基于综合评分法的配网自动化终端差异化巡视策略

杨德尚，洪海生，李绮琳，王少华

(广州供电局有限公司越秀供电局，广东 广州 510410)



基于综合评分法的配网自动化终端差异化巡视策略

杨德尚，洪海生，李绮琳，王少华

(广州供电局有限公司越秀供电局，广东 广州 510410)

摘要：以提升配网自动化的实用化程度为目标，提出了一种基于综合评分法的配网自动化终端(distribution terminal unit，DTU)差异化巡视策略，综合DTU在馈线中的位置、进出线电流互感器(current transformer，CT)安装情况、点表确定程度、DTU硬件状况以及通信情况等多个维度，对设备进行分类，分别设定巡视项目以及周期，并应用于终端管理的全过程。实际应用表明，该策略可提高运维质量，提升配网应急能力，减轻运行人员劳动强度，提高用户满意度。

关键词：配网自动化终端；多指标综合评分法；差异化巡视

配网自动化利用现代计算机、通信、电子、自动控制等技术手段，对配电网设备进行远方实时监视和控制，使配电网始终处于最优运行状态[1]。利用此技术可以提高电力系统运行可靠性、减少停电时间、改善电能质量、提升供电服务质量、提高配电网的管理水平和效率，是电力系统现代化发展的必然趋势[2-3]。

广州供电局有限公司(以下简称“广州供电局”)配网自动化系统的建设目标是要实现配电网线路故障的快速定位、快速隔离故障区段和及时恢复非故障区域用户的供电，缩短停电时间，减少停电面积，为配电网运行提供现代化的管理手段，提高配电网运行管理水平和工作效率，提升用户满意度和客户服务水平，切实提高供电可靠性[4]。

越秀供电局自2008年10月开始承接广州供电局配网自动化试点任务以来，大力开展了配网自动化建设工作。截至2015年底，越秀供电局374条公用馈线已安装了配网自动化终端(distribution terminal unit，DTU)；馈线覆盖率达100%，电房(开关房和综合房)覆盖率达90%，已投运终端1 500台。由于一些历史原因，系统实用化水平仍有待提高，终端基数较大，且大部分终端已过或接近质保期，故障率较高，运维压力较重，采用一致的运维策略，将极大地浪费运维成本。

本文提出了一种基于综合评分法的配网自动化终端分级差异化运维策略，并应用于终端管理的全过程。综合DTU在馈线中的位置、进出线电流互感器(current transformer，CT)安装情况、点表确定程度、终端硬件状况以及通信情况等多个维度，对设备进行分类，并分别设定巡视项目及周期，从而提高巡维质量，提高配电网应急能力，挖掘现有电网潜力，提高供电可靠性和配电网的运行管理水平，发挥配网自动化系统对配电网建设的促进作用。目前该策略已广泛应用于越秀供电局配网自动化的差异化运维工作，实用化水平显著提升。

1配网自动化系统体系结构

广州供电局配网自动化系统主要由配网自动化主站系统和DTU构成，二者通过光纤、载波、无线公网、无线专网等通信系统进行数据交互。系统总体结构如图1所示。

a)主站系统。配电主站从整体上对配电网进行监视和控制，分析配电网的运行状态，对整个配电网络进行有效的管理，使整个配电系统处于最优的运行状态，同时还具有故障诊断、定位、隔离、恢复供电的功能，实现变电站10 kV出线的馈线自动化。DTU将实时采集的遥测、遥信等信息汇集到设在广州供电局的中心数据库中。越秀供电局作为配电子站可以通过远程工作站的方式，在管辖权限范围内进行操作和维护工作，有效地实现了业务与数据的分离。

b)配电终端。即DTU，主要负责对开闭所、配电室的开关进行数据采集和控制。

c)通信系统。利用光纤传输网、电力调度数据网以及配电网专用网络，实现DTU与配电主站系统的通信[5]。利用光纤、载波、无线公网、无线专网等通信方式，DTU将遥测、遥信等实时数据直接采集到主站。

2配网自动化的实用化及其影响因素

利用配网自动化系统指导故障定位的过程，称之为实用化。影响配网自动化实用化的因素一般包括：进出线CT安装情况、点表确定程度、终端硬件状况、通信情况以及馈线中的位置。

2.1进出线CT安装情况

进出线CT安装齐全是故障正确指示的重要条件。零序CT应用于单相接地引起的零序故障，相CT应用于相间短路、三相短路等引起的过流故障。当跳闸事故发生时，CT齐全的进出线将有助于快速判定故障区间。

