摘要：由于配电自动化不断的发展，配电终端设备的数量逐渐多了起来，对于，该怎样维护配电终端进行运行维护管理，保证配电终端长期稳定可靠运行，一直是配电运维领域的难题。文章提出一种配电终端运维支持系统，该系统融合配电自动化系统、通信网管系统、PMS等的配电终端运行相关信息，基于现场配电终端运行异常特征分析，建立配电终端运维评估模型和专家系统，实现对配电终端的运行状态监测与评估、智能预警，为配电运维人员提供技术支持。通过现场应用表明，该系统有助于运维人员排查问题提供解决方案、减轻终端运行维护工作量、提升运维效率，从而推进配电自动化应用。
关键词：配电终端；运维支持；系统设计；应用
引言
随着配电网建设工作的不断深入和持续推进，配电自动化作为配电网运行管理的基础平台，在提高供电可靠性、提升配电网精益化管理水平方面发挥了重要作用，但随之而来的配电自动化设备的运维管理问题也开始逐渐显现。与此同时，配电自动化系统维护尚无明确的管理界面和工作流程，缺乏充足的专业运维人员和现场运维检测装备，以致无法适应配电自动化运维管理需求，严重影响了配电自动化实用化效果。配电终端在配电自动化系统中量大面广，是整个系统中承上启下、上传下达的关键环节。配电终端处于良好的工作状态，保持终端在线率、遥信正确率及遥控成功率处于较高水平是配电自动化实用化推进的基础和前提，因此配电终端运维尤为关键。如何在技术手段、管理创新上谋求对配电终端的状态把握，实现高效主动式运维，是当前配电自动化建设过程中的重点工作。本文将通过研究配电终端数据集成与融合技术、通信异常定位分析技术、终端蓄电池状态评估和寿命预警技术、配电终端无线通信质量评估技术和终端缺陷自发现及自诊断技术，提出技术架构并设计配电终端运维支持系统，以满足现场终端运维需要。
1系统的总体结构和配电终端基本原理
1.1系统总体结构
配电终端运维支持系统采用面向服务的SOA构架设计，对外提供灵活服务；采用组件化开发思路，提供独立的软件界面，也可与配电自动化主站人机界面进行融合，实现对配电终端运维管理的可视化展示。原则上配电终端运维支持系统作为配电自动化的一个子系统，直接部署服务在配电自动化主站；也可增加服务器和工作站单独部署，通过与配电自动化、PMS、通信网管系统信息交互，实现配电终端运维相关功能，系统结构示意见图1。
图1 系统结构示意图
系统通过信息交互总线与配电自动化系统主站、通信网管系统、PMS系统进行信息交互，获取并融合相关业务数据，应用数据挖掘技术实现配电终端通信异常原因分析、终端缺陷自发现及缺陷原因诊断、终端蓄电池状态评估及寿命预警、终端通信质量评估和终端状态综合评价等功能。同时，系统对外提供服务，配电自动化系统主站、PMS系统可以订阅或请求其服务获取配电终端运维评价、预警等相关信息。
1.2配电终端基本原理
现如今，配电终端通常由两大类型模块构成，第一类是“二遥”模块；第二类是“三遥”模块。第一类模块主要功能是上报故障信息，同时对电流进行遥测，此模块并不具备遥控功能，所有相关开关都不能完成电动操作。正常而言，通信模块与故障指标器相结合，就能够组成“二遥”模块。此类型模块能够与三个故障指示器进行对应，方便可靠。故障指示器有两大类型，一类是架空型，能够安装在柱上开关处以及其他为地方；另一类是电缆型，一般都只能在环网柜处进行安装。（2）“三遥”模块主要功能为遥信、遥测、遥控灯等，在此基础上还可以上报故障信息，其所使用的开关都可以进行电动操作。如果是架空馈线规划人员都会选择应用馈线终端单元，而如若是电缆馈线，则选择的就是站所终端单元。必须注意的是，馈线终端单元只能够与一个开关相连接，架空馈线形式的“三遥”终端最重要的构成部分就是馈线终端单元、电压互感器、光纤通道等。因为站所终端能够与不只一个开关相对应，因此电缆馈线的站所终端能够和这不只一个“三遥”模块相连接，同时还由电压互感器等构成。必须要注意的是，每一个“三遥”模块，都安装与之相对应的电动操作系统。（3）电缆架空混合馈线的情况。
