基于Qt的配网自动化系统遥控问题自动分析工具设计与实现

梁苑

（广东电网有限责任公司珠海供电局，广东珠海，519000）

0 引言

目前大部分配电网终端已满足“三遥”功能，终端遥控对于配电网运行方式改变、故障隔离和转电等发挥着巨大作用，增强了调度人员对电网的调度能力，极大减轻了现场运行人员的负担，也提高了故障隔离、恢复供电的效率［1］。但是，在统计分析以往的遥控情况时，我们发现遥控成功率并不高，调度员对运行终端的遥控、以及调试人员对终端进行遥控调试时，偶尔会出现遥控预置超时或失败、执行超时或失败等情况，这时，调度员和区局调试人员没有相关条件和精力对遥控问题进行分析，一般均告知自动化人员处理，或者转为现场人员操作。但是，遥控问题的分析过程非常复杂，需要对终端状态、相关报文等进行逐步排查，分析效率低，这给自动化或现场人员造成了很大的工作负担。

1 工具设计

1.1 总体目标

为解决目前遥控分析问题，可设计一套在配网自动化系统上的遥控问题自动分析工具，基于配网自动化系统主站日常处理遥控问题得到的历史经验形成的规则，来开展软件设计。在分析遥控问题时，能高效、精准地辅助自动化运维人员完成遥控失败问题的判断和审核工作，同时，分析报告能自动生成及存储，并提供界面和自动推送实时分析结果，有效解决自动化运维人员处理遥控问题工作耗时费力的问题，以及使调度人员和相关调试人员，主动及时了解遥控不成功的原因。

1.2 终端状态自动检测

对于遥控的分析，首先从终端状态开始判断，需检测终端是否在线，把手是否在“远方”等。在配网自动化系统的前置内存库中，可以直接读取到终端状态数据，对终端的在线、运行态、检修态等做出判断；而在SCADA内存库中，可以读取到终端把手的远方/就地状态点数据，从而检测遥控时是否处于远方状态。

1.3 实时报文自动抓取

随着配电网终端数量的增加以及遥控的次数的增加，遥控情况的统计分析的需求会越来越多，自动根据报文分析遥控过程成为迫切需要解决的问题。软件设计采用共享内存的技术，实现从配网自动化系统的安全接入区或者一区前置采集设备上实时抓取报文，为遥控问题分析提供有效实时报文数据。

1.4 遥控自动分析和统计

自动分析要求对遥控时间段内的实时报文进行分析，自动判断主站是否正确发送预置令、发送预置后终端是否回复、以及终端回复是否正确等。第一，通过工具设置的各类时间限值，判断是否超时；第二是在前置成功下发预置、执行命令后，增加“成功状态返回”作为判断终端是否正确回复的判据；第三，工具会在遥控报文收发期间，检测是否有其他突发报文，例如总召、突变量等打断遥控过程。自动统计要求工具根据分析结果，自动形成遥控问题分析统计报告，并提供界面快速统计一定时段的遥控情况分析，将各种原因自动进行分类、汇总。

2 工具实现

2.1 软件架构

工具基于C++/Qt软件架构，Qt是面向对象的框架，使用特殊的代码生成扩展以及一些宏，具有易扩展性、跨平台等优点，既可以开发GUI程序，也可开发非GUI程序、服务器［2］。本工具使用Qt4架构中的Qwidget、QtGui等组件实现遥控分析所需的各个应用功能，软件架构图1所示。

图1 工具软件构架图

工具的软件总体架构由四个模块组成，主要是数据获取模块，数据处理模块，数据结果存储模块，数据结果展示模块。数据获取模块是依赖于运行系统提供的接口去实时获取报文源码信息以及内存库实时信息，为后续的分析提供数据基础；数据处理模块是根据一定的规则和对应的算法自动分析；数据结果存储模块是把数据处理模块生成的报告写进数据库；数据结果展示模块是基于Qt基本库来实现实时分析结果展示。

