配電自動(dòng)化終端倉調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李洪衛(wèi)

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518001）

0 引言

隨著科技發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在配電網(wǎng)中獲得了廣泛應(yīng)用，配電自動(dòng)化技術(shù)的深化應(yīng)用不僅縮短了配電網(wǎng)故障停電時(shí)間，提升了運(yùn)行管理水平，還可以改善供電質(zhì)量[1]。當(dāng)前配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)具備分布式電源接入控制、大面積停電處理、“二遙”終端數(shù)據(jù)接入、配電終端管理等功能。其中“二遙”終端數(shù)據(jù)接入和配電終端管理功能承載著配電自動(dòng)化終端接入主站運(yùn)行驗(yàn)收的工作任務(wù)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入主站時(shí)，往往需要經(jīng)過對(duì)點(diǎn)驗(yàn)收才能投入運(yùn)行[2]。配電自動(dòng)化運(yùn)行配電終端自動(dòng)化信息的正確性是解決配網(wǎng)調(diào)控“盲調(diào)”問題，實(shí)現(xiàn)可視化、智能化調(diào)控的基礎(chǔ)，是配電自動(dòng)化系統(tǒng)故障智能研判與快速隔離最基本的數(shù)據(jù)源[3]。目前，常見的配電自動(dòng)化終端倉調(diào)系統(tǒng)主要是建立一個(gè)模擬主站，本地驗(yàn)證信號(hào)的產(chǎn)生情況，再與主站進(jìn)行聯(lián)調(diào)對(duì)點(diǎn)，具體方式為現(xiàn)場(chǎng)人員加量、動(dòng)作操作后，通過電話與主站人員核對(duì)結(jié)果，這一方式依賴前期周密的安排，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收工作花費(fèi)的時(shí)間和人力也較多。其不足主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)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(dòng)試驗(yàn)依靠人工完成，存在試驗(yàn)時(shí)間長、出錯(cuò)概率大等問題。月度需要接入和更換的終端數(shù)量分批，工作不平衡，加人趕工現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

（2）信息化手段匱乏，調(diào)試負(fù)擔(dān)重。

配電自動(dòng)化終端接入主站現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收時(shí)，需要主站人員全程參與，并制定紙質(zhì)計(jì)劃按序進(jìn)行，靈活性不高，且占用主站人員大量時(shí)間。調(diào)試過程記錄簡單，缺乏詳細(xì)的操作加量記錄，不規(guī)范不嚴(yán)謹(jǐn)，且容易產(chǎn)生設(shè)備帶病投入現(xiàn)象。

（3）對(duì)通信依賴大，協(xié)同效率低。

電話溝通預(yù)約時(shí)間的人工聯(lián)調(diào)試驗(yàn)?zāi)Ｊ?，遇到問題或計(jì)劃變動(dòng)，容易致使調(diào)試延期，主站與現(xiàn)場(chǎng)再協(xié)調(diào)難度增大。

為了規(guī)范配電終端接入調(diào)試，提高聯(lián)調(diào)過程中主站對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的智能識(shí)別程度，實(shí)現(xiàn)各類配電自動(dòng)化終端接入的自適應(yīng)調(diào)試和檢驗(yàn)，解決調(diào)試效率低下的問題，迫切需要研究出好的自動(dòng)化解決方案，使復(fù)雜的配電終端接入驗(yàn)收工作標(biāo)準(zhǔn)化、簡單化。

