張祥雄 朱皓 王翔 楊林峰 陳航 夏輝炎

【摘 要】我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展是電力市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的必然結(jié)果，配網(wǎng)設(shè)備要實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化，設(shè)備就地智能化和遠(yuǎn)程智能化缺一不可。就地智能化可以通過(guò)配電終端的保護(hù)邏輯、程序算法和定值整定等實(shí)現(xiàn)，而遠(yuǎn)程智能化主要體現(xiàn)在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、后臺(tái)故障研判、遠(yuǎn)程控制等方面，高度依賴通信?，F(xiàn)階段，由通信問(wèn)題導(dǎo)致的保護(hù)終端頻繁掉線極大地制約了配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展。文章通過(guò)對(duì)六盤水城區(qū)的213個(gè)配電終端一年時(shí)間運(yùn)行情況的分析和總結(jié)，提出了一種配網(wǎng)自動(dòng)化保護(hù)終端掉線原因快速查找方法，此方法不但可以提高工作效率，而且對(duì)工作人員的專業(yè)素養(yǎng)要求不高。

【關(guān)鍵詞】配網(wǎng)自動(dòng)化;保護(hù)終端掉線;智能化

【中圖分類號(hào)】TM76 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2022）03-0098-03

0 引言

配網(wǎng)是電力輸送的最后環(huán)節(jié)，直接與客戶端連接，電網(wǎng)能否穩(wěn)定、高效運(yùn)行，直接影響供電的可靠性。配電線路送電距離近、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)密集復(fù)雜，與輸電線路相比，配電線路故障率更高。配網(wǎng)和主網(wǎng)不一樣，沒(méi)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和智能化的繼電保護(hù)技術(shù)的支撐，目前在故障頻發(fā)的配網(wǎng)領(lǐng)域，快速地隔離故障、對(duì)非故障停電區(qū)域轉(zhuǎn)供電，已經(jīng)成為配網(wǎng)發(fā)展的主要方向。基于此，配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要是指實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的遠(yuǎn)程運(yùn)行監(jiān)視與控制的自動(dòng)化系統(tǒng)，具備配電終端的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、饋線自動(dòng)化及配電網(wǎng)分析應(yīng)用等功能。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要由配電自動(dòng)化主站、配網(wǎng)自動(dòng)化終端（FTU、DTU、TTU等）、配電自動(dòng)化成套設(shè)備和相關(guān)的附屬設(shè)施設(shè)備，經(jīng)通信通道連接組成。

保護(hù)終端的類型有很多種，包含集中控制型、智能分布型、電流極差型、電壓時(shí)間型等，保護(hù)終端接入主站后，需要依賴通信手段實(shí)現(xiàn)就地、遠(yuǎn)方的信息交互，包括“三遙”信號(hào)、故障隔離、故障定位、倒供電等，而這些功能的實(shí)現(xiàn)都基于保護(hù)終端能正常地與配網(wǎng)自動(dòng)化主站通信。通信的建立較復(fù)雜，主要是從配電保護(hù)終端到通信管理機(jī)再到加密模塊，最后到主站。因此，確保配電保護(hù)終端始終在線，成為配電自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中迫切需要解決的問(wèn)題[1]。

配網(wǎng)自動(dòng)化的通信包括主站對(duì)子站、主站對(duì)現(xiàn)場(chǎng)終端、子站對(duì)現(xiàn)場(chǎng)終端、子站之間、現(xiàn)場(chǎng)終端之間的通信等廣義的范圍。通信的方式主要有光纖通信、中壓電力線載波、無(wú)線專網(wǎng)、無(wú)線公網(wǎng)等，不同的地域、技術(shù)和環(huán)境有不同的通信策略[2]。其中，光纖通信比較穩(wěn)定、可靠，但受制于運(yùn)維水平與經(jīng)濟(jì)能力，目前六盤水的配網(wǎng)大多采用的是無(wú)線公網(wǎng)，存在通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性不強(qiáng)和部分終端頻繁掉線的問(wèn)題。

1 配網(wǎng)自動(dòng)化保護(hù)終端掉線統(tǒng)計(jì)

