湖北配电自动化运行指标综合管控平台设计

杨志淳,沈 煜，杨 帆，张 俊，周志强，陶 杰，薛 杰

（1.国网湖北省电力公司电力科学研究院,湖北 武汉 430077；2.国网湖北省电力公司，湖北 武汉 430077；3.湖北华中电力科技开发有限责任公司，湖北 武汉 430077）

0 引言

配电自动化实用化指标是国网公司对各省、各地市公司配电自动化运行情况进行考核的主要手段和重要依据[1-3]。当前国网湖北省电力公司在获取各地市公司配电自动化运行指标主要依靠人工报送，一方面指标的真实性难以保证，另一方面也无法及时准确掌握各地市公司配电自动化确切运行状态，不便于及时采取针对性的运维措施，难以进一步提升全省配电自动化运行水平。

目前湖北省已有武汉、鄂州、宜昌、咸宁开展了配电自动化建设与应用，按照《国家电网公司“十三五”配电自动化建设实施意见》要求，至2020年湖北省将实现配电自动化全覆盖。为进一步提升湖北公司配电自动化实用化水平，发挥配电自动化建设成效，夯实配电自动化支撑全省配网运检管控精益化能力提升的目标定位，亟需建设配电自动化运行指标综合管控平台。

文章结合湖北配电自动化建设应用需求，设计开发了配电自动化运行指标综合管控平台，汇集所辖各地市公司的配电自动化系统运行指标数据，通过监视各地市供电公司配电自动化系统运行情况，统计、分析运行指标，督促各地市公司及时消除配电自动化缺陷，提高配电自动化运行水平，促进配电生产过程精益化管理。

1 系统架构

平台实行“两级部署、集中应用”方式，如图1所示。一级部署于省电科院，主要实现对各地市配电自动化系统运行指标的在线监测、评价与分析；二级部署于各地市公司，主要实现对配电自动化静态数据、动态数据的获取以及配电自动化实用化指标的本地计算。基于国网公司配电自动化相关标准，配电自动化运行指标主要从在线监测指标与统计分析指标2个维度，针对主站在线情况、终端在线情况、遥控使用情况、故障处理情况等指标进行评价分析。

图1 平台总体架构图Fig.1 Platform overall architecture diagram

1.1 平台逻辑架构

配电自动化运行指标综合管控平台在逻辑上分为接口层、网络层、数据层和应用层。

接口层是配电自动化运行指标综合管控平台的信息底层，主要负责配电自动化系统生产控制大区的静态数据和动态数据通过正反向物理隔离装置进行镜像至管理信息大区。

网络层是将地市公司管理信息大区中的配电自动化静态数据和动态数据传送至配电自动化运行指标综合管控平台数据层的通信纽带，以国网公司企业内网为信息交互提供链路基础。

数据层负责管理配电自动化的数据存储、处理工作，上送的数据、统计的指标、各地市、省、国网相关指标的汇总计算。

应用层主要提供配电自动化运行指标综合管控平台过程中所需的服务功能，实现配电自动化建设规模检测、在线监测、指标评价等功能模块。

1.2 数据架构

数据架构是实现平台实现功能的关键环节，平台数据主要包括静态数据和动态数据。静态数据主要包括配电自动化系统内正式交由调度人员进行监控的变电站、馈线、通道、终端、开关设备等全部设备的信息。动态数据主要包括配电自动化系统要实时传输包括终端投退、遥控命令、开关变位遥信、SOE、馈线自动化过程等相关动态数据，平台数据架构如图2所示。

图2 平台数据架构图Fig.2 Platform data architecture diagram

1.3 功能架构

平台功能架构主要从系统功能设计方面对配电自动化运行指标综合管控平台进行分类，通过建设概况、在线监测、指标评价等来分类，并为下面各 层次的设计提供功能划分，平台功能架构见图3。

