配电自动化遥信正确率的影响因素及改进措施

咸日常，周明旺，尹延凯，武　钢，吕东飞（.山东理工大学电气与电子工程学院，山东　淄博　55000；.国网山东省电力公司济南供电公司，济南　500；.国网山东省电力公司淄博供电公司，山东　淄博　5506）

配电自动化遥信正确率的影响因素及改进措施

咸日常1，周明旺1，尹延凯1，武钢2，吕东飞3
（1.山东理工大学电气与电子工程学院，山东淄博255000；2.国网山东省电力公司济南供电公司，济南250012；3.国网山东省电力公司淄博供电公司，山东淄博255062）

遥信信号能够反映配电设备的运行状态，其信号质量直接决定调度员对设备运行状况的判断，在配电自动化中具有极其重要的作用。针对A地区配电自动化遥信正确率指标持续低下，从丢失SOE（时间顺序记录）变位记录和SOE超时两个方面进行分析，探究设备、通信等对遥信正确率的影响，结合A地区实际状况，提出相应的解决方法及改进措施。关键词：遥信正确率；SOE变位；超时；通信

0　引言

随着智能配电网的发展和自动化水平的不断提高，终端功能由原来的“二遥”发展到“三遥”、“四遥”，其中遥信是配电自动化终端最基本的功能之一。遥信信息是配电网故障诊断的最基础数据［1-2］，反映变电站及各线路所有电气设备的实际运行状态，能够测量变压器内部故障综合信号、开关位置信号、通信设备运行状态信号、保护装置的动作信号和调压变压器抽头位置信号等［3］。

在配电自动化系统中，当开关发生变位时，配电终端将采集到的遥信变位信息，按通信规约打包成变位遥信报文，优先通过通信网络传送到达配电主站。同时，配电终端会自动记录变位的时间、原因，形成SOE记录，随后传送至主站，便于事后分析，上送时间相对遥信信号较慢。当开关触点接触不良或者配电终端的测控装置发生故障时，会造成信号抖动和误发。配电通信网络分为有线通信和无线通信，有线通信是以光纤为主，光纤通信质量高、速度快、误码率低，当通信线路发生故障时，易出现信号延时或者丢失；无线通信主要是利用2G网络，特别是偏远地区的通信质量不稳定、速度慢，信号较弱时，容易使信号延时甚至丢失。

针对上述遥信问题，文献［4］和文献［5］介绍了利用软件去抖动的方法，保证SOE记录的精确性；文献［6］详细说明了遥信误发的原因，提出了利用双触点采集、软件去抖和工艺隔离三种减少遥信误发的有效措施；文献［7］和文献［8］分析造成遥信误动作的原因，并提出提高遥信动作正确率的措施。基于以上提高遥信正确率的方法，根据国家电网公司考核配电自动化指标规则，从造成SOE丢失和SOE记录与遥信记录时差过大的相关因素进行分析，找出应对措施，从根本上解决遥信问题，以提高配电自动化遥信正确率的指标水平。

1　A地区配电自动化遥信正确率统计

A地区配网现状。A地区年直供电量约300亿kWh。其配电网10 kV线路有1 093条，总长度为8 397 km，环网柜872台，柱上开关7 718台，公用变压器数量8 494台，容量3 169MVA；专用变压器21 911台，容量7 962MVA。终端总数为6 544台，包括DTU（站所终端）369台、集中型柱上FTU（馈线终端）337台、电压型柱上FTU 967台、以及分界FTU 4871台。其中，DTU和集中型柱上FTU使用光纤通信，电压型柱上FTU、分界FTU均使用无线通信。以运行时间统计各类终端数量，如表1所示。

表1　不同运行时间的各类终端数量　　台

遥信动作分析。2015-04-06至2015-06-30时段内，A市遥信正确率为60.20%，遥信动作次数为1 525次，丢失遥信动作15次，遥信动作正确次数为927次。其中，丢失SOE的遥信变位250次，占16.23%；由于遥信丢失或时标错误，导致主站显示SOE超时记录348次，占22.60%。可见，影响遥信正确率的主要因素是丢失SOE的遥信变位记录和SOE超时，欲提高遥信正确率，首先要解决这两个问题。同时，遥信质量也影响着配电自动化的其他指标，因此，解决遥信的问题刻不容缓。