2021年10月至今，對(duì)投運(yùn)的75個(gè)通信模塊、213臺(tái)配電自動(dòng)化保護(hù)終端進(jìn)行監(jiān)控，累計(jì)通信模塊掉線53次（部分通信模塊重復(fù)掉線），約160個(gè)配電自動(dòng)化終端間接失去通信功能，累計(jì)掉線率高達(dá)70.7%。由此可見，保護(hù)終端的頻繁掉線已經(jīng)嚴(yán)重影響了配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的進(jìn)程，就地設(shè)備不但遲遲未能實(shí)現(xiàn)“三遙”功能，反而造成了大量資源的浪費(fèi)。導(dǎo)致保護(hù)終端頻繁掉線的主要原因有裝置失電（PT刀閘未合、電源空開未送上、PT取電航插電壓輸出異常、保護(hù)裝置故障）、通信信號(hào)不良、軟件程序未升級(jí)、通信管理機(jī)故障、縱向加密模塊故障、SIM卡卡槽尺寸不匹配、網(wǎng)線損壞、主站配置錯(cuò)誤、通信管理機(jī)參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤等。其中，裝置失電為32起，占比為60.4%;縱向加密模塊故障為7起，占比為13.2%;通信信號(hào)不良為5起，占比為9.4%;網(wǎng)線損壞為2起，占比為3.7%;SIM卡卡槽尺寸不匹配、SIM卡不可用為2起，占比為3.7%。

2 保護(hù)終端通信不穩(wěn)定或掉線的危害

隨著配網(wǎng)自動(dòng)化水平的快速提升，自動(dòng)化取代人工操作已是必然的趨勢(shì)?，F(xiàn)階段，自動(dòng)化設(shè)備的投入成本非常高，設(shè)備先進(jìn)、功能強(qiáng)大，但實(shí)際使用效果卻不盡如人意，發(fā)揮的作用不大，究其原因是沒(méi)有應(yīng)用好自動(dòng)化設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測(cè)的功能，主站與場(chǎng)站之間的通道沒(méi)有建立好。自動(dòng)化設(shè)備停復(fù)電時(shí)，原本可以通過(guò)后臺(tái)遙控開關(guān)分合，耗時(shí)5 min就能完成的工作，但因通信不穩(wěn)定或沒(méi)建立，遙控功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)而只能通過(guò)人工操作，加上開票、報(bào)備、行車、操作等一系列流程，至少耗時(shí)60 min，不但影響了供電可靠性指標(biāo)，降低了自動(dòng)化設(shè)備的遙控成功率和覆蓋率，更重要的是影響了客戶的用電滿意度，增加了操作人員的工作負(fù)擔(dān)和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

3 保護(hù)終端掉線原因分析

3.1 通信原因

（1）通信信號(hào)不良。自動(dòng)化保護(hù)終端通信不良、頻繁掉線的問(wèn)題主要集中體現(xiàn)在少數(shù)偏遠(yuǎn)區(qū)域，主要原因是自動(dòng)化設(shè)備安裝地方偏僻，網(wǎng)絡(luò)覆蓋不佳，移動(dòng)通信號(hào)較弱;裝置天線未取出或未正確安裝，導(dǎo)致接收、發(fā)送信號(hào)不佳;遇雷雨、大雪等特殊天氣時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度不穩(wěn)定。

（2）縱向加密模塊故障。縱向加密模塊出現(xiàn)故障的原因有縱向加密模塊內(nèi)部元件損壞，無(wú)法讀取SIM卡配置信息;縱向加密模塊強(qiáng)制2G通信模式，信號(hào)較弱;加密模塊更新?lián)Q代，老舊模塊技術(shù)水平落后，信號(hào)接收不穩(wěn)定。

（3）SIM卡卡槽尺寸不匹配或不可用。SIM卡不可用的原因有互聯(lián)網(wǎng)卡流量超額，已被移動(dòng)公司停用;SIM卡與加密模塊卡槽尺寸不匹配，導(dǎo)致接觸時(shí)好時(shí)壞，無(wú)法準(zhǔn)確讀取SIM卡。

3.2 硬件接口或軟件程序版本未升級(jí)

大量保護(hù)終端投運(yùn)時(shí)間不統(tǒng)一，早期投入的保護(hù)終端硬件接口及軟件程序版本過(guò)低，已經(jīng)不能匹配配網(wǎng)主站的通信需求，因此會(huì)出現(xiàn)成批次的保護(hù)終端集體掉線;通信管理機(jī)到保護(hù)終端的網(wǎng)線接口損壞，通信中斷導(dǎo)致掉線。

