湖北配電自動化運行指標綜合管控平臺設計

楊志淳,沈 煜，楊 帆，張 俊，周志強，陶 杰，薛 杰

（1.國網湖北省電力公司電力科學研究院,湖北 武漢 430077；2.國網湖北省電力公司，湖北 武漢 430077；3.湖北華中電力科技開發有限責任公司，湖北 武漢 430077）

0 引言

配電自動化實用化指標是國網公司對各省、各地市公司配電自動化運行情況進行考核的主要手段和重要依據[1-3]。當前國網湖北省電力公司在獲取各地市公司配電自動化運行指標主要依靠人工報送，一方面指標的真實性難以保證，另一方面也無法及時準確掌握各地市公司配電自動化確切運行狀態，不便于及時采取針對性的運維措施，難以進一步提升全省配電自動化運行水平。

目前湖北省已有武漢、鄂州、宜昌、咸寧開展了配電自動化建設與應用，按照《國家電網公司“十三五”配電自動化建設實施意見》要求，至2020年湖北省將實現配電自動化全覆蓋。為進一步提升湖北公司配電自動化實用化水平，發揮配電自動化建設成效，夯實配電自動化支撐全省配網運檢管控精益化能力提升的目標定位，亟需建設配電自動化運行指標綜合管控平臺。

文章結合湖北配電自動化建設應用需求，設計開發了配電自動化運行指標綜合管控平臺，匯集所轄各地市公司的配電自動化系統運行指標數據，通過監視各地市供電公司配電自動化系統運行情況，統計、分析運行指標，督促各地市公司及時消除配電自動化缺陷，提高配電自動化運行水平，促進配電生產過程精益化管理。

1 系統架構

平臺實行“兩級部署、集中應用”方式，如圖1所示。一級部署于省電科院，主要實現對各地市配電自動化系統運行指標的在線監測、評價與分析；二級部署于各地市公司，主要實現對配電自動化靜態數據、動態數據的獲取以及配電自動化實用化指標的本地計算。基于國網公司配電自動化相關標準，配電自動化運行指標主要從在線監測指標與統計分析指標2個維度，針對主站在線情況、終端在線情況、遙控使用情況、故障處理情況等指標進行評價分析。

圖1 平臺總體架構圖Fig.1 Platform overall architecture diagram

1.1 平臺邏輯架構

配電自動化運行指標綜合管控平臺在邏輯上分為接口層、網絡層、數據層和應用層。

接口層是配電自動化運行指標綜合管控平臺的信息底層，主要負責配電自動化系統生產控制大區的靜態數據和動態數據通過正反向物理隔離裝置進行鏡像至管理信息大區。

網絡層是將地市公司管理信息大區中的配電自動化靜態數據和動態數據傳送至配電自動化運行指標綜合管控平臺數據層的通信紐帶，以國網公司企業內網為信息交互提供鏈路基礎。

數據層負責管理配電自動化的數據存儲、處理工作，上送的數據、統計的指標、各地市、省、國網相關指標的匯總計算。

應用層主要提供配電自動化運行指標綜合管控平臺過程中所需的服務功能，實現配電自動化建設規模檢測、在線監測、指標評價等功能模塊。

1.2 數據架構

數據架構是實現平臺實現功能的關鍵環節，平臺數據主要包括靜態數據和動態數據。靜態數據主要包括配電自動化系統內正式交由調度人員進行監控的變電站、饋線、通道、終端、開關設備等全部設備的信息。動態數據主要包括配電自動化系統要實時傳輸包括終端投退、遙控命令、開關變位遙信、SOE、饋線自動化過程等相關動態數據，平臺數據架構如圖2所示。

圖2 平臺數據架構圖Fig.2 Platform data architecture diagram

1.3 功能架構

平臺功能架構主要從系統功能設計方面對配電自動化運行指標綜合管控平臺進行分類，通過建設概況、在線監測、指標評價等來分類，并為下面各 層次的設計提供功能劃分，平臺功能架構見圖3。

圖3 平臺功能架構圖Fig.3 Platform function architecture diagram

1.4 部署架構

計算配電自動化運行指標所需的終端信息表、遙控操作信息表、遙信變位信息表、通信SOE信息表等，由配電自動化系統歷史數據庫同步鏡像至運行指標評價分析系統的鏡像數據庫（布置于安全I區），再由接口服務器分析提取所需要數據并穿越正向隔離裝置轉發到安全Ⅲ區，然后由配電自動化運行指標綜合管控平臺接收后保存到源數據庫。

配電自動化運行指標綜合管控平臺在接收數據的同時，根據各項指標計算公式在本地完成各種指標的計算，結果保存在本地源數據庫中，并通過企業內網進行查詢以及WEB發布等，平臺部署架構如圖4所示。

