融合配電安全通信技術(shù)的終端自動(dòng)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要：針對近年來由于任務(wù)繁重，配電終端調(diào)試安全性與效率低下等問題，通過融合配電安全通信技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種自動(dòng)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)，包括驗(yàn)收客戶端與驗(yàn)收服務(wù)端。該系統(tǒng)能在保證通信數(shù)據(jù)安全的前提下，輔助現(xiàn)場運(yùn)維人員及時(shí)獲取主站數(shù)據(jù)并獨(dú)立完成調(diào)試驗(yàn)收工作，解決效率低下的問題。

關(guān)鍵詞：配電終端；安全通信技術(shù)；自動(dòng)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)

中圖分類號：TM73" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）06-0021-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.06.006

0" " 引言

隨著信息技術(shù)的快速更替，現(xiàn)代電力系統(tǒng)正朝智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。配電終端作為配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)[1-4]，極大地提升了電力系統(tǒng)在監(jiān)測、控制、管理等方面的能力，并且在保障電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行上扮演了重要角色。考慮到配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主站與自動(dòng)化終端之間的通信方式會(huì)直接影響主站對于終端的管控與維護(hù)，基于無線公網(wǎng)通信技術(shù)[5]的配電自動(dòng)化系統(tǒng)通過對比不同的通信方案，最終傾向于時(shí)效性、安全性以及穩(wěn)定性較高的解決方案。針對目前配電終端信號的調(diào)試與驗(yàn)收工作易耗費(fèi)大量的人力、物力，通過將移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[6]引入配電終端調(diào)試工作，提高現(xiàn)場人員獨(dú)立核對的效率。而對于傳統(tǒng)配電自動(dòng)化終端預(yù)調(diào)試流程煩瑣以及質(zhì)量差的問題，則根據(jù)配電自動(dòng)化終端自動(dòng)調(diào)試創(chuàng)新技術(shù)[7]，實(shí)現(xiàn)驗(yàn)收自動(dòng)化以及調(diào)試透明化。此外，配電自動(dòng)化系統(tǒng)在保留無線公網(wǎng)通信技術(shù)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)便捷性與覆蓋性優(yōu)勢的前提下，結(jié)合安全通信技術(shù)，能進(jìn)一步保障通信數(shù)據(jù)的安全可靠，不僅滿足了通信需求，而且能夠最大程度地降低風(fēng)險(xiǎn)。

目前，配電終端在現(xiàn)場安裝完畢后，需要與配網(wǎng)自動(dòng)化主站系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試與驗(yàn)收，確保上傳數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤后正式投入運(yùn)行。終端信號的調(diào)試與驗(yàn)收工作需要主站自動(dòng)化人員與現(xiàn)場運(yùn)維人員配合完成，前者負(fù)責(zé)對監(jiān)控測點(diǎn)施加信號量或模擬量，后者則根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視確認(rèn)。每天調(diào)試驗(yàn)收任務(wù)繁重，且需要多名主站人員配合監(jiān)視確認(rèn)，導(dǎo)致人工成本高、調(diào)試驗(yàn)收效率低。因此，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種安全高效的配電終端聯(lián)調(diào)系統(tǒng)，已然成為當(dāng)前電力系統(tǒng)領(lǐng)域的發(fā)展趨向。

1" " 設(shè)計(jì)理念

1）注重安全性。終端設(shè)備聯(lián)調(diào)與電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全密切關(guān)聯(lián)，因此融合配電安全通信技術(shù)，即采用加密算法和身份驗(yàn)證機(jī)制，防止未經(jīng)授權(quán)的人員對系統(tǒng)進(jìn)行訪問與干擾。同時(shí)，應(yīng)確保聯(lián)調(diào)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