1 解決方案

針對(duì)主站人員配合占用時(shí)長且協(xié)調(diào)難度大的問題，將上送信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)比對(duì)，通過信號(hào)環(huán)回到現(xiàn)場(chǎng)方式，解放主站配合人員的工作；針對(duì)調(diào)試負(fù)荷大、不規(guī)范等問題，通過計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，替代人工調(diào)試，自動(dòng)激發(fā)配電自動(dòng)化終端產(chǎn)生信號(hào)。針對(duì)FTU等配電終端需要運(yùn)行維護(hù)人員爬至桿塔上打開FTU箱柜進(jìn)行操作，不僅耗費(fèi)體力，還增加了維護(hù)難度的問題[4]，將較重的功率源和控制顯示主機(jī)分離，采用分體結(jié)構(gòu)，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(jī)策略控制：主機(jī)可以定制待驗(yàn)收自動(dòng)化終端設(shè)備測(cè)試策略集合，形成測(cè)試方案。調(diào)試時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)方案策略自動(dòng)驗(yàn)收，執(zhí)行相應(yīng)的控制命令，激發(fā)功率源的輸出并記錄過程。

配電自動(dòng)化終端信號(hào)激發(fā)：根據(jù)驗(yàn)收測(cè)試需求，功率源收到主機(jī)的控制指令，產(chǎn)生大小、時(shí)長、步長可控的電流、電壓模擬量序列，激發(fā)配電自動(dòng)化終端向主站上送信號(hào)。

測(cè)試主站：在真實(shí)的自動(dòng)化主站部署測(cè)試主站模塊，能與真實(shí)配電自動(dòng)化主站實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)接，并通過單獨(dú)的無線測(cè)試通道反饋主機(jī)結(jié)果信號(hào)。測(cè)試主站能根據(jù)期望值與現(xiàn)場(chǎng)加量激發(fā)后自動(dòng)化主站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行輪詢，將比對(duì)結(jié)果通過測(cè)試通道回傳。

信號(hào)告知與回傳：測(cè)試主站接收到信號(hào)后，對(duì)其進(jìn)行處理和分析，并將結(jié)果回傳給主機(jī)。這樣，主機(jī)可以獲取到與驗(yàn)收相關(guān)的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。

通過以上自動(dòng)控制與信號(hào)閉環(huán)的思路，可幫助實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的驗(yàn)收過程，提高驗(yàn)收測(cè)試工作的效率和嚴(yán)謹(jǐn)性。

2 整體設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

可靠性原則：采用成熟的技術(shù)和項(xiàng)目快速實(shí)施策略，保證項(xiàng)目建設(shè)的安全性、高效性和可靠性。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)部署適量冗余及其他保護(hù)措施，系統(tǒng)和應(yīng)用軟件應(yīng)具備容錯(cuò)性和健壯性等特性[5]。

安全性原則：通過應(yīng)用多種現(xiàn)代信息安全技術(shù)和安全保障體系，保證系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全、信息安全、應(yīng)用安全和數(shù)據(jù)安全等。

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

高效性原則：采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，能夠支持遠(yuǎn)程通信、并發(fā)執(zhí)行、一鍵生成、即停即止等操作，進(jìn)一步提高試驗(yàn)的效率。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

配電終端自動(dòng)化倉庫調(diào)試系統(tǒng)的整體架構(gòu)通常包括的層級(jí)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層：該層包括對(duì)數(shù)據(jù)的組織存儲(chǔ)與處理。在這一層，系統(tǒng)在主站側(cè)實(shí)現(xiàn)了所有應(yīng)用邏輯產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的保存，主要是通過達(dá)夢(mèng)這一關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)。在現(xiàn)場(chǎng)客戶端通過本地緩存數(shù)據(jù)庫進(jìn)行緩存管理，主要是通過Redis數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和提取。

（2）應(yīng)用邏輯層：該層是系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)各種功能和業(yè)務(wù)邏輯。它包括驗(yàn)收測(cè)試、報(bào)告生成、方案配置、任務(wù)管理以及問題診斷等模塊。系統(tǒng)可以根據(jù)故障診斷結(jié)果和數(shù)據(jù)分析提供預(yù)警和告警信息，進(jìn)行設(shè)備管理和優(yōu)化，支持用戶的遠(yuǎn)程操作和決策。

（3）數(shù)據(jù)通信層：該層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的加密傳輸、加解密等工作。