圖4 平臺部署架構圖Fig.4 Platform deployment architecture diagram

2 系統應用功能開發

2.1 配電自動化建設規模監測模塊

配電自動化建設規模監測模塊是基于全省已建、在建的配電自動化主站、終端等數量和規模，提供實時的監測統計，宏觀反映國網湖北省電力公司系統內配電自動化系統的建設規模、自動化程度以及項目進程，實現對配電自動化項目的管控功能。

建設規模監測模塊從功能上劃分為主站投運統計、線路投運統計、終端投運統計、線路覆蓋率統計、終端分類統計以及項目進程管控等功能。其中主站投運統計主要是指配電自動化主站硬件安裝完畢，軟件調試完成且功能和性能滿足相應技術規范要求的數量；線路投運統計是指已實施了配電自動化建設或改造，至少一個站點可實現遠傳“二遙”功能（僅配置一組遠傳型故障指示器為最低要求）；終端投運統計以及終端分類統計是指所有安裝、投運的FTU、DTU以及故障指示器數量并按照類型劃分；線路覆蓋率統計則是根據《國家電網公司“十三五”配電自動化建設實施意見》相關要求[4-5]，按照2017～2020年的配電自動化覆蓋率為考核對象以PMS2.0中“大饋線”作為統計依據進行統計分析；項目進程管控主要用于項目關鍵節點的展示，方便用戶對所統計區域范圍內相關項目的進展情況的管控。

2.2 配電自動化在線監測模塊

配電自動化在線監測模塊主要實現對配電自動化運行指標的監控，通過對指標的監控分析，并針對性制定運維策略，提高配電自動化實用化水平。配電自動化在線監測模塊從功能上劃分為配電自動化運行指標監測、FA事件統計分析等功能，此模塊是整個平臺的核心關鍵所在。下一步可結合新第一代配電自動化主站功能實施對大量掉線報警、大量抖動報警、頻繁投退報警等深化分析。

1）配電自動化運行指標監測

配電主站月平均運行率=

其中，配電終端設備停用時間包括通信中斷導致的配電終端不可用時間和配電終端停用時間。

其中，計算公式中的考核期是指具有聯系完整運行記錄的運行時間，至少在3個月以上。

其中，遙控成功率是指配電終端在線且可用情況下的遙控成功率，預遙控命令下發返校成功但沒有下發正式執行的遙控命令的情況不統計在內。

遙信動作正確率=

其中，遙信動作正確率是指開關操作和事故情況下的遙信變位正確率。

上述五個指標是國網公司截止在2017年3月份對配電自動化進行實用化考核的主要參量，隨著配電自動化進程的持續推進，2017年4月以后國網公司將實施新的考核方法，即將以前的指標考核方法進行取舍和整合，但現有的指標計算方式不變，新的考核指標可在原有的考核指標方法的基礎上稍加調整即可適應，當前配電自動化運行指標主要集中在以下指標。

2）FA事件統計分析

饋線自動化（FA）是根據配電網故障發生的位置、類型而定位、隔離并恢復非故障區間供電的一種故障處理策略和動作邏輯[6-8]。當前湖北省已實施的饋線自動化區域主要采用半自動集中式饋線自動化。根據《國網運檢部關于做好“十三五”配電自動化建設應用工作的通知》要求，就地型饋線自動化將成為未來湖北配電自動化的重點發展方向。同時隨著高端敏感用戶對供電可靠性、電能質量的要求的提高，要求配電自動化能盡快隔離、恢復供電，因此，在湖北部分區域（如東湖新技術開發區）試點實施智能分布式饋線自動化也未嘗不可。

由表3看出，爐內CO濃度在600～3 000 PPM范圍內變化，如果一氧化碳濃度低，則爐內煙氣氧化性氣氛較強。在CO允許范圍內(<3 500PPM)時，控制相對較高的CO濃度，降低爐內氧化性氣氛，即可以減少氮氧化合物的生成。

配電自動化在線監測模塊主要用于實現對配電自動化系統饋線自動化的展示，并為饋線自動化監管統計提供數據源主要包括三個指標：饋線自動化成功率、饋線自動化覆蓋率以及故障自動化判斷處理率。

其中，饋線自動化功能配置線路數既包括集中式配置的線路，也包括就地型配置的線路。

2.3 配電自動化指標評價模塊

配電自動化指標評價模塊是基于配電自動化在線監測模塊得出的各項指標進行統計，側重于指標的管理。配電自動化指標評價模塊從功能上劃分為指標定期統計、指標同比分析、指標環比分析、指標排名評價、省市綜合對比、指標發展趨勢等功能。隨著全省配電自動化的全面實施以及國網公司考核的要求，下一步配電自動化指標評價模塊將省公司管理配電自動化應用情況的重要手段。

