配電自動(dòng)化遙信正確率的影響因素及改進(jìn)措施

咸日常，周明旺，尹延凱，武　鋼，呂東飛（.山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，山東　淄博　55000；.國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司，濟(jì)南　500；.國網(wǎng)山東省電力公司淄博供電公司，山東　淄博　5506）

配電自動(dòng)化遙信正確率的影響因素及改進(jìn)措施

咸日常1，周明旺1，尹延凱1，武鋼2，呂東飛3
（1.山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，山東淄博255000；2.國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司，濟(jì)南250012；3.國網(wǎng)山東省電力公司淄博供電公司，山東淄博255062）

遙信信號(hào)能夠反映配電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，其信號(hào)質(zhì)量直接決定調(diào)度員對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況的判斷，在配電自動(dòng)化中具有極其重要的作用。針對(duì)A地區(qū)配電自動(dòng)化遙信正確率指標(biāo)持續(xù)低下，從丟失SOE（時(shí)間順序記錄）變位記錄和SOE超時(shí)兩個(gè)方面進(jìn)行分析，探究設(shè)備、通信等對(duì)遙信正確率的影響，結(jié)合A地區(qū)實(shí)際狀況，提出相應(yīng)的解決方法及改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞：遙信正確率；SOE變位；超時(shí)；通信

0　引言

隨著智能配電網(wǎng)的發(fā)展和自動(dòng)化水平的不斷提高，終端功能由原來的“二遙”發(fā)展到“三遙”、“四遙”，其中遙信是配電自動(dòng)化終端最基本的功能之一。遙信信息是配電網(wǎng)故障診斷的最基礎(chǔ)數(shù)據(jù)［1-2］，反映變電站及各線路所有電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，能夠測(cè)量變壓器內(nèi)部故障綜合信號(hào)、開關(guān)位置信號(hào)、通信設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)、保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)和調(diào)壓變壓器抽頭位置信號(hào)等［3］。

在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，當(dāng)開關(guān)發(fā)生變位時(shí)，配電終端將采集到的遙信變位信息，按通信規(guī)約打包成變位遙信報(bào)文，優(yōu)先通過通信網(wǎng)絡(luò)傳送到達(dá)配電主站。同時(shí)，配電終端會(huì)自動(dòng)記錄變位的時(shí)間、原因，形成SOE記錄，隨后傳送至主站，便于事后分析，上送時(shí)間相對(duì)遙信信號(hào)較慢。當(dāng)開關(guān)觸點(diǎn)接觸不良或者配電終端的測(cè)控裝置發(fā)生故障時(shí)，會(huì)造成信號(hào)抖動(dòng)和誤發(fā)。配電通信網(wǎng)絡(luò)分為有線通信和無線通信，有線通信是以光纖為主，光纖通信質(zhì)量高、速度快、誤碼率低，當(dāng)通信線路發(fā)生故障時(shí)，易出現(xiàn)信號(hào)延時(shí)或者丟失；無線通信主要是利用2G網(wǎng)絡(luò)，特別是偏遠(yuǎn)地區(qū)的通信質(zhì)量不穩(wěn)定、速度慢，信號(hào)較弱時(shí)，容易使信號(hào)延時(shí)甚至丟失。

針對(duì)上述遙信問題，文獻(xiàn)［4］和文獻(xiàn)［5］介紹了利用軟件去抖動(dòng)的方法，保證SOE記錄的精確性；文獻(xiàn)［6］詳細(xì)說明了遙信誤發(fā)的原因，提出了利用雙觸點(diǎn)采集、軟件去抖和工藝隔離三種減少遙信誤發(fā)的有效措施；文獻(xiàn)［7］和文獻(xiàn)［8］分析造成遙信誤動(dòng)作的原因，并提出提高遙信動(dòng)作正確率的措施?；谝陨咸岣哌b信正確率的方法，根據(jù)國家電網(wǎng)公司考核配電自動(dòng)化指標(biāo)規(guī)則，從造成SOE丟失和SOE記錄與遙信記錄時(shí)差過大的相關(guān)因素進(jìn)行分析，找出應(yīng)對(duì)措施，從根本上解決遙信問題，以提高配電自動(dòng)化遙信正確率的指標(biāo)水平。