2　影响遥信正确率原因分析

影响遥信正确率的因素较多，主要分为丢失SOE遥信变位记录和SOE超时两大类。

2.1丢失SOE遥信变位

根据离线数据中的遥信变位表（PDS_Res_yx_bw）和遥信SOE记录表（PDS_Res_yx_soe）将每个设备的变位记录进行匹配，如果只有遥信变位，没有遥信SOE记录，则记录为SOE丢失。A地区SOE信号丢失的主要原因及比例如表2所示。

表2 SOE丢失原因

电压型分段控制器动作程序版本太低。丢失SOE遥信变位记录共有250次，电压型FTU（馈线终端）有126次，占丢失SOE遥信变位的50.40%，是造成SOE丢失的主要原因。电压型分段控制器程序版本太低，不具备SOE补传功能，会造成长时间停电后再来电时SOE丢失。例如，5月7日，某10 kV线路因临时停电，造成该条线路电压型开关全部失电，恢复送电后，由于电压型分段控制器程序版本是V4.7，来电的遥信信号立即上传主站，而后产生成的SOE却没有上传，造成主站有遥信变位记录，无SOE记录。

通信不稳定。遥信信号先从分站遥信接点至采集装置，然后经传输通道送至主站，通过解码，转化为与之对应的信息在调度主站上显示。信号不稳定，容易造成SOE丢失，如某厂生产的终端设备连续送3次后，无论主站是否收到，自动抛弃。如果传输通道质量出现问题，会造成遥信误动或拒动，特别是在强对流天气、雷雨较多的季节，线路出现故障的概率增加，遥信量也会增多，传送较慢的信号还未显示就被过滤掉；通道误码，前置机接收的报文会发生变化［9］。

终端供电的电源容量不足。A地区采用超级电容给终端供电，安装在室外，所处运行环境恶劣，随着运行时间变长，供电能力逐渐下降。超级电容具有充放电快的特征，当电压型开关分闸后电容储能很快消失，合闸时装置失电仍未启动，没有产生SOE，待装置启动后与主站通信连接后只上传开关变位信息，无SOE上送。该事件在长时间停电时发生。5月8日52号变电站出现17条丢失SOE记录，如表3所示，严重影响总体遥信指标在。原因是52号变电站停电，造成多条线路电压型开关全部失电，分闸遥信应该正确，由于没有足够储能电源，RTU停运，无线通信中断，在逐级合闸送电时，RTU未启动，没有产生SOE，通信建立后只上报遥信变位信息，造成SOE丢失。尤其是部分厂家的分界开关，其内置超级电容的容量仅能维持10 s左右，不足以使生成的SOE上传至主站。

表3　52号变电站停电记录

RTU（远动终端）本体故障。A地区装备的RTU数字监控单元中遥信配置为64路，如果遥信的信息量大于64路则不能上传，出现遥信漏报。例如15号变电站，其遥信的信息量比较大，而在RTU的柜内10 kV重合闸信息却没有接线的位置，使线路的重合闸装置发生动作时，主站没有提示信息，造成遥信拒动［9］。

辅助接点接触不良。配电网中大部分装置安装在在室外，比如柱上FTU、断路器、分界开关、负荷开关等，所处环境较恶劣，辅助接点容易脏污和表面氧化导致接触不良。此外，开关动作频繁，长时间后辅助接点机械传动部分产生间隙使其接触不良，从而引起遥信拒动或误动［10-11］。此种类型发生在运行时间较长的设备中［12］。

2.2SOE超时

根据离线数据中的遥信变位表（PDS_Res_yx_bw）和遥信SOE记录表（PDS_Res_yx_soe）将每个设备的变位记录进行匹配，两个信号的时标相差15 s以上，系统认为SOE信号超时。A地区SOE超时各因素数量统计如表4所示。

表4 SOE超时原因

通信不稳定。SOE超时统计总数为348条，其中使用无线通信有323条，占总SOE超时记录的92.8%。使用无线通信终端造成SOE超时部分，约有90%多发生在城市郊区、农村以及山区等偏远地区。上述地区，无线信号较弱，SOE和变位信息传输延时，导致时间差大于15 s，造成SOE超时。