2配电终端运维支持系统关键技术
2.1通信异常定位分析技术
配电终端通信涉及配电自动化系统，包括配电主站、终端和通信网络的所有环节，通信状态异常问题调查往往涉及供电公司调控、运检和信通多个业务部门。目前配电自动化通信网络一般采用无线公网通信和光纤通信方式，配电主站到配电终端的通信路径经过的通信环节非常多，通信问题查找定位也很困难。配电终端运维支持系统依赖自身存储的终端全面运维信息和完整通信信息数据优势，结合终端通信实际特征和通信链路规则，通过对通道流量、终端电源状态、主干通道状态、前置通道状态、无线通信模块状态、光纤通信节点状态、终端自检状态和规约链路等信息分析，可推断配电终端通信状态异常发生的可能节点及原因，见图3。
图3 通信异常遍历路径图
2.2终端缺陷自发现及分析技术
配电终端运行过程除通信状态异常外，配电终端自身以及辅助设备功能异常，如终端在线率异常、终端频繁掉线、终端蓄电池老化、终端通道通信流量异常、终端校时异常等也影响配电自动化的正常运行。配电终端运维支持系统通过深入分析配电终端功能缺陷的相关征兆，并结合现场运维经验，设计专家系统，见图4。专家库可根据配电终端异常情况定义和完善相应缺陷类型以及缺陷类型涉及的相关异常或故障特征量。专家系统采用触发和定时搜索配电终端各缺陷相关特征量数据，计算分析结果，并主动预警和推送配电终端缺陷至相关订阅服务，以及展示缺陷相关数据，提供除缺方案，为运维人员及时发现终端缺陷并迅速消缺提供技术支持。
图4 专家系统与缺陷诊断分析结构示意图
3配电自动化终端运维管控辅助决策
系统以配电自动化终端设备健康状态评价功能为基础，对配电自动化终端运维管理提供辅助决策支持。
3.1运维检修计划优化
根据配电自动化终端健康状态的评估情况，优化安排运维检修计划，既可以避免不必要的检修工作，提高工作效率，又可以做到防患于未然，通过提前主动维护避免故障的发生。如对于出现严重故障的终端设备，马上安排维修，对于状态异常的终端设备，优先安排维修检修计划，对于需要注意的终端设备，列入系统日常的运维工作中的观察列表。
3.2家族性缺陷分析
通过对终端设备缺陷进行聚类与关联分析，识别其中的家族性特征，在此基础上提出运行维护策略和计划。如通过缺陷家族性分析，发现某厂家某种型号的特定版本或批号的终端发生某种类型故障的次数过多，据此可针对同类终端提出批量统一升级维护的计划。
3.3备品备件管理优化
对终端设备从厂家、型号、版本和年限等多个维度进行深入分析，结合配电自动化终端设备状态评估与故障预测，对未来一段时间所需要的备品备件种类和数量进行预测。在此基础上优化安排备品备件的采购计划，一方面可以避免在终端设备发生故障时因缺少备品备件延误故障处理时间，另一方面可减少不必要的备品备件的采购。
4检修检验管理
检修管理的内容包括：配电主站的检修管理按照《电力调度自动化系统运行管理规程》（DL工5T16一2006）等相关规定要求执行。运行中的配电自动化设备，应根据设备的实际运行状况和缺陷分类及处理响应要求，结合配网状态检修相关规定，合理安排、制定配电终端、配电通信系统的检修计划和检修方式。检验管理的内容包括：新安装的配电自动化设备的验收检验按《配电自动化系统验收技术规范》（Q/GDW576一2010）要求进行，运行中的配电自动化设备，运维部门应根据设备的实际运行情况，制定检验计划，对有特殊要求的设备安排组织专业机构或人员进行设备定验。当运行中的设备发生异常并处理、事故处理、发生改进或运行软件修改等情况时应安排补充检验。备品备件管理的内容包括：备品备件的仓储条件应满足厂家说明书上有关温度、湿度等环境存放方面的要求。应定期做好备品备件的检测工作，保证其完好和可用性。应结合缺陷处理情况，定期检查备品备件库存，以保证消缺的需求。
