配電終端自動化測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

國網(wǎng)黃山供電公司 張 博 汪 然 韓 輝

引言

無論是建筑公司還是辦公室，隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的快速發(fā)展，對自動化配電系統(tǒng)的需求至關(guān)重要。隨著配電自動化系統(tǒng)應(yīng)用范圍的擴大，配電網(wǎng)中終端設(shè)備的使用日益增多，在電氣終端設(shè)備的使用過程中出現(xiàn)了軟件功能不全、質(zhì)量低劣等一系列問題。這一問題直接影響配電自動化系統(tǒng)中終端設(shè)備的正常運行，影響配電自動化中終端的控制和控制質(zhì)量，也影響配電終端的質(zhì)量評價。在自動化配電系統(tǒng)中，提高配電終端的質(zhì)量，實現(xiàn)低功率終端運行穩(wěn)定[1]。

在終端設(shè)備的使用過程中，自動化配電技術(shù)的應(yīng)用有效地提高了配電終端的工作質(zhì)量，因為在沒有配電自動化技術(shù)支持的初始階段，所有工作都是手動完成的。同時，由于機械設(shè)備多、人員安全、終端運行效率高，無法保證交換終端的運行效率。自動化配電系統(tǒng)的實施為配電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展提供了重要的保障，配電自動化有效地為配電終端的電力系統(tǒng)提供了有效的電力供應(yīng)，同時也為電網(wǎng)的運行提供了重要的保障。保障人員安全，配電自動化不僅可實時實施現(xiàn)場控制，且可快速響應(yīng)運行過程中出現(xiàn)的問題，確保配電終端設(shè)備正常安全運行。

配電終端自動化有助于避免人力資源浪費，提高變電管理效率。特別是基于計算機程式及自動化設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)，會因受刺激而產(chǎn)生感應(yīng)或接收訊號，并將有關(guān)資料傳送至配電終端處理。計算機對接收到的信息進行一致的管理，保證配送系統(tǒng)的可靠安全運行。為使自動開關(guān)終端自動驗證系統(tǒng)能充分發(fā)揮功能，需通過對專業(yè)干部、現(xiàn)有應(yīng)用技術(shù)、配電系統(tǒng)設(shè)計等的研究，全面提高系統(tǒng)水平，促進變電站建設(shè)和發(fā)展。

1 配電自動化終端的發(fā)展歷程

我國第一批自動化終端主要從國外進口，并持續(xù)了很長時間。隨著我國自動技術(shù)研究的增多，逐步掌握了自動配電終端的核心開發(fā)技術(shù)。使依賴進口的生產(chǎn)模式開始向國內(nèi)直接生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變。隨著國內(nèi)配電最終產(chǎn)品數(shù)量的增加和盈利能力的提高，為電力企業(yè)的發(fā)展提供了諸多優(yōu)勢[2]。

功能方面的發(fā)展進程。一般來說，配電終端功能的發(fā)展可分為控制功能階段、故障診斷階段和接地保護階段三個階段，分別為配電控制單元和集中式終端。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)控制的基本要求，我國部分電力自動化企業(yè)初步投入了遠程控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開發(fā)。但目前遠程配電控制設(shè)備缺乏電源自動化能力。作為90年代末全國范圍內(nèi)配電自動化實驗項目，將故障檢測方法應(yīng)用于整個配電自動化系統(tǒng)的時間序列調(diào)整，后來被轉(zhuǎn)移到一個自動終端饋線連接到通信技術(shù)。21世紀(jì)，配電終端饋電功能自動化逐步由集中處理向分布式處理轉(zhuǎn)變，表面保護技術(shù)結(jié)合缺陷檢測、隔離和處理成為新的技術(shù)趨勢。

通信方式上的發(fā)展進程。從通信手段上看，配電終端的發(fā)展可分為串行和網(wǎng)絡(luò)兩個階段。隨著光纖網(wǎng)絡(luò)通信終端設(shè)備的出現(xiàn)，該終端進入了基于網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)的開發(fā)階段。與傳統(tǒng)通信手段相比互聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)速度快得多，信息路由相對簡單，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性。為配電終端對等通信帶來了機遇，也為進一步發(fā)展表面保護技術(shù)提供了更有利的條件。