2）追求高效率。傳統(tǒng)的終端設(shè)備聯(lián)調(diào)過程煩瑣且耗時(shí)，使用人工操作容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。通過引入智能控制算法，根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)和邏輯控制器，系統(tǒng)能夠自動(dòng)執(zhí)行各項(xiàng)操作指令并輸出聯(lián)調(diào)報(bào)告，大幅提升聯(lián)調(diào)效率，減少人為操作失誤的風(fēng)險(xiǎn)。

3）強(qiáng)調(diào)可擴(kuò)展性。隨著智能電網(wǎng)的穩(wěn)健發(fā)展，終端設(shè)備類型和數(shù)量的擴(kuò)增要求自動(dòng)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)應(yīng)具備良好的可擴(kuò)展性。因此，設(shè)計(jì)需以抽象化與模塊化為前提，同時(shí)應(yīng)具備靈活性和可配置性，以適應(yīng)不同廠家、不同型號的終端設(shè)備。

4）匹配用戶友好性。設(shè)計(jì)界面簡潔明了，操作邏輯直觀清晰，必要時(shí)提供相應(yīng)文檔幫助用戶快速熟悉系統(tǒng)的使用方法和功能。此外，系統(tǒng)自身應(yīng)具備實(shí)時(shí)監(jiān)測和反饋功能，幫助用戶掌握聯(lián)調(diào)的進(jìn)展和狀態(tài)。

5）持續(xù)改進(jìn)和創(chuàng)新。智能電網(wǎng)的發(fā)展日新月異，促使終端設(shè)備的特性與需求不斷地發(fā)生變更。因此，通過對終端自動(dòng)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)的及時(shí)更新，積極與用戶、廠商進(jìn)行合作交流，共同推動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展和優(yōu)化。

融合配電安全通信技術(shù)的終端自動(dòng)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)應(yīng)以安全性、高效率、可擴(kuò)展性、用戶友好性為原則，將持續(xù)改進(jìn)和創(chuàng)新作為系統(tǒng)與時(shí)俱進(jìn)的關(guān)鍵，實(shí)現(xiàn)安全高效，為智能電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行提供有力保障。

2" " 網(wǎng)絡(luò)組成

自動(dòng)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)接入配電自動(dòng)化終端，輔助現(xiàn)場人員獨(dú)立完成原先需要主站配合的調(diào)試工作，在提高故障診斷能力的同時(shí)，進(jìn)一步提升聯(lián)合調(diào)試的效率。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，在安全接入?yún)^(qū)域部署一個(gè)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的采集服務(wù)器和一個(gè)一區(qū)前置服務(wù)器，這兩個(gè)部分共同組成了系統(tǒng)的兩個(gè)模塊。安全接入?yún)^(qū)部署模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)工作，一區(qū)模塊主要負(fù)責(zé)驗(yàn)收測試主站，完成數(shù)據(jù)的處理與比對。

配電終端聯(lián)調(diào)全過程管控系統(tǒng)的運(yùn)行流程如下：1）在終端設(shè)備上選擇需要驗(yàn)收的信息，系統(tǒng)智能生成相應(yīng)的驗(yàn)收任務(wù)。任務(wù)包括本次驗(yàn)收的目標(biāo)、操作規(guī)范、問題潛在原因以及正確的操作流程等信息。2）根據(jù)生成的驗(yàn)收任務(wù)規(guī)范，按要求進(jìn)行現(xiàn)場操作，并通過模擬量激發(fā)配電自動(dòng)化終端采樣。3）采集完成后，自動(dòng)化終端上送量測信號至配電自動(dòng)化主站，再由主站傳遞信息給驗(yàn)收測試主站。4）運(yùn)用部署在主站的驗(yàn)收測試模塊，根據(jù)下發(fā)的驗(yàn)收任務(wù)讀取相應(yīng)的操作數(shù)據(jù)，并與既定的規(guī)則進(jìn)行匹配。最終，將智能運(yùn)算后匹配的結(jié)果傳輸至指定的無線專網(wǎng)。5）通過連接無線專網(wǎng)的終端設(shè)備接收驗(yàn)收結(jié)果并生成最終的驗(yàn)收報(bào)告，無論調(diào)試是否成功，調(diào)試的詳細(xì)信息都會(huì)以驗(yàn)收報(bào)告的形式展現(xiàn)。

