基于Qt的配網自動化系統遙控問題自動分析工具設計與實現

梁苑

（廣東電網有限責任公司珠海供電局，廣東珠海，519000）

0 引言

目前大部分配電網終端已滿足“三遙”功能，終端遙控對于配電網運行方式改變、故障隔離和轉電等發揮著巨大作用，增強了調度人員對電網的調度能力，極大減輕了現場運行人員的負擔，也提高了故障隔離、恢復供電的效率［1］。但是，在統計分析以往的遙控情況時，我們發現遙控成功率并不高，調度員對運行終端的遙控、以及調試人員對終端進行遙控調試時，偶爾會出現遙控預置超時或失敗、執行超時或失敗等情況，這時，調度員和區局調試人員沒有相關條件和精力對遙控問題進行分析，一般均告知自動化人員處理，或者轉為現場人員操作。但是，遙控問題的分析過程非常復雜，需要對終端狀態、相關報文等進行逐步排查，分析效率低，這給自動化或現場人員造成了很大的工作負擔。

1 工具設計

1.1 總體目標

為解決目前遙控分析問題，可設計一套在配網自動化系統上的遙控問題自動分析工具，基于配網自動化系統主站日常處理遙控問題得到的歷史經驗形成的規則，來開展軟件設計。在分析遙控問題時，能高效、精準地輔助自動化運維人員完成遙控失敗問題的判斷和審核工作，同時，分析報告能自動生成及存儲，并提供界面和自動推送實時分析結果，有效解決自動化運維人員處理遙控問題工作耗時費力的問題，以及使調度人員和相關調試人員，主動及時了解遙控不成功的原因。

1.2 終端狀態自動檢測

對于遙控的分析，首先從終端狀態開始判斷，需檢測終端是否在線，把手是否在“遠方”等。在配網自動化系統的前置內存庫中，可以直接讀取到終端狀態數據，對終端的在線、運行態、檢修態等做出判斷；而在SCADA內存庫中，可以讀取到終端把手的遠方/就地狀態點數據，從而檢測遙控時是否處于遠方狀態。

1.3 實時報文自動抓取

隨著配電網終端數量的增加以及遙控的次數的增加，遙控情況的統計分析的需求會越來越多，自動根據報文分析遙控過程成為迫切需要解決的問題。軟件設計采用共享內存的技術，實現從配網自動化系統的安全接入區或者一區前置采集設備上實時抓取報文，為遙控問題分析提供有效實時報文數據。

1.4 遙控自動分析和統計

自動分析要求對遙控時間段內的實時報文進行分析，自動判斷主站是否正確發送預置令、發送預置后終端是否回復、以及終端回復是否正確等。第一，通過工具設置的各類時間限值，判斷是否超時；第二是在前置成功下發預置、執行命令后，增加“成功狀態返回”作為判斷終端是否正確回復的判據；第三，工具會在遙控報文收發期間，檢測是否有其他突發報文，例如總召、突變量等打斷遙控過程。自動統計要求工具根據分析結果，自動形成遙控問題分析統計報告，并提供界面快速統計一定時段的遙控情況分析，將各種原因自動進行分類、匯總。

2 工具實現

2.1 軟件架構

工具基于C++/Qt軟件架構，Qt是面向對象的框架，使用特殊的代碼生成擴展以及一些宏，具有易擴展性、跨平臺等優點，既可以開發GUI程序，也可開發非GUI程序、服務器［2］。本工具使用Qt4架構中的Qwidget、QtGui等組件實現遙控分析所需的各個應用功能，軟件架構圖1所示。

圖1 工具軟件構架圖

工具的軟件總體架構由四個模塊組成，主要是數據獲取模塊，數據處理模塊，數據結果存儲模塊，數據結果展示模塊。數據獲取模塊是依賴于運行系統提供的接口去實時獲取報文源碼信息以及內存庫實時信息，為后續的分析提供數據基礎；數據處理模塊是根據一定的規則和對應的算法自動分析；數據結果存儲模塊是把數據處理模塊生成的報告寫進數據庫；數據結果展示模塊是基于Qt基本庫來實現實時分析結果展示。