2.4 系統管理模塊

系統管理模塊實現對用戶管理、地區管理、異常管理和硬件檢測等系統綜合維護的功能。該功能模塊是整個系統的輔助支撐模塊，提供系統常用數據信息的維護和管理功能。

用戶管理可對用戶信息進行操作，包括新增、查詢、查看和修改4項功能，實現當前平臺用戶信息的維護和管理；地區管理可以對已接入地區的管理信息進行查詢、修改，可以對未接入地區進行接入處理；異常管理功能可以查看總體異常信息，通過輸入單位名稱，選擇歷史數據時間段，可以查詢并顯示異常單位的異常描述及起止時間，實現對當前系統運行異常信息的查看以及異常歷史數據的查詢；硬件檢測功能是對運行的服務器的CPU、內存、硬盤等使用情況的監測。

3 配電自動化運行指標影響因素分析

結合湖北配電自動化運行經驗，對影響配電自動化運行指標的關鍵因素進行分析，便于及時處缺，制定針對性運維策略，從而提高配電自動化運行水平。

3.1 影響配電終端月平均在線率的因素

（1）終端自身故障：如終端軟件版本號未及時更新、終端軟件設置問題、終端死機、終端端口配置參數不正確、二次回路短路、終端硬件故障、取電回路故障、蓄電池功能或性能不滿足要求、DTU的波特率配置不正確等問題導致終端退出運行。

（2）通信問題：無線通信流量不足、無線終端遇到信號盲區、網口松動、光纖被挖斷、光衰過大、ONU失電、OLT業務中斷、終端IP配置沖突等問題導致數據通信不暢。

（3）環境因素：環境溫度過高導致終端、ONU板卡過熱死機或燒壞、凝露導致二次設備故障、自然或人為因素導致終端或通信設備損壞或失效。

3.2 影響遙信動作正確率的因素

（1）終端遙信誤報、漏報：二次線松動，接觸不良，導致電平狀態頻繁變化，例如：開關二次線未接，電平懸空，導致端子狀態不確定；開關上的分閘和合閘線接反；開關觸點松動或接線不牢固；輔助接點不對位；終端軟件版本問題；檢修試拉合開關等。

（2）通信：通信延時、通信信號不穩定、終端對時精度不滿足要求。

（3）配電主站側：終端檢修、調試時配電自動化主站未將該終端運行方式切換至檢修調試態，主站SOE與事件記錄不匹配。

3.3 影響遙控使用率的因素

（1）采用就地遙控，未通過配電自動化系統遠方遙控。（2）未經調度許可，現場人員自行操作。（3）開關設備檢修、調試時，配電自動化主站未將該終端運行方式切換至檢修調試態。

3.4 影響遙控成功率的因素

（1）通信故障：由于通信設備、通道等問題導致的通信中斷、遙控報文加密后終端無法辨識、載波通信速度較慢、終端對時偏差、數據傳輸的完整性和可靠性差等。

（2）終端自身故障：遙控分閘/合閘繼電器觸點粘連或接觸不良、電操機構卡澀及電機鏈條斷裂、遙控壓板及電機空開未投上；遙控板損壞導致遙控預置成功，執行失敗；電機功率不足，無法帶動操作機構；終端未接收到預置報文或返校不成功，導致預置超時；開關本體故障，手動、遠方遙控均無法成功；DTU開入/開出模塊故障；遙控回路二次線接頭松動；開關行程桿不到位；電源回路接觸不良等均會導致遙控不成功。

（3）配電自動化主站側故障：點表等參數配置錯誤、密鑰驗證錯誤等。

針對上述易引起配電自動化運行指標低的因素，建議：(1)進一步加強配電自動化設備檢測及質量監督；(2)全過程開展配電自動化設備倉庫調試；(3)深度開展配電自動化分系統調試，把好工程驗收環節；(4)強化配電自動化標準化建設；(5)加強配電自動化運維人員培訓，提高運維人員工作質效。通過上述工作的開展，全面提高配電自動化運行指標，提升湖北省公司在配電自動化運行考核中的指標排名。

4 結語

為提高湖北配電自動化建設應用水平，提升全省配電自動化考核指標，以“管控項目進度、挖掘薄弱環節、評價應用水平”為目標，設計開發了配電自動化運行指標綜合管控平臺，通過對配電自動化建設規模監測、應用過程檢測、運行指標檢測等手段，排查系統應用、運行薄弱環節以及影響配電自動化實用化指標的各方面因素，并提出針對性解決措施，為全省配電自動化指標管控及配電自動化實用化水平提升奠定了堅實基礎。

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