配電自動化遙信正確率的影響因素及改進措施

咸日常，周明旺，尹延凱，武　鋼，呂東飛（.山東理工大學電氣與電子工程學院，山東　淄博　55000；.國網山東省電力公司濟南供電公司，濟南　500；.國網山東省電力公司淄博供電公司，山東　淄博　5506）

配電自動化遙信正確率的影響因素及改進措施

咸日常1，周明旺1，尹延凱1，武鋼2，呂東飛3
（1.山東理工大學電氣與電子工程學院，山東淄博255000；2.國網山東省電力公司濟南供電公司，濟南250012；3.國網山東省電力公司淄博供電公司，山東淄博255062）

遙信信號能夠反映配電設備的運行狀態，其信號質量直接決定調度員對設備運行狀況的判斷，在配電自動化中具有極其重要的作用。針對A地區配電自動化遙信正確率指標持續低下，從丟失SOE（時間順序記錄）變位記錄和SOE超時兩個方面進行分析，探究設備、通信等對遙信正確率的影響，結合A地區實際狀況，提出相應的解決方法及改進措施。關鍵詞：遙信正確率；SOE變位；超時；通信

0　引言

隨著智能配電網的發展和自動化水平的不斷提高，終端功能由原來的“二遙”發展到“三遙”、“四遙”，其中遙信是配電自動化終端最基本的功能之一。遙信信息是配電網故障診斷的最基礎數據［1-2］，反映變電站及各線路所有電氣設備的實際運行狀態，能夠測量變壓器內部故障綜合信號、開關位置信號、通信設備運行狀態信號、保護裝置的動作信號和調壓變壓器抽頭位置信號等［3］。

在配電自動化系統中，當開關發生變位時，配電終端將采集到的遙信變位信息，按通信規約打包成變位遙信報文，優先通過通信網絡傳送到達配電主站。同時，配電終端會自動記錄變位的時間、原因，形成SOE記錄，隨后傳送至主站，便于事后分析，上送時間相對遙信信號較慢。當開關觸點接觸不良或者配電終端的測控裝置發生故障時，會造成信號抖動和誤發。配電通信網絡分為有線通信和無線通信，有線通信是以光纖為主，光纖通信質量高、速度快、誤碼率低，當通信線路發生故障時，易出現信號延時或者丟失；無線通信主要是利用2G網絡，特別是偏遠地區的通信質量不穩定、速度慢，信號較弱時，容易使信號延時甚至丟失。

針對上述遙信問題，文獻［4］和文獻［5］介紹了利用軟件去抖動的方法，保證SOE記錄的精確性；文獻［6］詳細說明了遙信誤發的原因，提出了利用雙觸點采集、軟件去抖和工藝隔離三種減少遙信誤發的有效措施；文獻［7］和文獻［8］分析造成遙信誤動作的原因，并提出提高遙信動作正確率的措施。基于以上提高遙信正確率的方法，根據國家電網公司考核配電自動化指標規則，從造成SOE丟失和SOE記錄與遙信記錄時差過大的相關因素進行分析，找出應對措施，從根本上解決遙信問題，以提高配電自動化遙信正確率的指標水平。

1　A地區配電自動化遙信正確率統計

A地區配網現狀。A地區年直供電量約300億kWh。其配電網10 kV線路有1 093條，總長度為8 397 km，環網柜872臺，柱上開關7 718臺，公用變壓器數量8 494臺，容量3 169MVA；專用變壓器21 911臺，容量7 962MVA。終端總數為6 544臺，包括DTU（站所終端）369臺、集中型柱上FTU（饋線終端）337臺、電壓型柱上FTU 967臺、以及分界FTU 4871臺。其中，DTU和集中型柱上FTU使用光纖通信，電壓型柱上FTU、分界FTU均使用無線通信。以運行時間統計各類終端數量，如表1所示。

表1　不同運行時間的各類終端數量　　臺

遙信動作分析。2015-04-06至2015-06-30時段內，A市遙信正確率為60.20%，遙信動作次數為1 525次，丟失遙信動作15次，遙信動作正確次數為927次。其中，丟失SOE的遙信變位250次，占16.23%；由于遙信丟失或時標錯誤，導致主站顯示SOE超時記錄348次，占22.60%。可見，影響遙信正確率的主要因素是丟失SOE的遙信變位記錄和SOE超時，欲提高遙信正確率，首先要解決這兩個問題。同時，遙信質量也影響著配電自動化的其他指標，因此，解決遙信的問題刻不容緩。

2　影響遙信正確率原因分析

影響遙信正確率的因素較多，主要分為丟失SOE遙信變位記錄和SOE超時兩大類。

2.1丟失SOE遙信變位

根據離線數據中的遙信變位表（PDS_Res_yx_bw）和遙信SOE記錄表（PDS_Res_yx_soe）將每個設備的變位記錄進行匹配，如果只有遙信變位，沒有遙信SOE記錄，則記錄為SOE丟失。A地區SOE信號丟失的主要原因及比例如表2所示。