3" " 功能組成

如圖2所示，本文設(shè)計(jì)的配電終端自動(dòng)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)是基于現(xiàn)有配電自動(dòng)化系統(tǒng)形成的擴(kuò)展高級應(yīng)用，包括驗(yàn)收客戶端與驗(yàn)收服務(wù)端兩大部分，其中驗(yàn)收客戶端由模擬主站、并網(wǎng)聯(lián)調(diào)、模板管理、方案管理、報(bào)告管理五大功能模塊構(gòu)成，驗(yàn)收服務(wù)端則包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、驗(yàn)收測試、Web發(fā)布三大功能模塊。

3.1" " 驗(yàn)收客戶端

1）模擬主站。模擬主站允許針對測試終端進(jìn)行模擬自動(dòng)化主站的操作，它可以展示自動(dòng)化主站接收報(bào)文后相應(yīng)量的變化情況。在測試過程中，將自動(dòng)化終端的DTU/FTU網(wǎng)口或串口連接到模擬主站對應(yīng)的端口，并配置相應(yīng)的參數(shù)。通過自動(dòng)加量來激發(fā)配電自動(dòng)化終端廠商的遙測與遙信信號，模擬主站會(huì)自動(dòng)發(fā)送遙控信號以實(shí)現(xiàn)分合閘等遙控信號的驗(yàn)收。

2）并網(wǎng)聯(lián)調(diào)。并網(wǎng)聯(lián)調(diào)主要具備驗(yàn)收配置、單點(diǎn)驗(yàn)收、一鍵驗(yàn)收三個(gè)功能。通過手持智能驗(yàn)收裝置發(fā)送任務(wù)請求，驗(yàn)收測試主站會(huì)創(chuàng)建任務(wù)并進(jìn)行反饋。在現(xiàn)場，手持智能驗(yàn)收裝置會(huì)根據(jù)三遙點(diǎn)表的要求逐一對自動(dòng)化終端進(jìn)行加量和操作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)試。裝置的顯示屏上可以查看與驗(yàn)收測試主站的連接狀態(tài)以及點(diǎn)號的驗(yàn)收詳情和結(jié)果。此外，還可根據(jù)需要調(diào)整不同的驗(yàn)收內(nèi)容，并給出主站檢測數(shù)據(jù)正確與否的判斷標(biāo)準(zhǔn)。驗(yàn)收測試主站會(huì)根據(jù)接收到的標(biāo)準(zhǔn)與主站中檢測到的數(shù)據(jù)和事件進(jìn)行自動(dòng)匹配，從而確定聯(lián)調(diào)驗(yàn)收是否成功。

3）模板管理。模板管理針對不同地區(qū)的測試要求、廠商設(shè)備配置以制定相應(yīng)的測試方案。方案主要由測試策略和加量計(jì)劃構(gòu)建，每個(gè)測試方案不僅包括一個(gè)點(diǎn)表模板，還包括一個(gè)或多個(gè)測試策略，每個(gè)測試策略包括一個(gè)或多個(gè)加量計(jì)劃。每個(gè)加量計(jì)劃關(guān)聯(lián)不同的監(jiān)控信號，配置每個(gè)加量的內(nèi)容包括自助、自動(dòng)等。

4）方案管理。根據(jù)驗(yàn)收所需的設(shè)備類型、IP，在驗(yàn)收前自動(dòng)召喚主站點(diǎn)表并進(jìn)行校核，基于配置的對應(yīng)設(shè)備的測試模板，智能配置對應(yīng)的加量策略，形成針對該IP設(shè)備的測試方案。

