基于无线互联技术的配电自动化应用及故障处理措施

洪波

摘要：文章主要研究无线互联技术在配电自动化中的应用，并针对其出现的故障提出相应的处理措施。文章介绍了配电自动化有线通信的弊端；探讨了无线互联技术在配电自动化中的应用，包括远程监控、无线遥控、故障预警等；针对无线通信出现中出现的故障，从故障原因和故障处理等方面进行了详细阐述，可以为配电自动化故障处理及无线互联技术应用提供一定参考。

关键词：无线互联；配电自动化；故障处理

中图分类号：TN919.5  文献标志码：A

0 引言

无线互联技术是指利用无线通信技术实现数据传输和信息交换的技术。在配电自动化的发展中，无线互联技术发挥着至关重要的作用。基于此，研究者和技术人员需要加强此类技术的应用研究，通过对基于无线互联技术的配电自动化监控系统的合理设计来满足其自动化运维管理需求，并以此为依据，对配电自动化中出现的故障进行科学处理。这种方式可以充分发挥配电自动化的优势，以此来保障电力系统的运维效果。

1 配电自动化有线通信的弊端

随着配电自动化的广泛普及，配电网络遍布全国各个村落街道，配电自动化有线通信已不能满足配电自动化的发展需求。配电自动化有线通信在一定程度上存在的弊端日渐凸显。有线通信需要铺设电缆，工作量和成本都比较高，给后期运维工作带来一定的困难。有线通信受到设备之间距离和布线路径的限制、环境受限，移动性不好，通信覆盖范围有限。此外，有线通信的抗干扰性较差，传输带宽和速度相对较低，安全性相对较弱。相比之下，无线互联技术不受距离限制，能够移动，覆盖范围更广。

2 无线互联技术在配电自动化中的应用

无线互联技术在配电自动化中有着广泛的应用，主要体现在远程监控、无线遥控、故障预警以及设备间通信等方面。

2.1 远程监控

利用无线互联技术，实现对配电系统的远程监控。通过在配电设备上安装传感器和数据采集装置，将设备运行状态、电压、电流等信息实时传输到主站系统，以便对设备进行远程监测和控制。同时，通过对历史数据的分析，可以及时发现设备潜在的故障和隐患，提前采取措施进行维修和更换。

2.2 无线遥控

遥控是指通过远程控制和监测，对设备或系统进行操作和管理的技术。它可以通过各种方式实现，如无线电、电话、网络等。但无论使用哪种方式，遥控技术都需要一个在遥控器和被控对象之间的通信连接。无线互联技术在遥控中的应用使得遥控不再受距离的限制，通过无线互联技术，工作人员可以通过移动终端、计算机等设备对配电设备进行远程控制，从而实现对配电设备的远程控制。这不仅可以提高管理效率，还可以减少人力资源的浪费，提高了遥控的效率和便利性。

2.3 故障预警

利用无线互联技术，实现故障预警和定位。当配电设备发生故障时，故障信息会通过无线通信网络传输到主站系统，值班人员可以及时掌握故障情况，根据定位信息迅速派遣维修人员前往现场排除故障。同时，通过对故障信息的分析，可以发现设备故障的规律和特点，为设备的预防性维护提供依据，避免故障的扩大化。

2.4 设备间通信

在配电自动化领域，配电终端设备如FTU、DTU、TTU等之间的信息量比较小，但传输速率要求高。这些终端设备安装位置分布于配电网络的各种设备处，比较分散，有线网络覆盖比较困难。此时，通过采用无线互联技术，如ZigBee数传无线网络技术，可以省去很多麻烦。通过ZigBee数传无线网络技术与其他通信方式结合，可以发挥其在通信容量、通信时延、通信可靠性、能量损耗上的优势，实现配网设备间有效通信。

3 基于无线互联技术的配电自动化监控系统设计

3.1 设计思路

在配电自动化中，基于无线互联技术的监控系统设计需要以IEC61850互操作标准作为基础，为配电系统中的各个设备间提供高效化的通信接口以及统一化的数据模型，以此来为SCADA系统与配电管理终端之间的数据交互提供足够便利。IEC61850互操作标准中的主要参考标准，如表1所示。