2.2点表确定程度

点表即接入DTU的回路描述表。当点表明确、CT齐全时，运行正常的终端能准确地指示故障回路，从而缩短故障定位时间。由于施工工期、施工人员水平、施工把控等原因引起的电房点表混乱，将会对故障正确指示率造成影响。

2.3通信状况

通信通道良好是故障正确指示的前提。2014年5月至6月底，越秀供电局辖区累计320台DTU离线，由于通信原因引起的占57%。由于越秀供电局的配网自动化采用了多种通信方式，可以利用DTU在一定时间内的在线时长进行表征。DTU的在线时长在一定程度上可以表征通信通道，但是在线时长主要跟终端状态与通信通道有关。除了在线时长，通信状况还与采用的通信方式有关。

2.4终端运行状况

软件参数配置正确、硬件运行良好的配网自动化终端是提高故障正确指示率的基础。现越秀供电局已投运终端的品牌主要集中在珠海许继、深圳奇辉、东方电子、四方华能等几个厂家，大部分终端接近或者已经过了质保期，终端的重复故障率较高。同一型号终端的故障率因安装环境和使用情况的差异也有所不同。

可以通过一定的技术手段对终端的状态进行综合评估。在线时长虽然在一定程度上也可以表征终端的状态，但是缺乏对设备可靠性的考量。当元件进入耗损期时，可能突然发生老化故障，与历史设备寿命周期、自然环境和电气环境等因素有关[6]。历史设备寿命周期指设备从开始投入使用时起，一直到因设备功能完全丧失而最终退出使用的总时间长度。衡量设备最终退出使用的一个重要指标是可靠性。

电气设备的故障率是一个重要的可靠性指标,常被用来度量设备的性能。元件故障有三种类型，即早期故障(DFR型)、偶然故障(CFR型)、损耗故障(IFR型)，将这三个时期的曲线连在一起形成形似浴盆的曲线，称为浴盆曲线(如图2所示)[7]。通常认为设备处于早期故障和耗损故障时其寿命分布主要可能为威布尔分布、伽玛分布或者对数正态分布[8]。对于不同的厂家，故障率函数也不尽相同，需要大量数据进行拟合，得到故障率函数以及分界点。

表2算例参数

注：1.采用GPRS方式时，通信系数为-90 dBm(经验值)与信号强度值的比值；2. 进出线安装CT比例即已安装CT的回路数与总的进出线回路数的比值；3. 点表确定比例即点表确定的回路数与接入DTU总回路数的比值。

表3实用化得分以及巡视周期确定

需要说明的是：

a)故障率曲线的参数确定过程相当繁琐，同时还需考虑自然环境、电气环境的因素，基础数据难以挖掘。为了表征DTU设备状态的影响，可以近似采用典型指数衰减曲线。

b)考虑终端的寿命周期。终端的寿命分为物资寿命和技术寿命，由于电子产品更新换代速度快，不断出现技术上更先进、经济上更合理的替代品，使现有终端在物资寿命尚未结束之前就提前报废。

c)由于终端厂家基本无备件提供，损坏的板件只能返厂，每次板件损坏时应对终端的状态进行修正。

2.5在馈线中的位置

在安排巡视周期时，处于馈线关键结点的电房终端(如站出线、中端等)、具备“三遥”(遥测、遥信、遥控)功能的电房等，必须予以较高的优先级。

3基于综合评分法的终端聚类分析

3.1分类的原则

以提高配网自动化系统的实用化水平为主要目标，并能完成上级部门下达的各项指标，因此分类时将不再考虑DTU是否已投运(投运状态是终端在管理上的状态)。

3.2分类方法

配网自动化终端综合状态的确定是一个多因素的综合评价问题，需考虑建立多因素评价模型，可以采用综合评分法(composite grade method)、主成分分析法、灰色理论、模糊评价法、层次分析法、智能算法等评价分析方法[9]。综合评分法适用于评价指标无法用统一的量纲进行定量分析的场合，用无量纲的分数进行综合评价。本文考虑采用综合评分法，得到终端的实用化分值，将辖区电房内终端初步分为A、B、C三类：分值大于80分，判定为A类；分值在60～80，判定为B类；分值小于60分，则为C类。

3.3综合评分权重与标准

配网自动化终端分级方法与标准见表1。对终端在馈线中的位置(馈线首段、中段还是末段，是否关键节点)、进出线CT安装情况、点表确定程度、终端硬件状况以及通信情况等多个因素进行量化(每项各100分)，并赋予不同的权重，最后进行加权得到总分数[10]。