5）報(bào)告管理。報(bào)告管理由報(bào)告自動(dòng)生成、報(bào)告同步以及報(bào)告查看三部分協(xié)同完成。任務(wù)驗(yàn)收完成后，測試主站和手持智能驗(yàn)收裝置皆可生成驗(yàn)收報(bào)告，供驗(yàn)收人員和主站人員查看。報(bào)告自動(dòng)生成會(huì)根據(jù)模板自動(dòng)生成驗(yàn)收調(diào)試報(bào)告，其中包括設(shè)備聯(lián)調(diào)數(shù)據(jù)記錄、遙信和遙測信息，以及驗(yàn)收失敗原因等內(nèi)容。報(bào)告同步則允許測試主站獲取手持智能驗(yàn)收裝置發(fā)送的召喚報(bào)告報(bào)文，并進(jìn)行安全協(xié)議報(bào)文規(guī)范解析，獲取報(bào)文信息，進(jìn)而解析104報(bào)文并獲取其信息對象IP。報(bào)告查看則顯示配網(wǎng)終端調(diào)試過程中可能出現(xiàn)的故障，比如接線順序錯(cuò)誤、告警信號無法生成、開關(guān)變位與遙信信號對應(yīng)不及時(shí)等問題。

3.2" " 驗(yàn)收服務(wù)端

1）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。安全接入?yún)^(qū)的程序具備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，接收數(shù)據(jù)的同時(shí)將其通過隔離裝置傳送到Ⅰ區(qū)，以供驗(yàn)收測試服務(wù)進(jìn)行比對。比對結(jié)果將被獲取并傳送回安全接入?yún)^(qū)，再經(jīng)由配電安全網(wǎng)關(guān)下發(fā)到智能驗(yàn)收裝置，從而突破傳統(tǒng)電話調(diào)試的限制，實(shí)現(xiàn)多地自動(dòng)化終端的并行接入聯(lián)調(diào)驗(yàn)收。

2）驗(yàn)收測試。根據(jù)驗(yàn)收規(guī)則，該系統(tǒng)可以比較上送的驗(yàn)收數(shù)據(jù)中的理論值與DTU/FTU等上送的實(shí)際值，并將比較結(jié)果反饋給現(xiàn)場操作人員。Ⅰ區(qū)驗(yàn)收測試服務(wù)具備商用數(shù)據(jù)庫SOE信息讀取和待測終端報(bào)文獲取等功能，能夠自動(dòng)適配、解析和讀取104規(guī)約和101規(guī)約報(bào)文，以滿足相應(yīng)的需求。

3）Web發(fā)布。通過直觀的圖表和圖形化手段，以高度集中的方式傳達(dá)和溝通信息。它能夠全景展現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)，提供多方位、多角度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，使情況一目了然。主要用于相關(guān)人員實(shí)時(shí)查看驗(yàn)收任務(wù)進(jìn)展情況和點(diǎn)號校驗(yàn)情況，使他們能夠及時(shí)掌握和調(diào)整情況。

4" " 結(jié)束語

配電自動(dòng)化終端調(diào)試作為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，旨在提高配電系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性。該系統(tǒng)結(jié)合配電安全通信技術(shù)，改變了傳統(tǒng)的主子站協(xié)同調(diào)試模式，實(shí)現(xiàn)了終端設(shè)備的自動(dòng)聯(lián)調(diào)，極大地提高了調(diào)試驗(yàn)收效率，降低了人力成本。在未來進(jìn)程中，該系統(tǒng)將提供更加穩(wěn)定可靠的聯(lián)調(diào)應(yīng)用。

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收稿日期：2023-11-16

作者簡介：盧迎（1987—），女，廣西南寧人，工程師，研究方向：電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化。

基金項(xiàng)目：廣西電網(wǎng)科技項(xiàng)目資助“基于新一代配網(wǎng)主站自助式一鍵聯(lián)調(diào)驗(yàn)收系統(tǒng)研究”（041400KK52220002）