5应用实例
5.1某供电公司配电自动化系统接入配电终端数量已达5000多台，但自系统上线以来终端整体在线率一直维持在80%左右的水平状态，遥信正确率、遥控成功率只有70%，导致配电自动化实用化应用受阻。该供电公司终端供应厂家多、型号多，终端通信环节多，终端运维人员数量有限，为提升配电自动化应用，在现有配电自动化系统主站上部署配电终端运维支持系统，在该公司部署上线后的1个月时间里，系统自动发现了终端各种缺陷（主要是终端在线率异常、终端校时异常、终端频繁掉线等）累计多达6106个，见图5。该供电公司首先通过配电终端运维支持系统的通信异常定位分析功能定位分析终端通信异常原因，发现配电主站前置系统无线通信101规约链路问题，应急通道通信流量超标导致通信中断是终端通信异常的主要原因。解决完成该异常后，终端整体在线率提升到90%。但遥信正确率、遥控成功率依然偏低，通过配电终端运维支持系统进一步分析发现存在校时异常、终端频繁掉线、蓄电池老化等缺陷，通过进一步消缺，终端在线率、遥信正确率提升至95%，遥控成功率达到98%。
图5 终端缺陷明细
4.2基于大数据的配电自动化终端智能运维管理系统，于2017年5月在某电业局试点建设完成。系统基于CDH50（CLouderaHadoop发行版）建立了配电大数据平台，接入了5000多台配电自动化终端的全部实时数据和三年的历史运行数据，数据规模约12TB。在此基础上，通过对配电大数据的深入分析，实现了配电自动化终端运行状态的评价与故障预测、设备缺陷闭环管理以及终端设备运维管控辅助决策。该系统于2017年6月投入实际应用，为提高配电自动化终端的运维效率发挥了重要作用。通过利用该系统，某电业局配电终端平均在线率由原来的82%提升到93%，遥信正确率由85%提升到96%，而耗费的现场运维工时降低了40%，效果显著。
结语
本文通过分析配电终端实际运行维护过程，总结配电终端运行维护过程中面临的各种问题，针对性地设计了配电终端运维支持系统。通过现场实际应用表明本系统为配电终端运行和维护人员提供了便捷的运维管理工具，有效支撑配电终端高效主动式运维。今后将根据现场运行进一步优化配电终端运维支持系统专家库和优化算法。
参考文献：
［1］罗兴，马洲俊，李庆宁．配电自动化工程建设关键技术与实用化探讨［J］．电力安全技术，2016，18（12）：8-11．
［2］郝锴，张涛．配电自动化系统运维管理现状及改进措施［J］．通信世界，2017，23（4）：212-213．
［3］苏浩益，贺伟明，吴小勇，等．配电自动化系统建设过程中的关键问题及系统运行健康度模型［J］．智能电网，2014，2（3）：49-53．
［4］曾广辉.珠海配电网自动化规划及其效益分析研究D[].广州：华南理工大学，2013.
［5］麦海波，李克文，俞小勇，等．配电自动化无线公网通信网络协议的分析与选择［J］．广西电力，2012，35（6）：53-55．
［6］支丙勇，方爱斌，倪集龙 . 浅谈农网配电自动化系统设计与应用 [J]. 农业与技术 .2013（11）
论文作者:何宇
论文发表刊物:《河南电力》2018年13期
论文发表时间:2018/12/25
标签：终端论文; 通信论文; 异常论文; 缺陷论文; 系统论文; 状态论文; 终端设备论文; 《河南电力》2018年13期论文;