配網自動化終端智能檢測技術分析

國網冀北電力有限公司懷安縣供電分公司 王宇萌

引言

隨著配網的規模化建設，與終端檢測相關的工作項目更加復雜，不僅檢測項目較多，同時每個檢測項目待檢測的構件結構也更加精密[1]。常規的終端檢測項目包括外觀檢測、端口檢測、性能檢測，但由于電力資源的需求用戶較多，導致終端覆蓋范圍較廣，造成終端維護較大。

在經濟建設持續推進的產業發展背景下，大量的阻感負載與配網對接，對接后配網運行產生較多的諧波，此種諧波會造成傳輸的電壓畸變或負載不均衡，最終造成前端供電質量下降，對電力需求用戶與電網運行中的經濟獲取造成負面干預[2]。因此，有必要及時采取有效的措施，定期進行配網自動化終端的智能檢測，以此種方式，提高配網運行的穩定性與可持續性。

趙帥虎等[3]利用GIS 技術構建數學模型，通過協同建模的方式完成配電網自動化分布，以此提高電力設備綜合管理能力。但該方法在執行過程中需定時提交版本同步建模數據，因此在數據上傳過程中容易造成數據丟包。

何山[4]通過EPON 通信技術完成雙向通信模式，提高終端設備及配網運行參數的監控和處理能力，確保配網穩定運行。但在實際配網運行過程中，由于計算量較大、算法造成運算冗余，容易產生延時情況。所以目前相關此方面的研究在市場內仍略顯不足。

為提高終端智能檢測結果精度、降低檢測誤差，本文將結合早期研究成果，提出一種針對終端的智能檢測技術，開展配網自動化終端智能檢測技術的設計研究。使用電壓互感裝置，進行配網運行中電壓數據的采集，獲取配網自動化終端狀態量后，對接遠程通信端口，提供給信號傳輸信道。引進多調度協同操作程序，創建智能檢測執行指令，將檢測的結果傳輸到GPRS 網絡作為支撐，使用短信收發的方式進行信號的傳輸，實現對終端的智能檢測。通過有效地檢測，掌握配網在運行中的故障、異常與不足，從而為終端需求用戶供應更加高質量的電力資源與供電服務。

1 配網自動化終端智能檢測技術分析

配網實現自動化終端智能檢測，有利于提高配網自動化終端狀態量采集與遠程通信效果。選擇電壓互感裝置，采集配網的前端能量和功率等有效值，根據數值的特征完成電壓信號的集中處理，實現不同類型電壓信號的遠距離傳輸。

采用多調度協同操作程序，設定智能檢測執行指令，按照操作指示完成配網相關設備運行的自檢流程。通過智能化界面獲取人機交互的檢測結果，實現對配網自動化終端的智能檢測。配網自動化終端智能檢測技術，可優化配網負荷結果，提高檢測執行效率，增強終端維護和交互處理能力，確保配網安全穩定運行。

1.1 配網自動化終端狀態量采集與遠程通信

為了確保智能檢測工作的有序實施，需要在相關研究前完善智能終端的遠程通信網絡，并結合前端需求，做好終端的狀態量采集工作。為了滿足此方面需求，本文使用LCTV3.0-HYG100型號的電壓互感裝置進行配網運行中電壓數據的采集，此裝置的額定輸入電壓為220.0V，對應的額定運行頻率為50.0Hz，有效額定輸出電壓為0.5V。其中用于計量狀態量的芯片為ATT857770C，此芯片集成了二階段數，可通過對前端能量、功率等有效值的獲取，進行電壓信號的集中處理。

為了避免在信號處理過程中信息量的丟失，在預設的芯片上增設了一個可用于高精度識別信號的SPI 接口，此接口不僅可實現對信息量的獲取，同時也可實現前端與后端的實時通信，確保儀表參數在設備中的高效率傳遞[5]。在進行配網自動化終端運行狀態流量獲取時，所有參數信息均可通過接口錄入，并通過差分計量的方式傳輸給多個信道(圖1)。

圖1 配網自動化終端運行狀態量獲取原理

完成前端對配網自動化終端運行狀態量的獲取后，將信號傳輸信道與SIM300通信裝置中的GPRS模塊進行對接，GPRS 模塊可在配網用戶負荷分析和電壓信號的集中處理過程中提高算法的計算能力，提升電力資源需求用戶處理效能，同時也能有效減少配網運行過程中產生的諧波，降低電壓畸變或負載，確保配網前端供電質量。此通信裝置可實現在900.0MHz、1800.0MHz、1900.0MHz 三種頻率下運行，可提供給信號傳輸的信道共有10.0個，可實現對不同類型信號的遠距離傳輸，以此種方式提高數據傳輸計量的精度，降低電壓信號在累加傳輸中的誤差。

1.2 創建智能檢測執行指令

在完成配網自動化終端狀態量采集與遠程通信后，需要使用終端設備創建一個智能檢測指令，對不同類型信號的配網相關設備運行進行有效自檢，完成配網自動化終端狀態量的輸出。為了滿足此方面需求，引進多調度協同操作程序，對應的程序指令表達方式為μC/OS-II，此指令在運行中可最多管理64項任務，并在操作指令時提供前端信號存儲、管理等多種功能[6]。

創建指令的過程如下：使用前端控制器構成完整的支撐環境，在硬件環境的支撐下，開發μC/OS-II 指令運行程序→初始化處理程序內容與程序攜帶的相關引腳→初始化處理前端配網運行中的參數量→外圍設備參數信息初始化處理→配網相關設備的運行自檢（包括存儲器、校驗表、傳感器等）→創建一個智能化檢測指令→啟動配網多個終端的協同檢測任務→啟動GPS 遠程通信→狀態量獲取→狀態量識別→狀態量檢測→輸出狀態量。