2.2 数据获取

为了实时分析遥控问题，工具通过接口从运行系统获取到实时的报文源码和内存库的信息，这样也有效避免了配网自动化系统遥控问题自动分析工具对在运系统的影响。每一帧报文源码都有对应的时标，为后续的遥控问题分析提供数据支持，数据获取流程图2所示。

图2 报文源码数据获取模块流程图

2.3 自动分析

以获取到的报文源码和内存库信息为数据基础，工具依据一定的规则来进行遥控问题分析，并且，针对不同的规约，构造不同的规约解析对象，解耦了各个规约报文数据的解析，方便后期新的规约的拓展。分析的规则应该包括以下内容：

(1)终端状态（是否在线，状态是运行态、检修态或调试态等）；(2)上送信号检测（遥控把手是否处于远方状态）；(3)报文收发情况分析：主站是否正确发送预置令、发送预置后终端是否回复且回复正确、主站是否正确发送执行令、发送执行令后终端是否回复且回复正确、遥控结束帧终端是否上送等；(4)在遥控报文收发期间，是否有其他突发报文打断遥控命令（总召打断、突变状态量打断等）；(5)规约应用层等待上一轮问答结束，而终端一直不回复，导致预置令或者执行在这期间一直不下发，从而超时；(6)遥控的点号超出规约的范围，导致预置和执行令一直不下发。

按照以上分析规则，工具的自动分析流程图如图3所示。

图3 遥控问题自动分析规则流程图

2.4 工具部署

本工具应直接嵌入部署在配网自动化系统上，以便实时利用配网自动化系统上的实时数据，并在配网自动化系统上展示，方便调度员及其他相关人员使用。工具部署在配网自动化系统的前置服务器、一区管理服务器、以及一区工作站上，部署架构如图4。

图4 工具部署架构图

特别注意的是，在配网自动化系统上，反向隔离装置用于低安全区到高安全区的数据传输。本工具部署后，反向隔离装置需传输回复文件，文件回复内容主要包括报文源码，报文源码解析，报文遥控分析结果，报文开始时间以及结束时间等，因此需要对反向隔离装置进行配置。

2.5 结果展示

工具将遥控问题分析的结果自动存储到数据库中，存库的内容有终端标识，终端标识，终端状态，遥控开始时间，遥控结束时间，遥控报告结果，报文源码等，如表1所示。

表1 存库数据模板

Qt4在绘图性能方面的有卓越表现，使图形化界面展示高效率且各种交互流畅，因此工具采用过Qt基本库实现遥控自动分析结果的界面展示。工具可视化界面可以实时查询或根据时间段历史检索对应的终端的遥控结果和遥控分析结果，也可通过供电所、输入首字母、终端的IP地址等关键信息进行快速定位，调度员及相关调试人员在完成遥控操作后，可立即获取到本次遥控的分析结果，也可查询时间段内的遥控情况分析。工具界面实时展示如图5所示。

图5 工具实时展示画面

3 结语

由于配电网遥控分析涉及数据跨安全区、规约种类繁多的情况，人工分析耗时长，且对人员技能要求高，排查过程易出现失误。本文按照配电网遥控问题自动分析的需求，提出基于Qt的配网自动化系统遥控问题自动分析工具。工具采用接口技术，对硬件没有特殊要求，也不会影响在运系统的稳定性，具有极大的可移植性、复制性。工具能自动实时抓取报文，利用算法对实时报文和目前内存库状态来自动分析遥控问题，具备结果归档的功能，并支持可视化界面查看展示，分析结果直观、可信性高。

该工具能及时分析并反馈在遥控过程中出现的问题，使调度人员、区局人员及时了解现场终端实际情况，节省了自动化人员及现场工作人员对终端遥控问题处理的人工成本，减轻劳动强度和提高工作效率，同时提高了配网终端遥控效率和正确性，促进配网遥控应用水平，提升配电设备健康程度，提高了供电可靠性，在一定程度上降低电网风险。