嵌入式軟件方面的發(fā)展進程。從嵌入式軟件的角度看，我國配電終端的開發(fā)可分為軟件阻塞循環(huán)創(chuàng)建階段和實時操作系統(tǒng)嵌入式軟件結(jié)構(gòu)階段。由于處理效率、存儲空間、處理器等方面的限制，隨著實時嵌入式操作系統(tǒng)軟件大量放電的ARM 和CPU 晶體的大量滲透和使用，使終端軟件穩(wěn)定安全運行。在配電終端中的應(yīng)用條件逐漸出現(xiàn)，取得了重大進展。

當(dāng)前配電自動化終端存在的主要問題?，F(xiàn)階段，室內(nèi)配電終端自動化無論在性能還是技術(shù)方面都獲得前所未有的發(fā)展。但須認識到，我國終端配電自動化發(fā)展水平與國外先進終端有一定差距，在發(fā)展過程中存在許多問題需解決：部分配送自動化終端設(shè)備入市前未經(jīng)嚴(yán)格質(zhì)量檢驗，大量性能較差的設(shè)備進入市場。這些劣質(zhì)設(shè)備是不可靠的，在運行過程中面臨著嚴(yán)重的安全風(fēng)險，對整個電網(wǎng)的運行構(gòu)成了嚴(yán)重威脅；大部分交換終端是電池的備用電源，電池本身的壽命較短，不能長時間運行；近年來我國自動終端的安全性、穩(wěn)定性和可靠性在一定程度上有所提高，但對自動化的實際需求仍有很大差異。如不能隨著時間的推移而進步，這種差距只會越來越大；由于工廠和現(xiàn)場終端設(shè)備測試缺乏具體的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，無法全面進行這些測試，配電自動化終端設(shè)備具備適當(dāng)?shù)耐顿Y、操作和使用條件。為進一步提高配電自動化的實際效率，今后的研究應(yīng)把重點放在上述問題上[3]。

2 配電終端自動化檢測系統(tǒng)的設(shè)計探究

2.1 自動化檢測系統(tǒng)頂層設(shè)計

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運行的自動化要求、相關(guān)文件和相關(guān)部門，對終端組件進行測試。即使根據(jù)電壓等級，也可采用可編程的三相電源管理方案。該電源可靈活調(diào)節(jié)電流、電壓和相位，工作穩(wěn)定、準(zhǔn)確。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)一般采用電壓、電流穩(wěn)定的固定設(shè)備，包括遙感信息和遙測信息。

2.2 自動控制系統(tǒng)

上位機是指裝有終端開關(guān)自動控制系統(tǒng)的計算機，是一個自動控制系統(tǒng)和交互式終端。具有控制信號流的能力，在操作過程中實現(xiàn)人機交互，同時三相標(biāo)準(zhǔn)源裝置具有類似的目標(biāo)檢測功能。輸出值的準(zhǔn)確性直接影響自動檢測系統(tǒng)的整體情況和自動檢測的效率。為實現(xiàn)終端自動控制系統(tǒng)的目標(biāo)，需研制三相標(biāo)準(zhǔn)源，為提高三相標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備源輸出信號的準(zhǔn)確性和可靠性，在正常情況下一般采用閉環(huán)矢量控制方法。該技術(shù)的主要參數(shù)有：輸出相電壓0～450V，相電流0～45A，21次諧波；模擬配電網(wǎng)誤差的能力三相功率輸出精度為0.05%，相位輸出精度為0.1°，輸出電壓和電流精度為0.05%，頻率范圍為45～55Hz。

