和km2合闸，使线路状态切换成模式二，进入运行检修状态，按“运行检修”键将线路从模式一切换到模式二，检修完成后再按“运行检修”键切换回模式一。
[0044]
本发明利用opgw连接变电站和输电线路进行地线融冰的一键顺控操作是技术方案的关键点。其中输电线路地线融冰一键顺控系统的整体布置方式、地线融冰一键顺控系统的一键通流操作、一键恢复操作和分步操作方式、使用地线融冰一键顺控系统进行线路状态不同模式切换的方法以及opgw光缆在本系统中的使用，都是本发明与其他技术方案构思与结构不同的地方。
[0045]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。