2.2 數據獲取

為了實時分析遙控問題，工具通過接口從運行系統獲取到實時的報文源碼和內存庫的信息，這樣也有效避免了配網自動化系統遙控問題自動分析工具對在運系統的影響。每一幀報文源碼都有對應的時標，為后續的遙控問題分析提供數據支持，數據獲取流程圖2所示。

圖2 報文源碼數據獲取模塊流程圖

2.3 自動分析

以獲取到的報文源碼和內存庫信息為數據基礎，工具依據一定的規則來進行遙控問題分析，并且，針對不同的規約，構造不同的規約解析對象，解耦了各個規約報文數據的解析，方便后期新的規約的拓展。分析的規則應該包括以下內容：

(1)終端狀態（是否在線，狀態是運行態、檢修態或調試態等）；(2)上送信號檢測（遙控把手是否處于遠方狀態）；(3)報文收發情況分析：主站是否正確發送預置令、發送預置后終端是否回復且回復正確、主站是否正確發送執行令、發送執行令后終端是否回復且回復正確、遙控結束幀終端是否上送等；(4)在遙控報文收發期間，是否有其他突發報文打斷遙控命令（總召打斷、突變狀態量打斷等）；(5)規約應用層等待上一輪問答結束，而終端一直不回復，導致預置令或者執行在這期間一直不下發，從而超時；(6)遙控的點號超出規約的范圍，導致預置和執行令一直不下發。

按照以上分析規則，工具的自動分析流程圖如圖3所示。

圖3 遙控問題自動分析規則流程圖

2.4 工具部署

本工具應直接嵌入部署在配網自動化系統上，以便實時利用配網自動化系統上的實時數據，并在配網自動化系統上展示，方便調度員及其他相關人員使用。工具部署在配網自動化系統的前置服務器、一區管理服務器、以及一區工作站上，部署架構如圖4。

圖4 工具部署架構圖

特別注意的是，在配網自動化系統上，反向隔離裝置用于低安全區到高安全區的數據傳輸。本工具部署后，反向隔離裝置需傳輸回復文件，文件回復內容主要包括報文源碼，報文源碼解析，報文遙控分析結果，報文開始時間以及結束時間等，因此需要對反向隔離裝置進行配置。

2.5 結果展示

工具將遙控問題分析的結果自動存儲到數據庫中，存庫的內容有終端標識，終端標識，終端狀態，遙控開始時間，遙控結束時間，遙控報告結果，報文源碼等，如表1所示。

表1 存庫數據模板

Qt4在繪圖性能方面的有卓越表現，使圖形化界面展示高效率且各種交互流暢，因此工具采用過Qt基本庫實現遙控自動分析結果的界面展示。工具可視化界面可以實時查詢或根據時間段歷史檢索對應的終端的遙控結果和遙控分析結果，也可通過供電所、輸入首字母、終端的IP地址等關鍵信息進行快速定位，調度員及相關調試人員在完成遙控操作后，可立即獲取到本次遙控的分析結果，也可查詢時間段內的遙控情況分析。工具界面實時展示如圖5所示。

圖5 工具實時展示畫面

3 結語

由于配電網遙控分析涉及數據跨安全區、規約種類繁多的情況，人工分析耗時長，且對人員技能要求高，排查過程易出現失誤。本文按照配電網遙控問題自動分析的需求，提出基于Qt的配網自動化系統遙控問題自動分析工具。工具采用接口技術，對硬件沒有特殊要求，也不會影響在運系統的穩定性，具有極大的可移植性、復制性。工具能自動實時抓取報文，利用算法對實時報文和目前內存庫狀態來自動分析遙控問題，具備結果歸檔的功能，并支持可視化界面查看展示，分析結果直觀、可信性高。

該工具能及時分析并反饋在遙控過程中出現的問題，使調度人員、區局人員及時了解現場終端實際情況，節省了自動化人員及現場工作人員對終端遙控問題處理的人工成本，減輕勞動強度和提高工作效率，同時提高了配網終端遙控效率和正確性，促進配網遙控應用水平，提升配電設備健康程度，提高了供電可靠性，在一定程度上降低電網風險。