表2 SOE丟失原因

電壓型分段控制器動作程序版本太低。丟失SOE遙信變位記錄共有250次，電壓型FTU（饋線終端）有126次，占丟失SOE遙信變位的50.40%，是造成SOE丟失的主要原因。電壓型分段控制器程序版本太低，不具備SOE補傳功能，會造成長時間停電后再來電時SOE丟失。例如，5月7日，某10 kV線路因臨時停電，造成該條線路電壓型開關全部失電，恢復送電后，由于電壓型分段控制器程序版本是V4.7，來電的遙信信號立即上傳主站，而后產生成的SOE卻沒有上傳，造成主站有遙信變位記錄，無SOE記錄。

通信不穩定。遙信信號先從分站遙信接點至采集裝置，然后經傳輸通道送至主站，通過解碼，轉化為與之對應的信息在調度主站上顯示。信號不穩定，容易造成SOE丟失，如某廠生產的終端設備連續送3次后，無論主站是否收到，自動拋棄。如果傳輸通道質量出現問題，會造成遙信誤動或拒動，特別是在強對流天氣、雷雨較多的季節，線路出現故障的概率增加，遙信量也會增多，傳送較慢的信號還未顯示就被過濾掉；通道誤碼，前置機接收的報文會發生變化［9］。

終端供電的電源容量不足。A地區采用超級電容給終端供電，安裝在室外，所處運行環境惡劣，隨著運行時間變長，供電能力逐漸下降。超級電容具有充放電快的特征，當電壓型開關分閘后電容儲能很快消失，合閘時裝置失電仍未啟動，沒有產生SOE，待裝置啟動后與主站通信連接后只上傳開關變位信息，無SOE上送。該事件在長時間停電時發生。5月8日52號變電站出現17條丟失SOE記錄，如表3所示，嚴重影響總體遙信指標在。原因是52號變電站停電，造成多條線路電壓型開關全部失電，分閘遙信應該正確，由于沒有足夠儲能電源，RTU停運，無線通信中斷，在逐級合閘送電時，RTU未啟動，沒有產生SOE，通信建立后只上報遙信變位信息，造成SOE丟失。尤其是部分廠家的分界開關，其內置超級電容的容量僅能維持10 s左右，不足以使生成的SOE上傳至主站。

表3　52號變電站停電記錄

RTU（遠動終端）本體故障。A地區裝備的RTU數字監控單元中遙信配置為64路，如果遙信的信息量大于64路則不能上傳，出現遙信漏報。例如15號變電站，其遙信的信息量比較大，而在RTU的柜內10 kV重合閘信息卻沒有接線的位置，使線路的重合閘裝置發生動作時，主站沒有提示信息，造成遙信拒動［9］。

輔助接點接觸不良。配電網中大部分裝置安裝在在室外，比如柱上FTU、斷路器、分界開關、負荷開關等，所處環境較惡劣，輔助接點容易臟污和表面氧化導致接觸不良。此外，開關動作頻繁，長時間后輔助接點機械傳動部分產生間隙使其接觸不良，從而引起遙信拒動或誤動［10-11］。此種類型發生在運行時間較長的設備中［12］。

2.2SOE超時

根據離線數據中的遙信變位表（PDS_Res_yx_bw）和遙信SOE記錄表（PDS_Res_yx_soe）將每個設備的變位記錄進行匹配，兩個信號的時標相差15 s以上，系統認為SOE信號超時。A地區SOE超時各因素數量統計如表4所示。

表4 SOE超時原因

通信不穩定。SOE超時統計總數為348條，其中使用無線通信有323條，占總SOE超時記錄的92.8%。使用無線通信終端造成SOE超時部分，約有90%多發生在城市郊區、農村以及山區等偏遠地區。上述地區，無線信號較弱，SOE和變位信息傳輸延時，導致時間差大于15 s，造成SOE超時。

主站與遠動終端時間不同步。在SOE超時記錄中，出現事件記錄時間比SOE事件早和事件記錄時間比SOE時間晚15 s以上的現象，主要原因是主站與終端時間不同步。通常主站與終端每24 h校時一次，在此期間，如果線路停電使終端失電，有些終端運行時間較長，其內部的自守時特性出現故障，造成主站與遠動終端的時間不同步，使得遙信變位時間比主站接收SOE時間晚，出現時差負數但數值不大情況。如表5所示，196號變電站第82號線路的15號終端，SOE較主站記錄時延出現-3 s。

表5　82號線15號終端SOE超時記錄

配對錯誤。配對錯誤基本屬于遙信丟失，SOE正常的情況，二者無法配對的問題。而在統計中，一般把配對錯誤歸入到SOE信號超時記錄。由于系統軟件出現故障，使得主站上一次的遙信事件記錄與下一次的SOE記錄配對，計算結果達到1 000～10 000 s。該事件發生在長時間停電之后重新恢復送電中。如表6所示，根據統計所記錄的SOE超時過長的相關信息。

表6　因配對錯誤造成SOE超時

強電磁干擾。強電磁干擾多存在于變電站中，干擾信號一旦進入遙信回路中容易使裝置遙信輸入回路短時變位，出現信號抖動。如果短時間頻繁抖動時，因通信質量不高，變位遙信可能丟失，導致二者無法匹配。因為強電磁干擾隨時可能發生，所以裝置需進行濾波處理［13］。

