配電自動化終端倉調系統的設計與應用

李洪衛

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518001）

0 引言

隨著科技發展，自動化技術在配電網中獲得了廣泛應用，配電自動化技術的深化應用不僅縮短了配電網故障停電時間，提升了運行管理水平，還可以改善供電質量[1]。當前配電自動化主站系統具備分布式電源接入控制、大面積停電處理、“二遙”終端數據接入、配電終端管理等功能。其中“二遙”終端數據接入和配電終端管理功能承載著配電自動化終端接入主站運行驗收的工作任務，現場設備接入主站時，往往需要經過對點驗收才能投入運行[2]。配電自動化運行配電終端自動化信息的正確性是解決配網調控“盲調”問題，實現可視化、智能化調控的基礎，是配電自動化系統故障智能研判與快速隔離最基本的數據源[3]。目前，常見的配電自動化終端倉調系統主要是建立一個模擬主站，本地驗證信號的產生情況，再與主站進行聯調對點，具體方式為現場人員加量、動作操作后，通過電話與主站人員核對結果，這一方式依賴前期周密的安排，現場驗收工作花費的時間和人力也較多。其不足主要體現在以下幾個方面：

（1）終端投入不平衡，投入人力多。

配電終端與配電主站之間的傳動試驗依靠人工完成，存在試驗時間長、出錯概率大等問題。月度需要接入和更換的終端數量分批，工作不平衡，加人趕工現象時有發生。

（2）信息化手段匱乏，調試負擔重。

配電自動化終端接入主站現場驗收時，需要主站人員全程參與，并制定紙質計劃按序進行，靈活性不高，且占用主站人員大量時間。調試過程記錄簡單，缺乏詳細的操作加量記錄，不規范不嚴謹，且容易產生設備帶病投入現象。

（3）對通信依賴大，協同效率低。

電話溝通預約時間的人工聯調試驗模式，遇到問題或計劃變動，容易致使調試延期，主站與現場再協調難度增大。

為了規范配電終端接入調試，提高聯調過程中主站對實時數據的智能識別程度，實現各類配電自動化終端接入的自適應調試和檢驗，解決調試效率低下的問題，迫切需要研究出好的自動化解決方案，使復雜的配電終端接入驗收工作標準化、簡單化。

1 解決方案

針對主站人員配合占用時長且協調難度大的問題，將上送信號實現自動比對，通過信號環回到現場方式，解放主站配合人員的工作；針對調試負荷大、不規范等問題，通過計算機控制技術，替代人工調試，自動激發配電自動化終端產生信號。針對FTU等配電終端需要運行維護人員爬至桿塔上打開FTU箱柜進行操作，不僅耗費體力，還增加了維護難度的問題[4]，將較重的功率源和控制顯示主機分離，采用分體結構，減少裝置操作部分重量。解決方案流程圖如圖1所示。

圖1 解決方案流程圖

主機策略控制：主機可以定制待驗收自動化終端設備測試策略集合，形成測試方案。調試時，根據系統方案策略自動驗收，執行相應的控制命令，激發功率源的輸出并記錄過程。

配電自動化終端信號激發：根據驗收測試需求，功率源收到主機的控制指令，產生大小、時長、步長可控的電流、電壓模擬量序列，激發配電自動化終端向主站上送信號。

測試主站：在真實的自動化主站部署測試主站模塊，能與真實配電自動化主站實現數據對接，并通過單獨的無線測試通道反饋主機結果信號。測試主站能根據期望值與現場加量激發后自動化主站的實時數據進行輪詢，將比對結果通過測試通道回傳。

信號告知與回傳：測試主站接收到信號后，對其進行處理和分析，并將結果回傳給主機。這樣，主機可以獲取到與驗收相關的數據和分析結果。

通過以上自動控制與信號閉環的思路，可幫助實現自動化的驗收過程，提高驗收測試工作的效率和嚴謹性。

2 整體設計

2.1 設計原則

可靠性原則：采用成熟的技術和項目快速實施策略，保證項目建設的安全性、高效性和可靠性。在系統設計中，應部署適量冗余及其他保護措施，系統和應用軟件應具備容錯性和健壯性等特性[5]。

安全性原則：通過應用多種現代信息安全技術和安全保障體系，保證系統的網絡安全、信息安全、應用安全和數據安全等。

便捷性原則：以應用為中心，始終以用戶為中心，將用戶的利益放在首位。根據用戶的需求、習慣和心理偏好，提供用戶真正需要的功能和服務。

高效性原則：采用計算機控制技術，能夠支持遠程通信、并發執行、一鍵生成、即停即止等操作，進一步提高試驗的效率。

2.2 系統架構

配電終端自動化倉庫調試系統的整體架構通常包括的層級如圖2所示。

圖2 系統架構圖

（1）數據存儲層：該層包括對數據的組織存儲與處理。在這一層，系統在主站側實現了所有應用邏輯產生的業務數據的保存，主要是通過達夢這一關系型數據庫進行存儲。在現場客戶端通過本地緩存數據庫進行緩存管理，主要是通過Redis數據庫進行數據存儲和提取。

（2）應用邏輯層：該層是系統的核心，負責實現各種功能和業務邏輯。它包括驗收測試、報告生成、方案配置、任務管理以及問題診斷等模塊。系統可以根據故障診斷結果和數據分析提供預警和告警信息，進行設備管理和優化，支持用戶的遠程操作和決策。