在頂層設(shè)計中，三相閉環(huán)矢量控制方法包括波源、矢量采樣、信號處理和多通道高精度功能四個模塊。具體步驟：波形源下有六個信號源，信號進入回放模塊以增加功率。這部分信號在輸出處等待輸出。隨著時間的推移，向量機選擇模塊選擇放大信號，然后選擇更強大的信號并將其放入處理模塊進行分析。如滿足了輸出條件則允許輸出，否則將配置重復(fù)上述步驟的函數(shù)配置模塊，直到滿足要求。

2.3 自動控制系統(tǒng)軟件開發(fā)

系統(tǒng)軟件須與系統(tǒng)硬件兼容，使其能執(zhí)行自動感應(yīng)功能、信息輸入、通信管理、信息處理和分析等功能，使多個終端的控制和管理成為可能，確保了配電終端的可靠性和可靠性。系統(tǒng)軟件設(shè)計包括六個模塊：用戶管理模塊。分析訪問權(quán)限、帳號信息、項目驗證權(quán)限、進行維護和分發(fā)；系統(tǒng)管理模塊。包括模塊、設(shè)置參數(shù)、環(huán)境因素、硬件接口和測試設(shè)備；用于控制測量設(shè)備、模型和終端信息的采樣信息管理模塊；生成過程控制模塊，與測試計劃相對應(yīng)；檢測工作模塊。測試操作模塊、測試對象和測試計劃，有自動驗證和手動驗證數(shù)據(jù)兩種方法可提高有效性；測試報告模塊。測試結(jié)果查詢和打印報告?；诨ヂ?lián)網(wǎng)平臺的系統(tǒng)軟件提供協(xié)同協(xié)作、在線數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)輸入和輸出及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的自動檢測。

2.4 自動化檢測系統(tǒng)檢測流程

根據(jù)配電終端的功能和性能測試要求，自動測試系統(tǒng)可向測試對象輸出交直流標(biāo)準(zhǔn)源，以及復(fù)用和遙控信號，同時接收測試對象的SOE 用于改變狀態(tài)。延時自動測井的主要作用是在發(fā)生事故時，依次將相應(yīng)的自動裝置、開關(guān)和繼電保護裝置置于保持狀態(tài)，進而完成檢測目標(biāo)的自動檢測。該系統(tǒng)還可在復(fù)雜的或相關(guān)的環(huán)境中模擬和檢測錯誤，以支持快速有效的錯誤解決，同時還可執(zhí)行項目測試的邏輯功能：輸入確定目標(biāo)的信息，包括設(shè)備、型號、終端、遙控信號等；根據(jù)試驗要求選擇并設(shè)計相應(yīng)的試驗方案，包括試驗要素、相關(guān)參數(shù)、試驗條件等；根據(jù)測試方法和測試內(nèi)容，確定連接檢測系統(tǒng)的目的并開始測試；在測試過程中，檢測系統(tǒng)生成和記錄與計算和分析相關(guān)的數(shù)據(jù)，并將測試結(jié)果存儲在組織數(shù)據(jù)庫中；自動化認證系統(tǒng)根據(jù)具體的模型編制相應(yīng)的認證報告。

3 配電自動化技術(shù)對配電終端質(zhì)量管控措施分析

對配電終端設(shè)備進行檢測。驗證主要針對網(wǎng)絡(luò)的云層，在網(wǎng)絡(luò)的云層中，采用自動化配電系統(tǒng)，對其形狀、電流、電壓、電阻、頻率等進行驗證。在配電終端使用過程中，機械設(shè)備隨時可能損壞，檢測是配電終端的重要保障之一。供電系統(tǒng)的檢測終端設(shè)備應(yīng)不斷檢查，以便一旦終端出現(xiàn)故障，能夠及時有效地解決問題。在開關(guān)終端質(zhì)量檢測過程中，必須對終端進行全面檢測，控制開關(guān)終端線路的運行。如果在終端設(shè)備運行過程中出現(xiàn)問題，鈴聲會觸發(fā)警報，幫助工作人員快速發(fā)現(xiàn)。通過消除問題，有效地提高了員工的工作效率。在配電終端設(shè)備測試過程中，將遠程復(fù)制和配電自動化技術(shù)有效地結(jié)合起來。