3　解決措施

設備方面。改造終端電源，增大電容電池的容量或配置后備電源，支持足夠的供電容量和時間；改造RTU，對RTU進行綜合自動化改造，提高其遠動信號的傳輸能力；對現有RTU進行擴容改造，增加遙信信息量［9-14］；更改主站與終端校時周期，由于每次校時需要很大的內存，需主站服務器內存擴容之后根據現實情況合理的調整主站與終端的校時周期［15］，可由原來的每24 h調整到6 h或者2 h。

通信方面。通信質量直接關系到配電自動化的各項指標，無線通信終端，尤其是頻繁掉線、誤碼率高且信號不穩的站點，需更換GPRS模塊，或者由2G網絡升級為3G、4G網絡，保證無線通信的穩定性。使用光纖的通信終端，所用光纖本體質量符合要求且插頭沒有松動，保證正常通信。

維護方面。升級電壓型分段控制器動作的程序［16］，把電壓型分段控制器由V4.7版本的程序升級到V4.8或者V4.9，可以解決因長時間停電造成的SOE記錄丟失的問題；維修或者更換接觸不良的接點；加強運行維護管理。當調度發現異常時，及時通知所屬單位進行分析并處理。

4　實驗驗證

升級電壓型分段控制器的程序。做線路短時停電和長時間停電后來電變位測試實驗，在同一設備上，分別利用V4.7、V4.8、V4.9進行測試。通過大量的實驗數據分析得出：在停電后再來電，電壓型分段控制器為V4.7的版本很容易出現丟失SOE的現象，V4.8及以上版本的程序沒有出現SOE丟失。因此，通過逐步升級電壓型分段控制器的程序，可解決大部分線路停電后再來電時主站丟失SOE的問題。2015-06-06，87號線電壓型分段控制器動作的程序均升級到V4.8，6月8、9日兩天停電后進行了驗證，如圖1所示2015-06-08，87號線停送電產生的遙信信息，可知升級之后沒有發生SOE丟失。

圖1　87號線路停送電產生的遙信信息

增加信號強度，保證通信正常。通過實驗，如圖2所示終端通信正常時開關發生變位，不會丟失SOE信息。如圖3所示通信短時間斷開（通過拔通信插頭模擬）的情況下，控制器仍然向外發送報文，此時通道已沒有，SOE丟失（黃色部分）。即如果某站點通信不穩定，發生變位時通信短時間中斷會造成SOE丟失。此外，通過干擾信號使信號變得微弱，也會出現SOE超時現象。因此，在以無線通信為主的非城區，增加信號強度保證其通信的穩定性，可以在很大程度上解決SOE信號丟失及超時的問題。

圖2　通信正常時的變位測試

增大電源容量或配套后備電源。通過做大量的終端未接入及接入后備電源變位實驗可知，線路斷電后，終端未接入后備電源出現SOE丟失，接入后備電源無SOE丟失。這是因為終端有后備電源，使得生成的SOE有足夠的時間傳向主站。所以，可以適當增加電源容量，以減少因失電帶來的SOE丟失。

圖3　通信中斷時的變位測試

5　結語

根據現實條件按上述措施進行整改，A地區的遙信正確率有了很大的改善。在2015年7月份遙信統計中，遙信動作次數為792次，丟失遙信動作0次，丟失SOE記錄10次，SOE超時記錄14次，遙信動作正確次數為768次，遙信正確率達到96.97%，達到預期目標。

此次整改，雖然遙信正確率得到了顯著的提升，但仍存在一些不足，有些地區仍然出現SOE丟失以及SOE超時的現象。這是由于無線通信占有很大比重，尤其是在偏遠的山區和農村，3G網絡未普及，無線通信不穩定。此外，夏季強對流天氣比較多，雷電頻繁，造成線路終端遭到雷擊的概率增加，使其遭到損壞，也是影響遙信正確率的原因。總之，希望根據A地區出現的遙信問題及解決措施為其他地區提高遙信正確率提供一定的參考。

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Influential Factors and Im provement M easures of the Distribution Automation Remote Communication Accuracy

XIAN Richang1，ZHOU Mingwang1，YIN Yankai1，WU Gang2，LV Dongfei3
（1.School of Electrical and Electronic Engineering of Shandong University of Technology，Zibo 255000，China；2.State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250012，China；3.State Grid Zibo Power Supply Company，Zibo 255062，China）

The telesignalisation can reflect the running state of the distribution equipment，those signal quality directly determines the judgment to the equipment operation condition，and plays an important role in the distribution automation. Aiming at the persistent low accuracy of the telesignalisation in the A area，from the displacement records and the time-out of sequence of event（SOE），effects of the equipment and communication on the telesignalisation accuracy are explored.Combining with practical situation in the A area，corresponding solutions and measures are put forward.

remote signal accuracy；SOE displacement；overtime；communication

TM764.2

A

1007－9904（2016）04－0029－05

2015-11-21

咸日常（1965），男，高級工程師，研究方向為電力系統及其自動化、電力變壓器的運行與維護等。