3.3 人為原因

（1）裝置失電。保護(hù)終端失電的原因主要有大部分裝置從PT取電，PT0514刀閘未操作至合位、電源空開未送上或空開接線螺絲松動(dòng)、PT航插松動(dòng)、二次接線錯(cuò)誤或損壞都會(huì)導(dǎo)致備用電池耗盡，裝置失電掉線。裝置失電在終端掉線中占比最高，也是最容易消除的一個(gè)缺陷。導(dǎo)致此問(wèn)題主要是現(xiàn)場(chǎng)施工驗(yàn)收人員缺乏專業(yè)培訓(xùn)，不了解設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)，未對(duì)裝置空開、二次接線等進(jìn)行檢查。

（2）配置錯(cuò)誤。保護(hù)終端設(shè)備配置參數(shù)：現(xiàn)場(chǎng)端口參數(shù)、IP配置、校驗(yàn)方式、證書配置出錯(cuò);配網(wǎng)主站配置參數(shù)：前置機(jī)IP、通信規(guī)約等配置錯(cuò)誤導(dǎo)致通道異常，配網(wǎng)子站與主站無(wú)法建立連接。

（3）自動(dòng)化設(shè)備調(diào)試及安裝。設(shè)備調(diào)試主要原因：？譹？訛接線松動(dòng)，設(shè)備在倉(cāng)調(diào)完畢后，沒(méi)有正確恢復(fù)二次回路接線;？譺？訛通信異常，調(diào)試過(guò)程中，模塊或通信管理機(jī)通信不斷重啟，但工作人員沒(méi)有及時(shí)更換。安裝原因主要是設(shè)備安裝完成后，沒(méi)有自動(dòng)化專業(yè)人員對(duì)開關(guān)通信、接線、壓板等進(jìn)行檢查。

4 一種保護(hù)終端掉線原因快速查找方法研究

本研究的保護(hù)終端掉線原因快速查找方法主要采用排除法，從電源模塊、配網(wǎng)主站、保護(hù)終端、通信管理機(jī)、縱向加密模塊及相關(guān)接口、二次線等由兩頭到中間進(jìn)行排查，快速確定出現(xiàn)故障的模塊，及時(shí)修復(fù)，以提升保護(hù)終端在線率為目標(biāo)，提高配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。？譹？訛確定掉線終端。通過(guò)配網(wǎng)自動(dòng)化主站導(dǎo)出的掉線終端明細(xì)表鎖定掉線終端。？譺？訛確保裝置有電。現(xiàn)場(chǎng)觀察保護(hù)終端液晶屏是否處于失電狀態(tài)、相關(guān)功能指示燈是否熄滅，如果熄滅，排查PT刀閘是否在合位、電源空開是否送上、萬(wàn)用表測(cè)量PT取電航插或者空開是否有電。？譻？訛排除主站故障。用串口或者網(wǎng)口線把加密模塊和軟件工具連接起來(lái)（需排除SIM卡的問(wèn)題），通信連接建立后，用“ping命令”校驗(yàn)主站前置機(jī)和本地加密模塊，如發(fā)送報(bào)文與返回報(bào)文數(shù)量一致，無(wú)丟包情況，則主站側(cè)無(wú)故障。？譼？訛排除加密模塊故障。短接加密模塊到通信管理機(jī)RX（收）線和TX（發(fā)）線，若主站與子站能正常收發(fā)信息，則加密模塊無(wú)故障，終端已上線;否則，則判定加密模塊有故障。？譽(yù)？訛確保保護(hù)終端到通信管理機(jī)的接口正常工作。切換保護(hù)終端面板“遠(yuǎn)方/就地”位置開關(guān)，觀察通信管理機(jī)液晶屏是否有變位信息，如有變位信息，則保護(hù)終端到通信管理機(jī)無(wú)異常。？譾？訛加密模塊無(wú)故障后恢復(fù)接線，若主站與子站能正常收發(fā)信息，則通信管理機(jī)無(wú)異常，終端可上線。？譿？訛如果上述環(huán)節(jié)皆已排除確認(rèn)無(wú)故障，則判斷故障原因是通信信號(hào)不良，此時(shí)可聯(lián)系當(dāng)?shù)赝ㄐ殴?，通過(guò)加強(qiáng)自動(dòng)化開關(guān)位置基站的信號(hào)強(qiáng)度、加裝天線、更換SIM卡等方法改善信號(hào)不良問(wèn)題。

