配電自動(dòng)化終端自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)的研制

張貝貝，何維祥，許 笑，孫 雪，李小榮

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司連云港供電分公司，江蘇 連云港 222000）

1 選擇課題

在“雙碳”背景下，配電自動(dòng)化是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的有力支撐[1-2]。在配電自動(dòng)化改造與新建過(guò)程中，大量終端數(shù)據(jù)須遷移、接入核對(duì)，以往通常采用人工電話核對(duì)的方式，成本高、效率低，存在信息核對(duì)不完整的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)后期配電網(wǎng)安全生產(chǎn)工作產(chǎn)生影響。

針對(duì)上述問(wèn)題，小組開(kāi)展調(diào)研，發(fā)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)以及市面上，并沒(méi)有具備實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化終端信息自動(dòng)驗(yàn)收的裝置，故將課題設(shè)定為“配電自動(dòng)化終端自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)的研制”。

2 目標(biāo)確認(rèn)

調(diào)取配電自動(dòng)化系統(tǒng)（D5200）驗(yàn)收記錄，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算得出，配電自動(dòng)化終端的單條信息驗(yàn)收耗時(shí)80.18 s。小組決定研制具備信息自動(dòng)驗(yàn)收功能的系統(tǒng)，有效縮短驗(yàn)收時(shí)間，將活動(dòng)目標(biāo)設(shè)為：?jiǎn)螚l信息驗(yàn)收時(shí)間不超過(guò)2 s。

3 提出方案

課題研究難點(diǎn)：如何簡(jiǎn)化接口，適應(yīng)不同廠家的自動(dòng)化設(shè)備；如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自動(dòng)加量功能；如何實(shí)現(xiàn)終端信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸；如何實(shí)現(xiàn)信息的快速比對(duì)功能。

為解決上述難點(diǎn)問(wèn)題，小組通過(guò)查閱文獻(xiàn)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、討論研究，提出“配電自動(dòng)化終端自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)的研制”的總體方案，如圖1所示。

圖1 配電自動(dòng)化終端自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)

3.1 總體要求

現(xiàn)場(chǎng)加量裝置集成化程度高，體積小，質(zhì)量輕，攜帶方便，適應(yīng)各種復(fù)雜工況。裝置接口靈活豐富，接線簡(jiǎn)單，適應(yīng)不同廠家設(shè)備。系統(tǒng)人機(jī)交互界面良好，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)驗(yàn)收，可靠性高。

3.2 功能描述

現(xiàn)場(chǎng)完成加量裝置與配電自動(dòng)化終端硬件連接。調(diào)度主站下發(fā)驗(yàn)收命令，控制加量裝置對(duì)現(xiàn)場(chǎng)配電自動(dòng)化終端電流、電壓加模擬量及狀態(tài)量，并接收現(xiàn)場(chǎng)裝置傳輸?shù)男畔?，進(jìn)行比對(duì)，輸出驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。

3.3 方案分析

本次研發(fā)的自動(dòng)驗(yàn)收裝置實(shí)現(xiàn)功能多，集成化程度高，適應(yīng)各種復(fù)雜工況，減少人工參與，大幅提升準(zhǔn)確率與效率，但投入的研發(fā)成本高。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，研制的自動(dòng)驗(yàn)收裝置效益巨大，符合未來(lái)堅(jiān)強(qiáng)智能配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。

4 方案設(shè)施

系統(tǒng)分為硬件部分和軟件部分，硬件部分核心在于檢測(cè)驗(yàn)收接口設(shè)計(jì)，軟件主要包括加量方式、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)比對(duì)功能3個(gè)部分，如圖2所示。

圖2 配電自動(dòng)化終端自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)主要功能

4.1 模塊要求

對(duì)配電自動(dòng)化終端自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)的組成模塊進(jìn)行逐一分析對(duì)比，具體如下。

檢測(cè)驗(yàn)收接口主要比較端子接口與航空插頭優(yōu)缺點(diǎn)，端子接口具有接線靈活等優(yōu)勢(shì)，但接線耗時(shí)長(zhǎng)，航空插頭具有即插即用等優(yōu)勢(shì)，但接線方式固定。綜合兩種方式優(yōu)點(diǎn)，選定為端子接口與航空插頭結(jié)合方式。