1　A地區(qū)配電自動(dòng)化遙信正確率統(tǒng)計(jì)

A地區(qū)配網(wǎng)現(xiàn)狀。A地區(qū)年直供電量約300億kWh。其配電網(wǎng)10 kV線路有1 093條，總長度為8 397 km，環(huán)網(wǎng)柜872臺(tái)，柱上開關(guān)7 718臺(tái)，公用變壓器數(shù)量8 494臺(tái)，容量3 169MVA；專用變壓器21 911臺(tái)，容量7 962MVA。終端總數(shù)為6 544臺(tái)，包括DTU（站所終端）369臺(tái)、集中型柱上FTU（饋線終端）337臺(tái)、電壓型柱上FTU 967臺(tái)、以及分界FTU 4871臺(tái)。其中，DTU和集中型柱上FTU使用光纖通信，電壓型柱上FTU、分界FTU均使用無線通信。以運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)各類終端數(shù)量，如表1所示。

表1　不同運(yùn)行時(shí)間的各類終端數(shù)量　　臺(tái)

遙信動(dòng)作分析。2015-04-06至2015-06-30時(shí)段內(nèi)，A市遙信正確率為60.20%，遙信動(dòng)作次數(shù)為1 525次，丟失遙信動(dòng)作15次，遙信動(dòng)作正確次數(shù)為927次。其中，丟失SOE的遙信變位250次，占16.23%；由于遙信丟失或時(shí)標(biāo)錯(cuò)誤，導(dǎo)致主站顯示SOE超時(shí)記錄348次，占22.60%?？梢?，影響遙信正確率的主要因素是丟失SOE的遙信變位記錄和SOE超時(shí)，欲提高遙信正確率，首先要解決這兩個(gè)問題。同時(shí)，遙信質(zhì)量也影響著配電自動(dòng)化的其他指標(biāo)，因此，解決遙信的問題刻不容緩。

2　影響遙信正確率原因分析

影響遙信正確率的因素較多，主要分為丟失SOE遙信變位記錄和SOE超時(shí)兩大類。

2.1丟失SOE遙信變位

根據(jù)離線數(shù)據(jù)中的遙信變位表（PDS_Res_yx_bw）和遙信SOE記錄表（PDS_Res_yx_soe）將每個(gè)設(shè)備的變位記錄進(jìn)行匹配，如果只有遙信變位，沒有遙信SOE記錄，則記錄為SOE丟失。A地區(qū)SOE信號(hào)丟失的主要原因及比例如表2所示。

表2 SOE丟失原因

電壓型分段控制器動(dòng)作程序版本太低。丟失SOE遙信變位記錄共有250次，電壓型FTU（饋線終端）有126次，占丟失SOE遙信變位的50.40%，是造成SOE丟失的主要原因。電壓型分段控制器程序版本太低，不具備SOE補(bǔ)傳功能，會(huì)造成長時(shí)間停電后再來電時(shí)SOE丟失。例如，5月7日，某10 kV線路因臨時(shí)停電，造成該條線路電壓型開關(guān)全部失電，恢復(fù)送電后，由于電壓型分段控制器程序版本是V4.7，來電的遙信信號(hào)立即上傳主站，而后產(chǎn)生成的SOE卻沒有上傳，造成主站有遙信變位記錄，無SOE記錄。

通信不穩(wěn)定。遙信信號(hào)先從分站遙信接點(diǎn)至采集裝置，然后經(jīng)傳輸通道送至主站，通過解碼，轉(zhuǎn)化為與之對(duì)應(yīng)的信息在調(diào)度主站上顯示。信號(hào)不穩(wěn)定，容易造成SOE丟失，如某廠生產(chǎn)的終端設(shè)備連續(xù)送3次后，無論主站是否收到，自動(dòng)拋棄。如果傳輸通道質(zhì)量出現(xiàn)問題，會(huì)造成遙信誤動(dòng)或拒動(dòng)，特別是在強(qiáng)對(duì)流天氣、雷雨較多的季節(jié)，線路出現(xiàn)故障的概率增加，遙信量也會(huì)增多，傳送較慢的信號(hào)還未顯示就被過濾掉；通道誤碼，前置機(jī)接收的報(bào)文會(huì)發(fā)生變化［9］。