5 常見故障處理方法與調(diào)度注意事項(xiàng)

5.1 幾種常見的故障處理方法

（1）主站有報(bào)文下發(fā)，但終端沒(méi)有回復(fù)或者回復(fù)的報(bào)文與主站下發(fā)報(bào)文一致。原因分析：①控制器鏈路地址（設(shè)備地址）與主站不對(duì)應(yīng)，需修改通信管理機(jī)相應(yīng)鏈路地址。鏈路地址一般為設(shè)備IP地址最后一位的16進(jìn)制數(shù)，具體以主站下發(fā)的報(bào)文的第四位和第三位的16進(jìn)制數(shù)為準(zhǔn)。例如，主站下發(fā)報(bào)文為68 12 12 68 d3 d0 00 1e 01 03 d0 00 8e 00 00，則通信管理機(jī)相應(yīng)鏈路地址為00 d0（208）。②串口接線錯(cuò)誤，RX（收）線和TX（發(fā)）接反。用萬(wàn)用表測(cè)量RX對(duì)地和TX對(duì)地的電壓，若電壓值均為-4～8 V的直流電壓，則接線正常。否則，調(diào)整接線。③加密模塊與控制器串口波特率不對(duì)應(yīng)。一般為無(wú)校驗(yàn)，波特率為115 200;偶校驗(yàn)，波特率為9 600。

（2）對(duì)點(diǎn)過(guò)程中，業(yè)務(wù)突然中斷。原因分析：讓主站嘗試總召或者重新鏈路檢測(cè)，查看控制處是否可以收到報(bào)文，若可以收到報(bào)文，則通信正常。若收不到報(bào)文，則通信中斷，可校驗(yàn)主站前置機(jī)到此SIM卡的通道是否連通，如無(wú)法連接，需查看SIM卡狀態(tài)、TCP鏈接、隧道鏈接等狀態(tài)是否正常;如果發(fā)現(xiàn)不正常，則需更換加密模塊。

（3）SIM卡一直顯示無(wú)狀態(tài)。原因分析：？譹？訛檢查SIM卡是否完全插入模塊，接觸是否良好，連接是否牢固。？譺？訛若是新卡，需檢查卡套是否接觸良好、無(wú)松動(dòng)。？譻？訛若是舊卡，可能是卡已損壞，可將卡插入副卡槽檢查是否正常。？譼？訛加密模塊損壞，需重新更換。

（4）遠(yuǎn)程遙控不成功。原因分析：①主站自動(dòng)化系統(tǒng)入庫(kù)的點(diǎn)表跟就地配電自動(dòng)化終端中點(diǎn)表不一致，需調(diào)整點(diǎn)表點(diǎn)號(hào)。②配電保護(hù)終端遠(yuǎn)方/就地把手在就地位置，需達(dá)到遠(yuǎn)方位置。③遠(yuǎn)方遙控壓板（軟壓板、硬壓板）在退出狀態(tài)。④配電自動(dòng)化終端處于掉線狀態(tài)，無(wú)法與后臺(tái)進(jìn)行信息交互。⑤遙控合閘時(shí)，開關(guān)處于未儲(chǔ)能狀態(tài)，需要先讓開關(guān)儲(chǔ)能。

5.2 調(diào)試注意事項(xiàng)

調(diào)試注意事項(xiàng)如下：？譹？訛證書、配置文件、升級(jí)程序三者獨(dú)立，互不影響。？譺？訛證書只識(shí)別設(shè)備名稱，其他信息都不獲取，因此每次只用修改設(shè)備名稱，保持證書唯一性即可。？譻？訛輸入加密模塊的電壓波動(dòng)不能太大，必須在加密模塊額定電壓范圍以內(nèi)，否則將會(huì)燒壞模塊，如有必要，可串接一個(gè)穩(wěn)壓裝置（注意穩(wěn)壓裝置的端口定義是否與加密模塊一致）。？譼？訛?zāi)K升級(jí)完畢后，不應(yīng)斷電重啟，必須通過(guò)工具軟件重啟，能正常連接設(shè)備，即表示安全升級(jí)成功。？譽(yù)？訛“三遙”信號(hào)核對(duì)之前，配電自動(dòng)化主站應(yīng)提前把點(diǎn)表入庫(kù)，保證主場(chǎng)與場(chǎng)站點(diǎn)表完全一致。？譾？訛應(yīng)檢查天線完好并正確放置，保持信號(hào)良好，可用智能手機(jī)檢測(cè)SIM卡信號(hào)質(zhì)量。？譿？訛加密模塊與其軟件工具的連接有串口連接和網(wǎng)口連接兩種方式。串口連接需要注意檢查電腦與工具的端口號(hào)是否一致;網(wǎng)口連接需要把電腦的IP和裝置IP設(shè)置到同一個(gè)網(wǎng)段上。？讀？訛設(shè)備投運(yùn)后，應(yīng)檢查PT空開、電源空開是否送上，裝置面板指示燈、開關(guān)位置是否正常，IP卡號(hào)是否與主站一致，采樣是否正常等。避免增量設(shè)備帶病投運(yùn)，增加運(yùn)維壓力。？讁？訛積極和縱向加密模塊、通信管理機(jī)廠家保持溝通，及時(shí)對(duì)軟硬件進(jìn)行升級(jí)，避免批量掉線。關(guān)注終端流量使用情況，避免限流掉線。