图3 平台功能架构图Fig.3 Platform function architecture diagram

1.4 部署架构

计算配电自动化运行指标所需的终端信息表、遥控操作信息表、遥信变位信息表、通信SOE信息表等，由配电自动化系统历史数据库同步镜像至运行指标评价分析系统的镜像数据库（布置于安全I区），再由接口服务器分析提取所需要数据并穿越正向隔离装置转发到安全Ⅲ区，然后由配电自动化运行指标综合管控平台接收后保存到源数据库。

配电自动化运行指标综合管控平台在接收数据的同时，根据各项指标计算公式在本地完成各种指标的计算，结果保存在本地源数据库中，并通过企业内网进行查询以及WEB发布等，平台部署架构如图4所示。

图4 平台部署架构图Fig.4 Platform deployment architecture diagram

2 系统应用功能开发

2.1 配电自动化建设规模监测模块

配电自动化建设规模监测模块是基于全省已建、在建的配电自动化主站、终端等数量和规模，提供实时的监测统计，宏观反映国网湖北省电力公司系统内配电自动化系统的建设规模、自动化程度以及项目进程，实现对配电自动化项目的管控功能。

建设规模监测模块从功能上划分为主站投运统计、线路投运统计、终端投运统计、线路覆盖率统计、终端分类统计以及项目进程管控等功能。其中主站投运统计主要是指配电自动化主站硬件安装完毕，软件调试完成且功能和性能满足相应技术规范要求的数量；线路投运统计是指已实施了配电自动化建设或改造，至少一个站点可实现远传“二遥”功能（仅配置一组远传型故障指示器为最低要求）；终端投运统计以及终端分类统计是指所有安装、投运的FTU、DTU以及故障指示器数量并按照类型划分；线路覆盖率统计则是根据《国家电网公司“十三五”配电自动化建设实施意见》相关要求[4-5]，按照2017～2020年的配电自动化覆盖率为考核对象以PMS2.0中“大馈线”作为统计依据进行统计分析；项目进程管控主要用于项目关键节点的展示，方便用户对所统计区域范围内相关项目的进展情况的管控。

2.2 配电自动化在线监测模块

配电自动化在线监测模块主要实现对配电自动化运行指标的监控，通过对指标的监控分析，并针对性制定运维策略，提高配电自动化实用化水平。配电自动化在线监测模块从功能上划分为配电自动化运行指标监测、FA事件统计分析等功能，此模块是整个平台的核心关键所在。下一步可结合新第一代配电自动化主站功能实施对大量掉线报警、大量抖动报警、频繁投退报警等深化分析。

1）配电自动化运行指标监测

配电主站月平均运行率=

其中，配电终端设备停用时间包括通信中断导致的配电终端不可用时间和配电终端停用时间。

其中，计算公式中的考核期是指具有联系完整运行记录的运行时间，至少在3个月以上。

其中，遥控成功率是指配电终端在线且可用情况下的遥控成功率，预遥控命令下发返校成功但没有下发正式执行的遥控命令的情况不统计在内。

遥信动作正确率=

其中，遥信动作正确率是指开关操作和事故情况下的遥信变位正确率。

上述五个指标是国网公司截止在2017年3月份对配电自动化进行实用化考核的主要参量，随着配电自动化进程的持续推进，2017年4月以后国网公司将实施新的考核方法，即将以前的指标考核方法进行取舍和整合，但现有的指标计算方式不变，新的考核指标可在原有的考核指标方法的基础上稍加调整即可适应，当前配电自动化运行指标主要集中在以下指标。

2）FA事件统计分析

馈线自动化（FA）是根据配电网故障发生的位置、类型而定位、隔离并恢复非故障区间供电的一种故障处理策略和动作逻辑[6-8]。当前湖北省已实施的馈线自动化区域主要采用半自动集中式馈线自动化。根据《国网运检部关于做好“十三五”配电自动化建设应用工作的通知》要求，就地型馈线自动化将成为未来湖北配电自动化的重点发展方向。同时随着高端敏感用户对供电可靠性、电能质量的要求的提高，要求配电自动化能尽快隔离、恢复供电，因此，在湖北部分区域（如东湖新技术开发区）试点实施智能分布式馈线自动化也未尝不可。