終端供電的電源容量不足。A地區(qū)采用超級(jí)電容給終端供電，安裝在室外，所處運(yùn)行環(huán)境惡劣，隨著運(yùn)行時(shí)間變長，供電能力逐漸下降。超級(jí)電容具有充放電快的特征，當(dāng)電壓型開關(guān)分閘后電容儲(chǔ)能很快消失，合閘時(shí)裝置失電仍未啟動(dòng)，沒有產(chǎn)生SOE，待裝置啟動(dòng)后與主站通信連接后只上傳開關(guān)變位信息，無SOE上送。該事件在長時(shí)間停電時(shí)發(fā)生。5月8日52號(hào)變電站出現(xiàn)17條丟失SOE記錄，如表3所示，嚴(yán)重影響總體遙信指標(biāo)在。原因是52號(hào)變電站停電，造成多條線路電壓型開關(guān)全部失電，分閘遙信應(yīng)該正確，由于沒有足夠儲(chǔ)能電源，RTU停運(yùn)，無線通信中斷，在逐級(jí)合閘送電時(shí)，RTU未啟動(dòng)，沒有產(chǎn)生SOE，通信建立后只上報(bào)遙信變位信息，造成SOE丟失。尤其是部分廠家的分界開關(guān)，其內(nèi)置超級(jí)電容的容量僅能維持10 s左右，不足以使生成的SOE上傳至主站。

表3　52號(hào)變電站停電記錄

RTU（遠(yuǎn)動(dòng)終端）本體故障。A地區(qū)裝備的RTU數(shù)字監(jiān)控單元中遙信配置為64路，如果遙信的信息量大于64路則不能上傳，出現(xiàn)遙信漏報(bào)。例如15號(hào)變電站，其遙信的信息量比較大，而在RTU的柜內(nèi)10 kV重合閘信息卻沒有接線的位置，使線路的重合閘裝置發(fā)生動(dòng)作時(shí)，主站沒有提示信息，造成遙信拒動(dòng)［9］。

輔助接點(diǎn)接觸不良。配電網(wǎng)中大部分裝置安裝在在室外，比如柱上FTU、斷路器、分界開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)等，所處環(huán)境較惡劣，輔助接點(diǎn)容易臟污和表面氧化導(dǎo)致接觸不良。此外，開關(guān)動(dòng)作頻繁，長時(shí)間后輔助接點(diǎn)機(jī)械傳動(dòng)部分產(chǎn)生間隙使其接觸不良，從而引起遙信拒動(dòng)或誤動(dòng)［10-11］。此種類型發(fā)生在運(yùn)行時(shí)間較長的設(shè)備中［12］。

2.2SOE超時(shí)

根據(jù)離線數(shù)據(jù)中的遙信變位表（PDS_Res_yx_bw）和遙信SOE記錄表（PDS_Res_yx_soe）將每個(gè)設(shè)備的變位記錄進(jìn)行匹配，兩個(gè)信號(hào)的時(shí)標(biāo)相差15 s以上，系統(tǒng)認(rèn)為SOE信號(hào)超時(shí)。A地區(qū)SOE超時(shí)各因素?cái)?shù)量統(tǒng)計(jì)如表4所示。

表4 SOE超時(shí)原因

通信不穩(wěn)定。SOE超時(shí)統(tǒng)計(jì)總數(shù)為348條，其中使用無線通信有323條，占總SOE超時(shí)記錄的92.8%。使用無線通信終端造成SOE超時(shí)部分，約有90%多發(fā)生在城市郊區(qū)、農(nóng)村以及山區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)。上述地區(qū)，無線信號(hào)較弱，SOE和變位信息傳輸延時(shí)，導(dǎo)致時(shí)間差大于15 s，造成SOE超時(shí)。