表1配网自动化终端分级方法与标准

注：GPRS—通用分组无线业务，general packet radio service的缩写。

综合评分法从多个角度、较为全面地评价了终端的实用化情况，用于指导运维班组进行差异化巡视，可以充分利用有限的运维资源，提高实用化程度，发挥终端应有的功用。

4配网自动化终端差异化运维策略

以实用化为导向，越秀供电局配网自动化终端采用了差异化运维，有助于提高运维资源的优化配置。运维的目标是提高实用化得分，并促使其向上一级转化。

4.1运维周期

A、B、C类终端代表了终端不同的实用化得分。由于运维资源有限，应采用不同的巡维周期。

A类终端运维周期为5个月；B类终端运维周期为4个月；而C类因为实用化得分较低或者比较关键(关键结点的电房以及具备“三遥”功能的电房)，周期设为3个月，为其分配较多的运维资源，以期提高实用化得分。

4.2差异化运维策略

每隔一段时间重新计算实用化分数，并进行归类，后期还可以考虑开发软件结合相同类别电房的地理位置，以提高运维效率和实用化率为优化目标，生成优化的巡视路线与消缺计划。差异化运维的目标是提高实用化得分，并促使其向实用化程度较高的上一级转化。

4.3算例分析

选取不同电房5个DTU(编号为DTU1—DTU5)作为算例分析。其中DTU1、DTU2位于馈线前半段，DTU3、DTU4位于后半段，DTU5位于站出线第一间电房，各厂家的DTU物资寿命假设为8年，且假设均处于偶发故障期，暂不考虑技术寿命，其参数见表2。偶发故障期内的物资折旧分采用指数衰减曲线作为故障率曲线[8，11]。计算结果见表3。

采用本文提出的综合评分法计算，可以得到DTU2与DTU5均为A类；DTU1与DTU3为B类；DTU4为C类。DTU2与DTU5的进出线CT安装比例与点表确定程度较高，实用化得分也较高；DTU4采用载波的通信方式，其应用轮询的非平衡101规约，延迟较大，数据刷新率低，实用化程度也相对较低。

根据实用化得分以及DTU在馈线中的位置可以得到：DTU4与DTU5的巡视周期为3个月，DTU1与DTU3的巡视周期为4个月；DTU2为5个月。此外，为了提高DTU4的实用化得分，应采用光纤或GPRS。因此，实用化分数具有指导配网自动化规划建设的作用。

5结束语

为进一步提高运维水平，提升配网自动化的实用化程度，需要对终端进行分级差异化管理，并应用于终端管理的全过程。本文提出了一种基于综合评分法的DTU差异化运维策略，综合DTU在馈线中的位置、进出线CT安装情况、点表确定程度、DTU硬件状况以及通信情况等多个维度，结合具体的算例，对设备进行分类，分别设定巡视项目以及周期，并应用于终端管理的全过程。目前该策略已应用于越秀供电局配网自动化的运维中，从而提高巡维质量，提高配网应急能力，减轻运行人员劳动强度，提高用户满意度。差异化运维的目标是提高实用化得分，并促使其向实用化程度较高的上一级转化，对实用化的提升具有导向作用。该策略计算简单，易于理解，具有一定的推广价值。

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杨德尚(1985)，男，江苏灌南人。工程师，工学硕士，主要研究方向为配网运行、配电网规划。

洪海生(1984)，男，福建漳州人。助理工程师，工学硕士，主要研究方向为配网自动化、新能源并网和储能技术在电力系统中的应用。

李绮琳(1991)，女，广东茂名人。助理工程师，工学学士，主要从事配电自动化工作。

(编辑彭艳)

Comprehensive Scoring Based on Grading Operation and Maintenance Strategy for Distribution Terminal Unit

YANG Deshang, HONG Haisheng, LI Qilin, WANG Shaohua

(Yuexiu Power Supply Bureau of Guangzhou Power Supply Bureau Company, Guangzhou, Guangdong 510410, China)

Key words：distribution terminal unit (DTU) ; multi-index comprehensive scoring method; grading operation and maintenance

Abstract：To sharpen the practicability level of distribution automation, this paper proposes a novel grading operation and maintenance strategy for distribution terminal unit (DTU) based on comprehensive scoring method, integrating the position of DTU in the feeder, and install of current transformation (CT) in all the incoming and outgoing power lines, the determination level of point table, DTU hardware and communication conditions, etc.. It introduces the classification of equipment, and sets the inspection items and cycle, and can be applied to the whole process of terminal management, so as to improve the dimensional quality, improve the emergency capability, reduce the labor intensity of operators, and improve user satisfaction. Moreover, the strategy is generalized so as to be able to be applied to any power distribution automation implementation with similar attributes.

doi:10.3969/j.issn.1007-290X.2016.04.015

收稿日期：2015-11-05

中图分类号：TM922

文献标志码：A

文章编号：1007-290X(2016)04-0084-05

作者简介：