由表3看出，炉内CO浓度在600～3 000 PPM范围内变化，如果一氧化碳浓度低，则炉内烟气氧化性气氛较强。在CO允许范围内(<3 500PPM)时，控制相对较高的CO浓度，降低炉内氧化性气氛，即可以减少氮氧化合物的生成。

配电自动化在线监测模块主要用于实现对配电自动化系统馈线自动化的展示，并为馈线自动化监管统计提供数据源主要包括三个指标：馈线自动化成功率、馈线自动化覆盖率以及故障自动化判断处理率。

其中，馈线自动化功能配置线路数既包括集中式配置的线路，也包括就地型配置的线路。

2.3 配电自动化指标评价模块

配电自动化指标评价模块是基于配电自动化在线监测模块得出的各项指标进行统计，侧重于指标的管理。配电自动化指标评价模块从功能上划分为指标定期统计、指标同比分析、指标环比分析、指标排名评价、省市综合对比、指标发展趋势等功能。随着全省配电自动化的全面实施以及国网公司考核的要求，下一步配电自动化指标评价模块将省公司管理配电自动化应用情况的重要手段。

2.4 系统管理模块

系统管理模块实现对用户管理、地区管理、异常管理和硬件检测等系统综合维护的功能。该功能模块是整个系统的辅助支撑模块，提供系统常用数据信息的维护和管理功能。

用户管理可对用户信息进行操作，包括新增、查询、查看和修改4项功能，实现当前平台用户信息的维护和管理；地区管理可以对已接入地区的管理信息进行查询、修改，可以对未接入地区进行接入处理；异常管理功能可以查看总体异常信息，通过输入单位名称，选择历史数据时间段，可以查询并显示异常单位的异常描述及起止时间，实现对当前系统运行异常信息的查看以及异常历史数据的查询；硬件检测功能是对运行的服务器的CPU、内存、硬盘等使用情况的监测。

3 配电自动化运行指标影响因素分析

结合湖北配电自动化运行经验，对影响配电自动化运行指标的关键因素进行分析，便于及时处缺，制定针对性运维策略，从而提高配电自动化运行水平。

3.1 影响配电终端月平均在线率的因素

（1）终端自身故障：如终端软件版本号未及时更新、终端软件设置问题、终端死机、终端端口配置参数不正确、二次回路短路、终端硬件故障、取电回路故障、蓄电池功能或性能不满足要求、DTU的波特率配置不正确等问题导致终端退出运行。

（2）通信问题：无线通信流量不足、无线终端遇到信号盲区、网口松动、光纤被挖断、光衰过大、ONU失电、OLT业务中断、终端IP配置冲突等问题导致数据通信不畅。

（3）环境因素：环境温度过高导致终端、ONU板卡过热死机或烧坏、凝露导致二次设备故障、自然或人为因素导致终端或通信设备损坏或失效。

3.2 影响遥信动作正确率的因素

（1）终端遥信误报、漏报：二次线松动，接触不良，导致电平状态频繁变化，例如：开关二次线未接，电平悬空，导致端子状态不确定；开关上的分闸和合闸线接反；开关触点松动或接线不牢固；辅助接点不对位；终端软件版本问题；检修试拉合开关等。

（2）通信：通信延时、通信信号不稳定、终端对时精度不满足要求。

（3）配电主站侧：终端检修、调试时配电自动化主站未将该终端运行方式切换至检修调试态，主站SOE与事件记录不匹配。

3.3 影响遥控使用率的因素

（1）采用就地遥控，未通过配电自动化系统远方遥控。（2）未经调度许可，现场人员自行操作。（3）开关设备检修、调试时，配电自动化主站未将该终端运行方式切换至检修调试态。

3.4 影响遥控成功率的因素

（1）通信故障：由于通信设备、通道等问题导致的通信中断、遥控报文加密后终端无法辨识、载波通信速度较慢、终端对时偏差、数据传输的完整性和可靠性差等。

（2）终端自身故障：遥控分闸/合闸继电器触点粘连或接触不良、电操机构卡涩及电机链条断裂、遥控压板及电机空开未投上；遥控板损坏导致遥控预置成功，执行失败；电机功率不足，无法带动操作机构；终端未接收到预置报文或返校不成功，导致预置超时；开关本体故障，手动、远方遥控均无法成功；DTU开入/开出模块故障；遥控回路二次线接头松动；开关行程杆不到位；电源回路接触不良等均会导致遥控不成功。