主站與遠(yuǎn)動(dòng)終端時(shí)間不同步。在SOE超時(shí)記錄中，出現(xiàn)事件記錄時(shí)間比SOE事件早和事件記錄時(shí)間比SOE時(shí)間晚15 s以上的現(xiàn)象，主要原因是主站與終端時(shí)間不同步。通常主站與終端每24 h校時(shí)一次，在此期間，如果線路停電使終端失電，有些終端運(yùn)行時(shí)間較長，其內(nèi)部的自守時(shí)特性出現(xiàn)故障，造成主站與遠(yuǎn)動(dòng)終端的時(shí)間不同步，使得遙信變位時(shí)間比主站接收SOE時(shí)間晚，出現(xiàn)時(shí)差負(fù)數(shù)但數(shù)值不大情況。如表5所示，196號(hào)變電站第82號(hào)線路的15號(hào)終端，SOE較主站記錄時(shí)延出現(xiàn)-3 s。

表5　82號(hào)線15號(hào)終端SOE超時(shí)記錄

配對(duì)錯(cuò)誤。配對(duì)錯(cuò)誤基本屬于遙信丟失，SOE正常的情況，二者無法配對(duì)的問題。而在統(tǒng)計(jì)中，一般把配對(duì)錯(cuò)誤歸入到SOE信號(hào)超時(shí)記錄。由于系統(tǒng)軟件出現(xiàn)故障，使得主站上一次的遙信事件記錄與下一次的SOE記錄配對(duì)，計(jì)算結(jié)果達(dá)到1 000～10 000 s。該事件發(fā)生在長時(shí)間停電之后重新恢復(fù)送電中。如表6所示，根據(jù)統(tǒng)計(jì)所記錄的SOE超時(shí)過長的相關(guān)信息。

表6　因配對(duì)錯(cuò)誤造成SOE超時(shí)

強(qiáng)電磁干擾。強(qiáng)電磁干擾多存在于變電站中，干擾信號(hào)一旦進(jìn)入遙信回路中容易使裝置遙信輸入回路短時(shí)變位，出現(xiàn)信號(hào)抖動(dòng)。如果短時(shí)間頻繁抖動(dòng)時(shí)，因通信質(zhì)量不高，變位遙信可能丟失，導(dǎo)致二者無法匹配。因?yàn)閺?qiáng)電磁干擾隨時(shí)可能發(fā)生，所以裝置需進(jìn)行濾波處理［13］。

3　解決措施

設(shè)備方面。改造終端電源，增大電容電池的容量或配置后備電源，支持足夠的供電容量和時(shí)間；改造RTU，對(duì)RTU進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造，提高其遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的傳輸能力；對(duì)現(xiàn)有RTU進(jìn)行擴(kuò)容改造，增加遙信信息量［9-14］；更改主站與終端校時(shí)周期，由于每次校時(shí)需要很大的內(nèi)存，需主站服務(wù)器內(nèi)存擴(kuò)容之后根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況合理的調(diào)整主站與終端的校時(shí)周期［15］，可由原來的每24 h調(diào)整到6 h或者2 h。

通信方面。通信質(zhì)量直接關(guān)系到配電自動(dòng)化的各項(xiàng)指標(biāo)，無線通信終端，尤其是頻繁掉線、誤碼率高且信號(hào)不穩(wěn)的站點(diǎn)，需更換GPRS模塊，或者由2G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為3G、4G網(wǎng)絡(luò)，保證無線通信的穩(wěn)定性。使用光纖的通信終端，所用光纖本體質(zhì)量符合要求且插頭沒有松動(dòng)，保證正常通信。

維護(hù)方面。升級(jí)電壓型分段控制器動(dòng)作的程序［16］，把電壓型分段控制器由V4.7版本的程序升級(jí)到V4.8或者V4.9，可以解決因長時(shí)間停電造成的SOE記錄丟失的問題；維修或者更換接觸不良的接點(diǎn)；加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)管理。當(dāng)調(diào)度發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)通知所屬單位進(jìn)行分析并處理。

4　實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

升級(jí)電壓型分段控制器的程序。做線路短時(shí)停電和長時(shí)間停電后來電變位測(cè)試實(shí)驗(yàn)，在同一設(shè)備上，分別利用V4.7、V4.8、V4.9進(jìn)行測(cè)試。通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出：在停電后再來電，電壓型分段控制器為V4.7的版本很容易出現(xiàn)丟失SOE的現(xiàn)象，V4.8及以上版本的程序沒有出現(xiàn)SOE丟失。因此，通過逐步升級(jí)電壓型分段控制器的程序，可解決大部分線路停電后再來電時(shí)主站丟失SOE的問題。2015-06-06，87號(hào)線電壓型分段控制器動(dòng)作的程序均升級(jí)到V4.8，6月8、9日兩天停電后進(jìn)行了驗(yàn)證，如圖1所示2015-06-08，87號(hào)線停送電產(chǎn)生的遙信信息，可知升級(jí)之后沒有發(fā)生SOE丟失。