對配電終端設(shè)備的控制功能。配電自動化不僅可在遠處操作，且可在遠處操作得更好，配電自動化通過保護終端設(shè)備，在一定程度上保證了員工的人身安全，打破了傳統(tǒng)的操作模式。有效地檢測開關(guān)終端的故障，需加強開關(guān)終端的控制功能，終端設(shè)備的應(yīng)用可有效地保證配電自動化技術(shù)的應(yīng)用。在設(shè)備終端設(shè)備遠程運行過程中，實現(xiàn)了配電自動化技術(shù)的遠程化，有效提高了終端設(shè)備的穩(wěn)定性，提高了相關(guān)人員的能力。工作資源的優(yōu)化配置在一定程度上保證了配電終端的質(zhì)量。

電網(wǎng)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)體制的作用。電網(wǎng)系統(tǒng)在配電終端設(shè)備中發(fā)揮著重要作用，電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性是此時需關(guān)注的問題。只有充分利用配電自動化技術(shù)才能保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全，提高配電終端設(shè)備的質(zhì)量。管理人員需監(jiān)控終端設(shè)備的質(zhì)量，對開關(guān)終端人員的技術(shù)能力提出嚴(yán)格要求，以提高網(wǎng)絡(luò)安全性和開關(guān)終端的專業(yè)技術(shù)能力。通過實時向相關(guān)技術(shù)人員介紹和了解網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，有效地保證配電終端設(shè)備的質(zhì)量，防止工作中斷。

配電終端規(guī)劃流程。配電自動化終端是一個相對復(fù)雜的過程，在這個過程中，首先須將相關(guān)數(shù)據(jù)和所有編碼數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)；其次計算應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)程序進行，并應(yīng)在對配電終端和開關(guān)的可靠性進行嚴(yán)格評估的基礎(chǔ)上進行，并充分利用規(guī)劃計劃的全部數(shù)據(jù)；須遵守保留精英的基本原則，進行改變?nèi)丝诮M成、跨越部分、選擇等行動；根據(jù)數(shù)據(jù)計算結(jié)果選擇最合適的終端實現(xiàn)配電自動化。一般配電網(wǎng)中的開關(guān)可根據(jù)其功能分為幾種類型，如觸點、用戶邊界、插座等。特別是用戶開關(guān)，一般都要根據(jù)用戶的用電需求來選擇。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)互連自動化技術(shù)指南，配電網(wǎng)自動化終端最好采用光纖通信，但要考慮到選擇最合適的網(wǎng)絡(luò)互連終端，原則上取決于實際情況，考慮到實際和經(jīng)濟可行性。

配電自動化終端的發(fā)展趨勢。與變電站自動化配電相比，配電自動化是一個較年輕、前景廣闊的領(lǐng)域，根據(jù)自動化配電終端的發(fā)展歷史，可期待下一代的進一步發(fā)展。在以下幾方面取得了進展：自動化配電終端和主開關(guān)；自動配電終端將向數(shù)字翻譯方向發(fā)展，利用OCT 和OPT 光學(xué)傳感器對終端進行數(shù)字配電將逐步占據(jù)市場主導(dǎo)地位。此外，光學(xué)傳感器技術(shù)的不斷改進將大大降低應(yīng)用成本，同時也大大提高了應(yīng)用的可靠性。配電自動化終端基于普通傳感器難以達到的光學(xué)傳感器的優(yōu)勢，提高錯誤檢測的效率和準(zhǔn)確性，省去復(fù)雜的數(shù)模轉(zhuǎn)換過程，直接實現(xiàn)數(shù)字化配置。

4 結(jié)語

隨著自動化的不斷完善和更新，配電自動化終端的整體性能也在提高。但我國仍存在自動配電終端的問題，如終端設(shè)備在上市前沒有經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量控制，終端備用電池的使用壽命相對較短。為保證配電自動化終端安全可靠地運行，需提高布局規(guī)劃方法，明確規(guī)劃流程的基本原則。