（4）數(shù)據(jù)采集層：該層負(fù)責(zé)信號(hào)的激發(fā)與產(chǎn)生，用于將配電自動(dòng)化終端采集到的數(shù)據(jù)傳輸給上層系統(tǒng)。

（5）用戶界面與可視化層：該層主要由Web網(wǎng)頁程序、嵌入式客戶端程序構(gòu)成，Web網(wǎng)頁可以對(duì)驗(yàn)收的任務(wù)、詳情及統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行展示。嵌入式客戶端程序搭載在測(cè)試儀上，用戶可以通過觸控命令操作驗(yàn)收啟停，查看驗(yàn)收實(shí)時(shí)信號(hào)等。

3 功能組成

系統(tǒng)功能組成如圖3所示。

圖3 功能組成圖

3.1 調(diào)試任務(wù)管理

調(diào)試策略是確定調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)和流程的指導(dǎo)方針。自動(dòng)化終端倉調(diào)系統(tǒng)可以根據(jù)不同的項(xiàng)目需求和規(guī)范，提供靈活的調(diào)試策略設(shè)置，包括調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)、加量類型和參數(shù)要求等。

調(diào)試方案是根據(jù)具體項(xiàng)目需求編制的詳細(xì)計(jì)劃和步驟。系統(tǒng)能夠支持用戶創(chuàng)建和管理調(diào)試方案，包括任務(wù)分配、進(jìn)度跟蹤、報(bào)告生成等功能，以確保調(diào)試過程的順利進(jìn)行。

點(diǎn)表召喚是指自動(dòng)化終端倉調(diào)系統(tǒng)可以提供可視化的召喚點(diǎn)表編輯和管理功能，幫助用戶準(zhǔn)確記錄和執(zhí)行測(cè)試步驟，確保測(cè)試的一致性和完整性[6]。

驗(yàn)收控制是指對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和檢測(cè)的功能，比如調(diào)試啟停、單點(diǎn)調(diào)試、批量調(diào)試等，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)終端設(shè)備的操作和參數(shù)設(shè)置，并實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)和數(shù)據(jù)反饋。通過這種方式，用戶可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并進(jìn)行相應(yīng)的處理和調(diào)整。

3.2 精確智能測(cè)試

遙測(cè)測(cè)試是指遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)中的測(cè)量數(shù)據(jù)，例如電流、電壓、功率等，以實(shí)時(shí)獲取設(shè)備采樣性能參數(shù)。在遙測(cè)功能測(cè)試中，將通過發(fā)送指令至自動(dòng)化設(shè)備，確認(rèn)其能夠準(zhǔn)確地采集和傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)，以確保遙測(cè)功能的準(zhǔn)確性和可靠性。

遙控測(cè)試是指遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中的操作命令，主要是遠(yuǎn)方分合斷路器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遙遠(yuǎn)操控。在遙控功能測(cè)試中，將通過發(fā)送指令至自動(dòng)化設(shè)備，確認(rèn)其能夠按照指令準(zhǔn)確執(zhí)行相應(yīng)的操作，以驗(yàn)證遙控功能的正確性和可靠性。

遙信測(cè)試是指遠(yuǎn)程信息系統(tǒng)中的狀態(tài)變化或事件通知，例如開關(guān)狀態(tài)、告警信息等。在遙信功能測(cè)試中，將通過模擬不同的狀態(tài)變化或事件觸發(fā)，檢查自動(dòng)化設(shè)備是否能夠準(zhǔn)確地接收和處理相應(yīng)的遙信信息，以確保遙信功能的可靠性和穩(wěn)定性。

遙調(diào)測(cè)試功能主要是指通過遠(yuǎn)程方式對(duì)配電終端設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和配置，例如調(diào)整設(shè)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(duì)終端設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和數(shù)據(jù)分析，幫助快速識(shí)別和定位問題。它能夠判斷點(diǎn)表是否滿足要求，圖模維護(hù)是否滿足要求，判斷主站信號(hào)數(shù)據(jù)，診斷通信報(bào)文是否發(fā)出并接收到主站，能夠大幅減少人工排查和診斷的時(shí)間和成本，提高故障處理的效率和準(zhǔn)確性。