（3）數據通信層：該層主要負責數據的加密傳輸、加解密等工作。

（4）數據采集層：該層負責信號的激發與產生，用于將配電自動化終端采集到的數據傳輸給上層系統。

（5）用戶界面與可視化層：該層主要由Web網頁程序、嵌入式客戶端程序構成，Web網頁可以對驗收的任務、詳情及統計分析進行展示。嵌入式客戶端程序搭載在測試儀上，用戶可以通過觸控命令操作驗收啟停，查看驗收實時信號等。

3 功能組成

系統功能組成如圖3所示。

圖3 功能組成圖

3.1 調試任務管理

調試策略是確定調試標準和流程的指導方針。自動化終端倉調系統可以根據不同的項目需求和規范，提供靈活的調試策略設置，包括調試標準、加量類型和參數要求等。

調試方案是根據具體項目需求編制的詳細計劃和步驟。系統能夠支持用戶創建和管理調試方案，包括任務分配、進度跟蹤、報告生成等功能，以確保調試過程的順利進行。

點表召喚是指自動化終端倉調系統可以提供可視化的召喚點表編輯和管理功能，幫助用戶準確記錄和執行測試步驟，確保測試的一致性和完整性[6]。

驗收控制是指對終端設備進行遠程控制和檢測的功能，比如調試啟停、單點調試、批量調試等，系統可以實現對終端設備的操作和參數設置，并實時檢測設備狀態和數據反饋。通過這種方式，用戶可以及時發現異常情況，并進行相應的處理和調整。

3.2 精確智能測試

遙測測試是指遠程檢測系統中的測量數據，例如電流、電壓、功率等，以實時獲取設備采樣性能參數。在遙測功能測試中，將通過發送指令至自動化設備，確認其能夠準確地采集和傳輸測量數據，以確保遙測功能的準確性和可靠性。

遙控測試是指遠程控制系統中的操作命令，主要是遠方分合斷路器，以實現對設備的遙遠操控。在遙控功能測試中，將通過發送指令至自動化設備，確認其能夠按照指令準確執行相應的操作，以驗證遙控功能的正確性和可靠性。

遙信測試是指遠程信息系統中的狀態變化或事件通知，例如開關狀態、告警信息等。在遙信功能測試中，將通過模擬不同的狀態變化或事件觸發，檢查自動化設備是否能夠準確地接收和處理相應的遙信信息，以確保遙信功能的可靠性和穩定性。

遙調測試功能主要是指通過遠程方式對配電終端設備的參數進行調節和配置，例如調整設備的功能投退、電壓與電流限值等。

3.3 問題輔助診斷

問題輔助診斷功能可以通過對終端設備進行實時檢測和數據分析，幫助快速識別和定位問題。它能夠判斷點表是否滿足要求，圖模維護是否滿足要求，判斷主站信號數據，診斷通信報文是否發出并接收到主站，能夠大幅減少人工排查和診斷的時間和成本，提高故障處理的效率和準確性。

3.4 調試報告管理

調試報告生成：系統能夠根據調試標準和規范，自動生成完整的調試報告。

調試任務詳情：能夠對調試任務進行檢索，并列出所有任務下信號的調試狀態和結果。

可視分析展示：對調試數據進行分析并進行可視化展示，包括調試信號統計、調試設備類型和數量的展示、調試進度的展示等。

4 應用

現場采用盲評的方式，對優化后的配電自動化終端倉調系統進行實地測試，不告知設備型號、調試地點，直接到現場進行調試。測試地點選擇在所轄區倉儲基地，主要開展配電自動化終端接入主站的聯調測試。通過使用配電自動化終端倉調系統，現場共測試了4個不同類型廠商的配電自動化終端，通過人工測試記錄時長后，再由倉調系統進行測試，對照時長和結果的方式進行評價。

現場應用的統計結果顯示，從開始測試到獲取驗收報告，平均只需0.5人工·時來完成一臺4個間隔配電終端的驗收，相對于以往需要主站人員進行配合的時間減少了90%以上，這減輕了主站人員的工作負擔。相比之前需要4人工·時（包含主站人工）的工作時長消耗，驗收效率至少提高了80%以上。故障定位和圖模分析診斷功能使得現場能夠快速找到問題，提高了工作效率，也間接減少了頻繁協調主站人員進行問題查找的困難[7]。

另外，相對倉儲調試系統未應用前采用筆紙記錄或信息化錄入的方式，測試報告精確記錄了測試、比對過程，結果數據來源可追溯，形成了精確的驗收報告，能夠進一步嚴格配電終端上線前的管理，把好設備投運最后一道關卡。

5 總結與展望

配電自動化終端倉調系統設計的目的就是使現場操作人員可以獨自完成原先需要主站配合的傳動試驗，提高驗收測試的效率，進一步提高試驗一次成功率，提升配電自動化終端設備倉庫進行聯調驗收工作的質量和規范性。

該系統提高了聯調過程中主站對實時數據的智能識別程度，實現了各類配電自動化終端接入的自適應調試和檢驗，解決了調試效率低下的問題，從而實現了復雜工作的標準化、簡單化。目前，配電終端設備的制造商和型號眾多，系統之間缺乏統一的標準和接口，導致不同設備的數據采集和數據交互存在一定困難。因此，若是沒有提前設定加量控制方案，遇到新設備廠商，在一些信號的激勵策略配置與接線上，將耗費較長的時間。未來的發展方向之一是制定統一的標準和接口，便于自動化終端調試前的快速準備。