主站与远动终端时间不同步。在SOE超时记录中，出现事件记录时间比SOE事件早和事件记录时间比SOE时间晚15 s以上的现象，主要原因是主站与终端时间不同步。通常主站与终端每24 h校时一次，在此期间，如果线路停电使终端失电，有些终端运行时间较长，其内部的自守时特性出现故障，造成主站与远动终端的时间不同步，使得遥信变位时间比主站接收SOE时间晚，出现时差负数但数值不大情况。如表5所示，196号变电站第82号线路的15号终端，SOE较主站记录时延出现-3 s。

表5　82号线15号终端SOE超时记录

配对错误。配对错误基本属于遥信丢失，SOE正常的情况，二者无法配对的问题。而在统计中，一般把配对错误归入到SOE信号超时记录。由于系统软件出现故障，使得主站上一次的遥信事件记录与下一次的SOE记录配对，计算结果达到1 000～10 000 s。该事件发生在长时间停电之后重新恢复送电中。如表6所示，根据统计所记录的SOE超时过长的相关信息。

表6　因配对错误造成SOE超时

强电磁干扰。强电磁干扰多存在于变电站中，干扰信号一旦进入遥信回路中容易使装置遥信输入回路短时变位，出现信号抖动。如果短时间频繁抖动时，因通信质量不高，变位遥信可能丢失，导致二者无法匹配。因为强电磁干扰随时可能发生，所以装置需进行滤波处理［13］。

3　解决措施

设备方面。改造终端电源，增大电容电池的容量或配置后备电源，支持足够的供电容量和时间；改造RTU，对RTU进行综合自动化改造，提高其远动信号的传输能力；对现有RTU进行扩容改造，增加遥信信息量［9-14］；更改主站与终端校时周期，由于每次校时需要很大的内存，需主站服务器内存扩容之后根据现实情况合理的调整主站与终端的校时周期［15］，可由原来的每24 h调整到6 h或者2 h。

通信方面。通信质量直接关系到配电自动化的各项指标，无线通信终端，尤其是频繁掉线、误码率高且信号不稳的站点，需更换GPRS模块，或者由2G网络升级为3G、4G网络，保证无线通信的稳定性。使用光纤的通信终端，所用光纤本体质量符合要求且插头没有松动，保证正常通信。

维护方面。升级电压型分段控制器动作的程序［16］，把电压型分段控制器由V4.7版本的程序升级到V4.8或者V4.9，可以解决因长时间停电造成的SOE记录丢失的问题；维修或者更换接触不良的接点；加强运行维护管理。当调度发现异常时，及时通知所属单位进行分析并处理。

4　实验验证

升级电压型分段控制器的程序。做线路短时停电和长时间停电后来电变位测试实验，在同一设备上，分别利用V4.7、V4.8、V4.9进行测试。通过大量的实验数据分析得出：在停电后再来电，电压型分段控制器为V4.7的版本很容易出现丢失SOE的现象，V4.8及以上版本的程序没有出现SOE丢失。因此，通过逐步升级电压型分段控制器的程序，可解决大部分线路停电后再来电时主站丢失SOE的问题。2015-06-06，87号线电压型分段控制器动作的程序均升级到V4.8，6月8、9日两天停电后进行了验证，如图1所示2015-06-08，87号线停送电产生的遥信信息，可知升级之后没有发生SOE丢失。

图1　87号线路停送电产生的遥信信息

增加信号强度，保证通信正常。通过实验，如图2所示终端通信正常时开关发生变位，不会丢失SOE信息。如图3所示通信短时间断开（通过拔通信插头模拟）的情况下，控制器仍然向外发送报文，此时通道已没有，SOE丢失（黄色部分）。即如果某站点通信不稳定，发生变位时通信短时间中断会造成SOE丢失。此外，通过干扰信号使信号变得微弱，也会出现SOE超时现象。因此，在以无线通信为主的非城区，增加信号强度保证其通信的稳定性，可以在很大程度上解决SOE信号丢失及超时的问题。

图2　通信正常时的变位测试

增大电源容量或配套后备电源。通过做大量的终端未接入及接入后备电源变位实验可知，线路断电后，终端未接入后备电源出现SOE丢失，接入后备电源无SOE丢失。这是因为终端有后备电源，使得生成的SOE有足够的时间传向主站。所以，可以适当增加电源容量，以减少因失电带来的SOE丢失。