具体设计中，设计者可对高速数据采集卡和边缘计算技术加以合理应用，以此利用无线互联技术为配电系统中的故障检测、故障隔离以及故障修复等策略的实施提供数据支持，从而实现配电自动化系统故障的精准定位，并使其具备更强的自愈能力。

3.2 数据实时采集和处理

在基于无线互联技术的监控系统中，数据实时采集和处理是无线互联技术中的一项核心技术。合理应用此项技术可以有效保障整体配电自动化系统运维工作的高效性与准确性。具体设计中，设计者可通过高速数据采集卡来实时获取电力系统中的电压和电流等关键运行参数，并通过边缘计算技术对其进行实时处理。在完成数据处理之后，该系统会将其立即下沉至数据源附近，以此来降低数据传输延迟时间，达到实时的故障检测与需求响应效果［1］。在此过程中，该系统首先通过传感器来采集电力系统数据，再对其进行A/D转换。然后通过高速数据采集卡来读取转换后的数据，并将其实时传输给边缘计算节点实施初步处理，之后再将其同步到中央数据中心。在此过程中，IEC61850标准下的GOOSE消息以及采样值将会为数据的统一性及其互操作性提供良好保障，以此来满足多个设备之间的数据高效通信需求。

3.3 AI健康监测与故障预测

在基于无线互联技术的监控系统中，AI也是无线互联技术中的一项核心技术。借助AI技术中的循环神经网络或卷积神经网络等深度学习模型，该系统可在海量历史数据里提取并学习电网中一些较为复杂的行为模式。比如，在对电力系统设备的健康状况进行评估时，该系统应用的评估公式如下：

H（t）=w1P（t）+w2T（t）+w3F（t）（1）

其中，H（t）为设备在t时刻的健康指数；P（t）为设备在t时刻的功率读数；w1为功率权重系数；T（t）为设备在t时刻的温度读数；w2为温度权重系数；F（t）为设备在t时刻的频率读数；w3为频率权重系数。同时，该系統还可以按照傅里叶变换对采集到的参数进行转换，使其转变成频域形式，以此来实现设备健康特征的高效提取。通过设备健康特征及其健康权重，该系统可按照以公式（2）对设备故障进行评分：

S=∑wiFi（2）

其中，S为故障评分；Fi为系统提取出的设备健康特征值；wi为设备健康权重系数。通过这样的方式，该系统可对电力系统中的各个设备健康情况做出实时、准确的判断，以便及时预测出相应的潜在故障，并为其故障处理提供有力支持。

3.4 可视化和用户交互设计

在基于无线互联技术的配电自动化系统中，可视化表示法主要为节点-边的形式，并通过不同的颜色编码代表不同的电压级别，比如10 kV、35 kV、110 kV等，同时也可以表示出设备实际的健康情况。在SCADA数据流方面的可视化设计中，设计者可通过雷达顺序图、时间顺序图以及热图等来加以表达，其中的时间顺序图在电力系统设备长期运行趋势及其周期变化的展示中非常适用。而在具体设计中，设计者通常需要借助各种计算公式来实现具体的可视化目标。

用户交互也是无线互联技术中最为关键的一个应用功能，其主要作用是在配电系统中，当设备发生故障时，用户界面上立即有警告框弹出，第一时间通知用户相应的设备故障情况［2］。具体应用时，用户可通过缩放、拖动以及旋转等各种手势来浏览和操作图形界面，并在侧边栏以及模态对话框中访问详细的故障设备信息，从而为其历史数据的获取与后续的系统设置提供科学参考。具体设计中，设计者可将IEC61850等标准作为基础，为用户提供符合其实际需求的定制功能设计，以此来有效确保该系统的控制能力及其互操作性。

4 配电自动化中无线通信故障处理措施

对于配电自动化监控系统的运行故障而言，配电通信故障是最为典型且严重的一种故障类型。在配电站终端通信过程中，如果通信模块发生了故障，整个配电自动化系统都将会面临不可逆的损失［3］。