3.4 調(diào)試報(bào)告管理

調(diào)試報(bào)告生成：系統(tǒng)能夠根據(jù)調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，自動(dòng)生成完整的調(diào)試報(bào)告。

調(diào)試任務(wù)詳情：能夠?qū)φ{(diào)試任務(wù)進(jìn)行檢索，并列出所有任務(wù)下信號(hào)的調(diào)試狀態(tài)和結(jié)果。

可視分析展示：對(duì)調(diào)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并進(jìn)行可視化展示，包括調(diào)試信號(hào)統(tǒng)計(jì)、調(diào)試設(shè)備類型和數(shù)量的展示、調(diào)試進(jìn)度的展示等。

4 應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)采用盲評(píng)的方式，對(duì)優(yōu)化后的配電自動(dòng)化終端倉調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，不告知設(shè)備型號(hào)、調(diào)試地點(diǎn)，直接到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試。測(cè)試地點(diǎn)選擇在所轄區(qū)倉儲(chǔ)基地，主要開展配電自動(dòng)化終端接入主站的聯(lián)調(diào)測(cè)試。通過使用配電自動(dòng)化終端倉調(diào)系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)共測(cè)試了4個(gè)不同類型廠商的配電自動(dòng)化終端，通過人工測(cè)試記錄時(shí)長后，再由倉調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)照時(shí)長和結(jié)果的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，從開始測(cè)試到獲取驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，平均只需0.5人工·時(shí)來完成一臺(tái)4個(gè)間隔配電終端的驗(yàn)收，相對(duì)于以往需要主站人員進(jìn)行配合的時(shí)間減少了90%以上，這減輕了主站人員的工作負(fù)擔(dān)。相比之前需要4人工·時(shí)（包含主站人工）的工作時(shí)長消耗，驗(yàn)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(xiàn)場(chǎng)能夠快速找到問題，提高了工作效率，也間接減少了頻繁協(xié)調(diào)主站人員進(jìn)行問題查找的困難[7]。

另外，相對(duì)倉儲(chǔ)調(diào)試系統(tǒng)未應(yīng)用前采用筆紙記錄或信息化錄入的方式，測(cè)試報(bào)告精確記錄了測(cè)試、比對(duì)過程，結(jié)果數(shù)據(jù)來源可追溯，形成了精確的驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，能夠進(jìn)一步嚴(yán)格配電終端上線前的管理，把好設(shè)備投運(yùn)最后一道關(guān)卡。

5 總結(jié)與展望

配電自動(dòng)化終端倉調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的就是使現(xiàn)場(chǎng)操作人員可以獨(dú)自完成原先需要主站配合的傳動(dòng)試驗(yàn)，提高驗(yàn)收測(cè)試的效率，進(jìn)一步提高試驗(yàn)一次成功率，提升配電自動(dòng)化終端設(shè)備倉庫進(jìn)行聯(lián)調(diào)驗(yàn)收工作的質(zhì)量和規(guī)范性。

該系統(tǒng)提高了聯(lián)調(diào)過程中主站對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的智能識(shí)別程度，實(shí)現(xiàn)了各類配電自動(dòng)化終端接入的自適應(yīng)調(diào)試和檢驗(yàn)，解決了調(diào)試效率低下的問題，從而實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜工作的標(biāo)準(zhǔn)化、簡單化。目前，配電終端設(shè)備的制造商和型號(hào)眾多，系統(tǒng)之間缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和接口，導(dǎo)致不同設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)交互存在一定困難。因此，若是沒有提前設(shè)定加量控制方案，遇到新設(shè)備廠商，在一些信號(hào)的激勵(lì)策略配置與接線上，將耗費(fèi)較長的時(shí)間。未來的發(fā)展方向之一是制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和接口，便于自動(dòng)化終端調(diào)試前的快速準(zhǔn)備。