6 結(jié)束語(yǔ)

六盤水（城區(qū)）配電自動(dòng)化設(shè)備投運(yùn)兩年以來(lái)，效果顯著，在故障復(fù)電時(shí)間上至少可縮短40%;在人力成本上至少可節(jié)約70%。在沒(méi)有使用自動(dòng)化設(shè)備以前，工作人員只能通過(guò)用戶反映停電信息，才清楚具體的停電區(qū)域，然后采用對(duì)整條配網(wǎng)線路巡視、絕緣測(cè)試等手段找出故障點(diǎn)，恢復(fù)送電。配備了配電自動(dòng)化設(shè)備之后，只要線路發(fā)生故障，后臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)告警，迅速通知運(yùn)維人員開展巡視，巡視人員根據(jù)配電自動(dòng)化終端上的故障報(bào)文信息即可快速鎖定故障區(qū)域，同時(shí)后臺(tái)通過(guò)遙控對(duì)非故障區(qū)域轉(zhuǎn)供電。這種方式不但節(jié)省人力、物力，還可以大大減少故障停電時(shí)間和負(fù)荷損失，提高電網(wǎng)的可靠性。

配網(wǎng)自動(dòng)化屬于一種新技術(shù)，目前還在推廣階段，因此終端缺陷和問(wèn)題多而新，又因保護(hù)終端廠家品類繁雜，設(shè)備質(zhì)量高低不一，所以造成自動(dòng)化運(yùn)維難度較大。加之，配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)維人員大多都是從其他專業(yè)抽調(diào)而來(lái)的員工，不具備專業(yè)的自動(dòng)化理論和實(shí)操水平，因此在配網(wǎng)自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)需要傾斜部分資源，加強(qiáng)自動(dòng)化人才培養(yǎng)，打造配網(wǎng)自動(dòng)化人才基礎(chǔ)。

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)化提出了更高的要求，配電網(wǎng)自動(dòng)化也是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì)。技術(shù)在發(fā)展，需求也在增加，最終目的都是為了擴(kuò)大供電能力，提高供電可靠性，優(yōu)化電力服務(wù)[3]。配網(wǎng)自動(dòng)化“三遙”終端要盡可能采用光纖通信方式，對(duì)光纜無(wú)法敷設(shè)的區(qū)域，要盡可能采取無(wú)線化的公網(wǎng)通信方式，配電通信光纜要和配電網(wǎng)線路進(jìn)行同步規(guī)劃和建設(shè)。針對(duì)架空線路而言，在綜合考慮線路長(zhǎng)度、覆蓋“三遙”節(jié)點(diǎn)數(shù)量及進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃的前提下，可以架設(shè)光纜，光纜起始點(diǎn)要設(shè)置在變電站，以“環(huán)狀”形態(tài)覆蓋“三遙”節(jié)點(diǎn)和智能分布式配電終端節(jié)點(diǎn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]雒永鋒.電力配網(wǎng)自動(dòng)化中配電自動(dòng)化終端設(shè)備的應(yīng)用分析[J].裝備維修術(shù)，2019（4）：149-150，147.

[2]黃燊豪，陳曉湖，劉同斌.配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備異常分析[J].機(jī)電信息，2020（36）：58-57.

[3]易志浩，袁亨.配網(wǎng)自動(dòng)化在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)裝備，2020（10）：89-90.