图3　通信中断时的变位测试

5　结语

根据现实条件按上述措施进行整改，A地区的遥信正确率有了很大的改善。在2015年7月份遥信统计中，遥信动作次数为792次，丢失遥信动作0次，丢失SOE记录10次，SOE超时记录14次，遥信动作正确次数为768次，遥信正确率达到96.97%，达到预期目标。

此次整改，虽然遥信正确率得到了显著的提升，但仍存在一些不足，有些地区仍然出现SOE丢失以及SOE超时的现象。这是由于无线通信占有很大比重，尤其是在偏远的山区和农村，3G网络未普及，无线通信不稳定。此外，夏季强对流天气比较多，雷电频繁，造成线路终端遭到雷击的概率增加，使其遭到损坏，也是影响遥信正确率的原因。总之，希望根据A地区出现的遥信问题及解决措施为其他地区提高遥信正确率提供一定的参考。

［1］张旭，魏娟，赵冬梅，等.一种用于电网故障诊断的遥信信息解析方法［J］.中国电机工程学报，2014，34（22）：3 824-3 833.

［2］LI Z X，YIN X G，ZHANG Z，et al．Wide-area protection fault identification algorithm based on multi-information fusion ［J］．IEEE Transactions on Power Delivery，2013，28（3）：1 348-1 355.

［3］汪永华，李端超.供配电系统自动化实用技术［M］.北京：中国电力出版社，2011.

［4］阳永坚，郭建，鲁国刚.变电站自动化系统遥信去抖方法分析［J］.电网技术，2006（S2）：47-50.

［5］吴毅，杨祖德，孔志敏，等.电网调度自动化系统遥信误动误报的一种解决方案［J］.电力系统自动化，1996，20（12）：59-61.

［6］曹艳.遥信信号误报的分析与处理［J］.电气技术，2012（3）：74-76.

［7］潘鹏飞，徐福彬.提高自动化设备的遥信正确率［J］.农村电气化，2012（11）：43.

［8］郭剑峰.几种影响遥信正确动作率的原因及处理方法［J］.农村电气化，2008（7）：31-32.

［9］赵虹.提高遥信动作正确率［J］.农村电气化，2012（4）：47-48.

［10］李孝杰.张家界电业局自动化系统遥信误动分析和处理［J］.继电器，2007（S1）：322-324.

［11］李宾.基于专家系统的不良遥信数据辨识［J］.电力信息化，2010 （7）：22-25.

［12］代文章，陈海东，王松波.GIS设备在电力系统中的应用及状态检修［J］.电气技术，2013（5）：115-117.

［13］周斌，鲁国刚，黄国方.变电站远动装置SOE时间标注方法分析［J］.江苏电机工程，2007，26（1）：61-62.

［14］杨扬.贵阳电网变电站无人值守改造的研究［J］.黑龙江科技信息，2012（36）：24-24.

［15］伍少成，周尚礼.厂站电能量采集终端测试系统的研制［J］.电力系统保护与控制，2009，37（13）：83-87.

［16］徐滤非.基于单片机控制的跌落式自动分段器［J］.电气应用，2005，24（7）：24-26.

Influential Factors and Im provement M easures of the Distribution Automation Remote Communication Accuracy

XIAN Richang1，ZHOU Mingwang1，YIN Yankai1，WU Gang2，LV Dongfei3
（1.School of Electrical and Electronic Engineering of Shandong University of Technology，Zibo 255000，China；2.State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250012，China；3.State Grid Zibo Power Supply Company，Zibo 255062，China）

The telesignalisation can reflect the running state of the distribution equipment，those signal quality directly determines the judgment to the equipment operation condition，and plays an important role in the distribution automation. Aiming at the persistent low accuracy of the telesignalisation in the A area，from the displacement records and the time-out of sequence of event（SOE），effects of the equipment and communication on the telesignalisation accuracy are explored.Combining with practical situation in the A area，corresponding solutions and measures are put forward.

remote signal accuracy；SOE displacement；overtime；communication

TM764.2

A

1007－9904（2016）04－0029－05

2015-11-21

咸日常（1965），男，高级工程师，研究方向为电力系统及其自动化、电力变压器的运行与维护等。