（3）配电自动化主站侧故障：点表等参数配置错误、密钥验证错误等。

针对上述易引起配电自动化运行指标低的因素，建议：(1)进一步加强配电自动化设备检测及质量监督；(2)全过程开展配电自动化设备仓库调试；(3)深度开展配电自动化分系统调试，把好工程验收环节；(4)强化配电自动化标准化建设；(5)加强配电自动化运维人员培训，提高运维人员工作质效。通过上述工作的开展，全面提高配电自动化运行指标，提升湖北省公司在配电自动化运行考核中的指标排名。

4 结语

为提高湖北配电自动化建设应用水平，提升全省配电自动化考核指标，以“管控项目进度、挖掘薄弱环节、评价应用水平”为目标，设计开发了配电自动化运行指标综合管控平台，通过对配电自动化建设规模监测、应用过程检测、运行指标检测等手段，排查系统应用、运行薄弱环节以及影响配电自动化实用化指标的各方面因素，并提出针对性解决措施，为全省配电自动化指标管控及配电自动化实用化水平提升奠定了坚实基础。

[1] 国家电网公司.Q/GDW 626－2011配电自动化系统运行维护管理规范[S].北京：国家电网公司，2011.STATE Grid.Q/GDW 626－2011 Code for operation and administration of distribution automation system[S].Beijing：State Grid,2011.

[2] 赵江河,陈新,林涛,等.基于智能电网的配电自动化建设[J].电力系统自动化,2012,18(36)：33-36.ZHAO Jianghe,CHEN Xin,LIN Tao,et al.Distribution automation construction in smart grid[J].Automation of Electric Power Systems,2012,18(36)：33-36.

[3] 沈冰冰,吴琳,王鹏.配电自动化试点工程技术特点及应用成效分析[J].电力系统自动化,2012,18(36)：27-32.SHEN Bingbing,WU Lin,WANG Peng.Technological characteristics and application effects analysis of distribution automation pilot projects[J].Automation of Electric Power Systems,2012,18(36)：27-32.

[4] 杨志淳,沈煜,杨帆,等.基于运检业务需求的配电网态势感知技术[J].高电压技术,2016(S1)：100-105.YANG Zhichun,SHEN Yu,YANG Fan,et al.Distribution network situation sensing technology based on inspection service demand[J].High Voltage Engineering,2016,(S1)：100-105.

[5] 杨志淳,沈煜,杨帆,等.湖北配电自动化建设应用若干问题的探讨[J].高电压技术,2017(S1)：76-80.YANG Zhichun,SHEN Yu,YANG Fan,et al.Discussion on some problems in application of Hubei power distribution automation construction[J].High Voltage Engineering,2017(S1)：76-80.

[6] 王必恒,欧阳文,张怡然,等.配电自动化实用化指标分析及诊断决策[J].供用电,2014(5)：54-58.WANG Biheng,OUYANG Wen,ZHANG Yiran,et al.Analysis and decision-making of practical parameters of distribution automation[J].Distribution &Ultization,2014(5)：54-58.

[7] 杨志淳,张俊,沈煜,等.湖北配电自动化建设相关问题研究[J].湖北电力,2015,39(2)：47-51.YANG Zhichun ZHANG Jun,SHEN Yu,et al.Research on the problems of Hubei power distribution automation construction[J].Hubei Electric Power,2015,39(2)：47-51.

[8] 孙涛,熊瑞平,何非.武汉水果湖区域配电自动化一次系统的建设[J].湖北电力,2011,35(1)：9-11.SUN Tao,XIONG Ruiping,HE Fei.The construction of primary distribution system automation of Shuiguohu area in Wuhan[J].Hubei Electric Power,2011,35(1)：9-11.