圖1　87號(hào)線路停送電產(chǎn)生的遙信信息

增加信號(hào)強(qiáng)度，保證通信正常。通過實(shí)驗(yàn)，如圖2所示終端通信正常時(shí)開關(guān)發(fā)生變位，不會(huì)丟失SOE信息。如圖3所示通信短時(shí)間斷開（通過拔通信插頭模擬）的情況下，控制器仍然向外發(fā)送報(bào)文，此時(shí)通道已沒有，SOE丟失（黃色部分）。即如果某站點(diǎn)通信不穩(wěn)定，發(fā)生變位時(shí)通信短時(shí)間中斷會(huì)造成SOE丟失。此外，通過干擾信號(hào)使信號(hào)變得微弱，也會(huì)出現(xiàn)SOE超時(shí)現(xiàn)象。因此，在以無線通信為主的非城區(qū)，增加信號(hào)強(qiáng)度保證其通信的穩(wěn)定性，可以在很大程度上解決SOE信號(hào)丟失及超時(shí)的問題。

圖2　通信正常時(shí)的變位測(cè)試

增大電源容量或配套后備電源。通過做大量的終端未接入及接入后備電源變位實(shí)驗(yàn)可知，線路斷電后，終端未接入后備電源出現(xiàn)SOE丟失，接入后備電源無SOE丟失。這是因?yàn)榻K端有后備電源，使得生成的SOE有足夠的時(shí)間傳向主站。所以，可以適當(dāng)增加電源容量，以減少因失電帶來的SOE丟失。

圖3　通信中斷時(shí)的變位測(cè)試

5　結(jié)語

根據(jù)現(xiàn)實(shí)條件按上述措施進(jìn)行整改，A地區(qū)的遙信正確率有了很大的改善。在2015年7月份遙信統(tǒng)計(jì)中，遙信動(dòng)作次數(shù)為792次，丟失遙信動(dòng)作0次，丟失SOE記錄10次，SOE超時(shí)記錄14次，遙信動(dòng)作正確次數(shù)為768次，遙信正確率達(dá)到96.97%，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

此次整改，雖然遙信正確率得到了顯著的提升，但仍存在一些不足，有些地區(qū)仍然出現(xiàn)SOE丟失以及SOE超時(shí)的現(xiàn)象。這是由于無線通信占有很大比重，尤其是在偏遠(yuǎn)的山區(qū)和農(nóng)村，3G網(wǎng)絡(luò)未普及，無線通信不穩(wěn)定。此外，夏季強(qiáng)對(duì)流天氣比較多，雷電頻繁，造成線路終端遭到雷擊的概率增加，使其遭到損壞，也是影響遙信正確率的原因。總之，希望根據(jù)A地區(qū)出現(xiàn)的遙信問題及解決措施為其他地區(qū)提高遙信正確率提供一定的參考。

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Influential Factors and Im provement M easures of the Distribution Automation Remote Communication Accuracy

XIAN Richang1，ZHOU Mingwang1，YIN Yankai1，WU Gang2，LV Dongfei3
（1.School of Electrical and Electronic Engineering of Shandong University of Technology，Zibo 255000，China；2.State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250012，China；3.State Grid Zibo Power Supply Company，Zibo 255062，China）

The telesignalisation can reflect the running state of the distribution equipment，those signal quality directly determines the judgment to the equipment operation condition，and plays an important role in the distribution automation. Aiming at the persistent low accuracy of the telesignalisation in the A area，from the displacement records and the time-out of sequence of event（SOE），effects of the equipment and communication on the telesignalisation accuracy are explored.Combining with practical situation in the A area，corresponding solutions and measures are put forward.

remote signal accuracy；SOE displacement；overtime；communication

TM764.2

A

1007－9904（2016）04－0029－05

2015-11-21

咸日常（1965），男，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動(dòng)化、電力變壓器的運(yùn)行與維護(hù)等。