4.1 故障原因分析

通常情况下，此类故障的主要原因有3种。一是数据传输单元（DTU）自身出现了故障，从而导致通信模块中断；二是通信辖区内的无线信号的传输受到干扰或阻碍，从而导致通信模块中断；三是数据在传输过程中出现错误、丢失或延迟，导致通信系统无法正常工作。

4.2 故障处理

针对此类故障，主要的处理措施包括以下几方面。（1）工作人员需检查DTU电源指示灯，如果指示灯是绿色，表明故障可能是DTU失电所致。基于此，工作人员应继续对DTU空开位置进行检查，如果位置正确，则需要对其共线端子的牢固性进行检查，并通过万用表测量其端子电极。若电极是48 V，则表明不存在失电故障。（2）如果系统中的DTU电源供电正常，工作人员需要首先检查无线信号的传输是否受到干扰或阻碍。导致信号无法正常传输或传输质量下降的情况，包括检查无线信号的强度和稳定性、无线信号是否受到干扰以及设备的配置和设置是否正确。（3）如果无线信号的传输受到干扰或阻碍，工作人员需要试调整设备的位置或更换无线信号源，或关闭干扰源、使用不同的信道，同时确保设备的网络设置正确，包括SSID、密码等。（4）如果无线传输信号正常，工作人员需要确认数据在传输过程中是否出现错误、丢失或延迟，导致通信系统无法正常工作的情况。这些故障可能是由于网络拥堵、网络设备故障、病毒攻击等原因引起。（5）如果是数据传输故障，针对网络拥堵问题，工作人员需要尝试重新连接网络、降低数据传输速率或增加网络带宽；针对网络设备故障问题，工作人员需要尝试升级设备硬件或更换网络设备；针对病毒攻击问题，需要安装杀毒软件和防火墙，防止病毒攻击和非法入侵。（6）如果经上述检查均无问题，则可能此类故障是由于IP地址错误所致。针对这一情况，工作人员可将正确的IP地址和波特率配置到配电通信主站，以此来保障通信IP连接效果，使电力信息可以在其中正常交换。

5 结语

本文研究了基于无线互联技术的配电自动化应用及故障处理措施，通过对其应用情况和故障处理的探讨，可以得出以下结论：无线互联技术在配电自动化中具有广阔的应用前景。无线互联技术可以提高电力系统的稳定性和可靠性，降低运营成本，为智能电网的建设提供有力支持；同时，在应用过程中也需要针对可能出现的问题采取相应的处理措施，以确保系统的正常运行。未来随着物联网、云计算、大数据等技术的不断发展，无线互联技术在配电自动化中的应用将更加广泛。

参考文献

［1］唐运东.电力系统配电自动化故障应对与优化［J］.光源与照明，2023（4）：180-182.

［2］郭艳，魏云飞，刘刚，等.电力系统配电自动化故障处理技术研究［J］.户外装备，2022（4）：1-3.

［3］邢晓恒.电力系统配电自动化故障应对与优化［J］.数码精品世界，2020（6）：560.

［4］张国清.电力系统配电自动化及其对故障的处理研究［J］.信息系統工程，2020（3）：28-29.

［5］欧阳敏.电力系统配电自动化及其对故障的处理措施［J］.水电水利，2022（6）：118-120.

［6］金亮亮，胡宝祥，张蕾琼.智能配电网设计在电力系统中的实践应用浅析［J］.电力设备管理，2022（14）：36-38，42.

（编辑 李春燕编辑）

Application of distribution automation based on wireless Internet technology and

measures for fault handling

Hong  Bo

（Miyi County Power Supply Branch of State Grid Sichuan Electric Power Company， Panzhihua 617200， China）

Abstract：  This article mainly studies the application of wireless interconnection technology in power distribution automation， and proposes corresponding measures for handling the failures that occur. Firstly， it introduces the drawbacks of wired communication in power distribution automation. Secondly， it discusses the application of wireless interconnection technology in power distribution automation， including remote monitoring， wireless remote control， and fault warning. Finally， it elaborates on the causes and handling of the failures that occur in wireless communication in these applications. It is hoped that this analysis can provide some reference for power distribution automation fault handling and wireless interconnection technology application.

Key words： wireless interconnection; power distribution automation; fault handling