加量方式有人工觸發(fā)和程序觸發(fā)2種加量方式，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)對(duì)比，程序觸發(fā)具有不需要人工干預(yù)、自動(dòng)觸發(fā)、加量時(shí)間短、成功率高等優(yōu)點(diǎn)，選定為程序觸發(fā)加量方式。

數(shù)據(jù)傳輸功能中，數(shù)據(jù)的完整性在整個(gè)驗(yàn)收過(guò)程中尤為重要，小組經(jīng)過(guò)討論，主要比對(duì)3種算法MD、SHA、MAC。從數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?、耗時(shí)等2個(gè)維度進(jìn)行綜合考量，選定MAC算法。

數(shù)據(jù)比對(duì)功能中，有大量的實(shí)時(shí)信息量與標(biāo)準(zhǔn)信息量要進(jìn)行比對(duì)，小組綜合考慮代碼編寫(xiě)難易程度、程序執(zhí)行正確率、信息量比對(duì)耗時(shí)等，從字典法、決策樹(shù)、矩陣計(jì)算法3種方案中，決定采用決策樹(shù)算法。

確定各模塊方案后，對(duì)系統(tǒng)的各部分分別進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作、試驗(yàn)，最后進(jìn)行聯(lián)調(diào)。

4.2 模塊的設(shè)計(jì)以及制作

4.2.1 檢測(cè)驗(yàn)收接口

選購(gòu)航空插頭以及端子接口進(jìn)行焊接，如圖3所示，適應(yīng)不同廠家DTU、FTU的接口設(shè)計(jì)，做到即插即用，大大縮短設(shè)備接線時(shí)間并提高接線準(zhǔn)確性，經(jīng)過(guò)測(cè)試，端子接口狀態(tài)量以及模擬量的輸出準(zhǔn)確度均達(dá)到100%。

圖3 端子接口與航空插頭結(jié)合實(shí)體圖

4.2.2 程控加量功能

編寫(xiě)程控加量程序，包括測(cè)試量列表和加量規(guī)則，并可通過(guò)“新增記錄”“修改記錄”“刪除記錄”來(lái)進(jìn)行調(diào)整，顯示測(cè)試結(jié)果，經(jīng)過(guò)測(cè)試，電信號(hào)輸出準(zhǔn)確率達(dá)到100%，單個(gè)信息觸發(fā)加量時(shí)間也小于0.1 s。

4.2.3 數(shù)據(jù)完整度傳輸

編寫(xiě)MAC算法程序，重點(diǎn)在于開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)表校驗(yàn)?zāi)K，信息檢測(cè)驗(yàn)收數(shù)據(jù)表按照名稱和點(diǎn)號(hào)等校驗(yàn)設(shè)備信息，經(jīng)過(guò)測(cè)試，輸出數(shù)據(jù)庫(kù)信息完整度100%。

4.2.4 主站數(shù)據(jù)對(duì)比功能

基于主站系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)信息聯(lián)調(diào)驗(yàn)收模塊，自動(dòng)接收判斷現(xiàn)場(chǎng)觸發(fā)的信息，與主站驗(yàn)收系統(tǒng)信息點(diǎn)號(hào)和名稱進(jìn)行比較，核對(duì)加量值，如圖4所示，經(jīng)過(guò)測(cè)試，單位信息耗時(shí)均0.1 s，驗(yàn)收準(zhǔn)確率100%。

圖4 主站對(duì)比結(jié)果

5 取得效果

小組研制的新型配電自動(dòng)化終端自動(dòng)驗(yàn)收裝置投入使用后，以10 kV華鋁線-經(jīng)II線1087開(kāi)關(guān)、10 kV鎮(zhèn)茵線H797環(huán)網(wǎng)等為例，結(jié)果如圖5所示，單條信息由活動(dòng)前平均80.18 s縮短至1.47 s，小于預(yù)定目標(biāo)2 s。

圖5 傳統(tǒng)與自動(dòng)驗(yàn)收效果前后對(duì)比圖

通過(guò)本次QC活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化終端投運(yùn)率為100%，信息接入合格率為100%，“三遙”成功率為100%。同時(shí)，整體縮短檢修對(duì)外停電時(shí)間3 h，縮減時(shí)間接近37%，提升了供電服務(wù)質(zhì)量及供電可靠性。下一步，小組將進(jìn)一步優(yōu)化裝置，如體積小型化等，使得裝置更容易攜帶等，更好地服務(wù)于配電自動(dòng)化終端驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)。