按照上述方式進行智能檢測執行指令的創建，在此過程中應注意的是，創建檢測指令中的主程序在運行中可達成的功能或完成的操作，僅僅是實現多個變量的實時處理操作。要想確保指令在運行中可達到既定的效果，還需在完成上述相關處理后啟動程序內核，將配網的主動控制權交由操作端，以此種方式提高指令執行的檢測效率。

創建智能檢測執行指令可在配網相關設備的運行自檢過程中提高檢測效率，降低運行模式的識別時間和成本投入，有利于后續的人機交互檢測結果的傳輸，極大程度提高了遠程有效傳輸的安全性和有效性。

1.3 基于人機交互的檢測結果傳輸

智能檢測執行指令有利于提高配網相關設備的運行自檢交互性，能夠提高人機交互的檢測結果傳輸效果，實現配網檢測功能的延伸。為了實現將檢測結果高效率地傳輸到前端，使其滿足配網智能化的檢測需求，可在智能檢測執行指令的基礎上設計基于智能化界面的人機交互功能，進行檢測結果的產生。

人機交互的檢測結果傳輸以GPRS 網絡作為支撐，使用短信收發的方式進行信號的移動。在此過程中，需要先進行檢測結果中攜帶信息的識別，倘若識別到待傳輸的信息為純文本信息，可將人機交互界面與信號傳輸中的TEXT 端口進行對接，盡管此端口用于傳輸信號的方式較為單一，但在傳輸中編碼的程序較為簡單，可直接按照7.0/8.0/USC2.0等比特編碼方式進行編程，編程后的程序具有較強的信息攜帶能力。

除上述提出的內容，在檢測結果中攜帶信息的識別中，倘若識別到待傳輸的信息為非文本信息，需要將交互界面與常規傳輸端口進行對接。完成對接后，操作界面點擊執行指令，設定“AT+CNMI=2.0,2.0”，設置傳輸的短信后，可進行信號的直接傳輸。

當信息通過中轉節點時，采集模塊將進行信息的查詢，并在前端發出回復信息，當終端接收指令與前端發送指令保持一致時，對應的檢測結果便可實現遠程有效傳輸。采集模塊能夠通過調整信號傳輸方式，強化檢測結果中的信息識別能力，提高信號移動速率，同時還能夠降低配網信息數據丟包，保證檢測結果的完整性和一致性。以人機交互的方式完成對檢測結果的傳輸，從而實現對配網自動化終端的智能檢測。

2 實例應用

2.1 實驗環境

結合本文上述論述內容完成對檢測技術的理論設計后，為了驗證該技術在真實配網運行環境當中的應用效果，選擇以某地區電力企業為例，將本文提出的檢測技術應用到該配網當中，實現對其終端設備的智能檢測。已知該配網自動化終端的運行電流為5A/1A，運行電壓為AC220V，選擇將本文檢測技術檢測到的終端引腳電壓作為研究對象，對實際終端引腳電壓進行計算，對比實際電壓與本文檢測技術之間的差值，實現對檢測精度的驗證。

終端引腳電壓的計算公式為：VBAT=1.256V(1+R1/R2)，式中，VBAT表示為配網自動化終端實際電壓；1.256V 為配網自動化終端單電壓供電量；R1和R2為終端實際低阻抗和高阻抗。根據上述公式，計算得出該配網的終端實際電壓。

2.2 實驗結果

將某地區電力企業配網的終端實際電壓結果與本文檢測技術按照上述流程得出的電壓結果進行比較。實驗過程中共完成對配網自動化終端的五次檢測，分別記錄其相應的單電壓供電量、低阻抗、高阻抗等參數，按照上述公式計算得出終端引腳電壓，并通過實際值與本文檢測結果得出的數值進行相減，得到二者之間的差值，并將其對比結果記錄如表1。

表1 本文檢測技術應用效果記錄表

結合表1當中五次檢測后得到的數據結果可看出，在進行五次檢測過程中，利用本文檢測方法得到的檢測結果與實際值 之間差值均在±0.05V 范圍內，并且在進行第四次檢測時檢測結果差值為0。因此，通過上述實例進一步證明，本文提出的檢測技術在應用到真實配網運行環境當中，針對該環境內的終端數字設備進行檢測，得到的檢測結果精度更高，并且充分滿足配網運行管理中心對檢測精度的需要。

由于本文提出的檢測技術在實現檢測結果傳輸時引入了人機交互模式，因此通過人機交互界面，管理人員能夠實現對配網自動化終端設備運行電壓、電流、溫度等參數的實時監控。因此，將本文提出的檢測技術應用到配網運行管理當中，不僅能夠實現對終端電壓的高精度檢測，同時還能夠結合得到的高精度檢測結果實現對配網自動化終端設備工況的實時監測，并為各終端設備的運行提供自動跟蹤和補償服務，確保該地區配網整體的安全運行。

綜上，本文從配網自動化終端狀態量采集與遠程通信、創建智能檢測執行指令、基于人機交互的檢測結果傳輸三個方面，對智能檢測技術展開了設計。完成設計后，為了驗證該技術在真實配網運行環境當中的應用效果，選擇以某地區電力企業為例，將本文提出的檢測技術應用到該配網當中。

經過真實的檢驗，證明本文提出的檢測技術在應用到真實配網運行環境當中，針對該環境內的終端設備進行檢測得到的檢測結果精度更高，并且充分滿足配網運行管理中心對檢測精度的需要。