配电自动化终端标准化即插即维护技术研究与应用

刘亚 闻韬

摘要：随着经济的发展和社会的进步。在标准规范的约束下开发出标准化的参数配置工具软件。通过即插即用技术，连接维护终端即完成配置信息注册、自动匹配，实现不同厂家、不同类型配电终端现场维护工作的标准化统一维护。

关键词：配电自动化;终端标准化;即插即维护技术

引言

配电自动化终端是建设智能配电网、实现配网自动化的重要组成部分，是安装于配电网的各种远方监测、控制单元的总称。其主要用于对配电线路和配电设备进行实时监视及控制，实现配电线路的故障检测和定位，为配电自动化系统的故障隔离和非故障区域的恢复供电提供依据。近年来，随着智能配电网的井喷式发展，也带来了许多问题，其中配电自动化终端的结构形式多样、互换性差、可靠性低、维护工程量大等问题尤为突出。为此，国内很多厂家都提出了标准化配电自动化终端的概念，但这些终端因为结构、接口、规约类型等因素影响都无法达到配电自动化终端的标准化要求。

1技术现状

近年来智能配电网与物联网的概念不断升温，许多与智能配电网相融合的新技术也不断被提出，其中包括面向智能配电网的物联网技术的问世等。智能配电网与物联网的融合作为一种具有极高战略意义的新型产业技术被世界各国高度重视，我国也将物联网、智能配电网列为国家战略，并全面部署了众多重大科技项目、示范工程的建设。智能配电网的物联网技术首要解决问题是实现电力设备状态在线监测，这是配电网智能化的关键一步。利用物联网技术可实现对智能配电设备的特征量监测，并利用一次设备状态监测与故障分析系统预先判定一次设备的故障征兆，然后由人工根据诊断结果制定检修计划，以便在设备发生故障前就能及时排除隐患，提高设备运行的经济性和稳定性。通过状态监测技术的实施，为后期变电站状态监测改造及状态检修的全面开展积累经验，再逐步探索先进的状态检修管理模式，并通过管理模式的不断完善最终建立科学的状态检修管理体系。

2配电自动化终端标准化即插即维护技术研究与应用

2.1数据处理器模块硬件架构

标准化的配电自动化终端宜具备至少10条线路的监测能力。其模拟量输入通道不小于40路，数字量输入通道不小于64路，数字量输出通道不小于20路。为实现配电自动化终端集中式的采样及数据处理要求，数据处理器DSP宜选用高频CPU，其主频不应低于200MHz。为实现配电自动化终端的可扩展要求，宜采用模块化的设计方案。当前，国内已有学者提出了模块化的配电自动化终端设计方案：主控板和各功能板都带有CPU，各板卡独立实现数据采集、监控、测量及控制功能。但是该设计方案增加了各板卡间的通信环节，相应也会增加数据交互出错的概率，同时也会大大增加生产成本。各功能板件之间互相独立，且与数据处理器模块之间采用数据总线接口，确保配电自动化终端数据的实时性要求。该方案功能及容量扩展性强、可靠性高、易维护，可根据现场具体需求进行功能容量配置，大大降低了配电自动化终端的生产成本。

2.2采用IEC-101/104协议方案

IEC-101/104协议作为电力系统标准的通信协议在我国应用多年，目前挂网运行的配电自动化终端基本上采用电力101、104协议与配电主站进行数据信息交互，相对而言标准应用成熟，标准化程度高。采用该协议实现标准化即插即維护功能，在网运行的自动化终端都支持现有国家电网成熟的标准化协议及其它实施细则，配电终端升级或改造难度小，开发工作量小，成本低，阻力小，比较容易实现。国家电网发布了最新的101/104协议实施细则，已对配电终端参数及定值有规范化的定义，主要适用现场维护使用的需求，但各终端厂家仍然有部分自定义的参数不是标准化的参数表中，可以说这为标准化维护走出了一大步。目前一般的维护工具对基本的遥信、遥测采集及遥控操作都不存在问题，配电终端标准化即插即维护工具软件，可选择101、104协议作为标准的通信协议，只要添加合理的配置信息交互方式实现配电终端维护过程中的注册、信息自动匹配功能即可。由于61850标准相对比较复杂，在配电领域试点多年一直没有得到有效推广。61850配置工具操作更为繁琐，相比采用61850标准文件，标准化101/104协议定义的配置数据xml文件模型相对较为简单，比较容易实现及推广。支持配置信息注册、自动匹配功能的标准化101/104协议+xml文件与目前物联网采用的MQTT协议+profile的组合有异曲同工之处，不但可支持现有的主站系统且很容易升级，只需增加一个标准的转换模块，将现在的101/104协议转成MQTT通信，将有的XML配置文件转成标准的Profile文件，即可支持后续配电物联网接入改造。该方案不但可降低成本，还可分阶段实施满足不同地区需求。

2.3配电自动化终端的标准化模型

传统的配电自动化通信协议IEC60870-5-101/104没有模型的概念，所有信息与规约以报文组织方式对应，其通用性及自定义性差，不利于配电自动化的发展。国内学者对IEC61850标准在配电自动化终端中的应用进行了相关研究。配电自动化终端的IEC61850标准化建模，但并未提及如何进行分布式FA功能的建模;分布式FA的IEC61850模型，但其以通过扩展逻辑节点的方式实现。按照IEC61850标准的建模特点，将配电自动化终端模型分为4个逻辑设备：测控逻辑设备LD1、保护逻辑设备LD2、分布式FA逻辑设备LD3、辅助逻辑设备LD4。每个逻辑设备均包含逻辑节点物理装置LPHD和逻辑节点装置LLN0。LD1主要完成配电自动化系统的遥测、遥控及遥信功能;LD2主要完成配电自动化的故障检测和保护功能;LD3主要完成配电自动化的故障检测及故障隔离功能;LD4包括人机界面、数据存储、后备电源管理、后备电源充电管理等逻辑节点，主要完成本地的定值管理、数据及文件存储、后备电源管理等功能。LD1、LD2、LD3及LD4的逻辑节点均来自IEC61850标准，其中LD3中的GAPC是通用自动过程控制，用来对IEC61850标准未定义的分布式FA逻辑功能进行建模。

2.4系统管理

主要是软件使用后的安全退出操作，为以后的系统管理扩展预留;终端管理：主要对所测试的FDR、RTU类型的终端进行管理，自动读取或设置各终端的相关维护配置数据信息。维护软件与终端通讯联接后对终端配置参数验证，首先读取终端基本信息，在完全合的情况下不用进行其它信息的召唤，在终端配置信息没有的时候进行配置信息初始化召唤;通讯及管理：配电终端通用维护软件具有能与远方遥控终端单元通讯的功能，采用电力系统101/104通讯规约，能与多个监控终端站点同时通讯。由于与多终端通讯，需对各通讯站点的设置进行管理以保证各站点正常通讯;终端参数设置：配电终端通用维护软件具有对一体化遥控终端单元的内部参数进行设置的功能，在系统需要的情况下对DTU、FDR的参数进行修改，保证终端正常运行。

结语

随着配电网不断建设，配电自动化终端由于类型数量众多、分布范围广泛，终端通信规约版本众多、兼容性差、运维工作繁杂等问题渐渐凸显出来。在配电自动化主站建立了一次设备、二次终端设备、遥信遥测及保护信息间的关联关系，较好地满足了现有系统环境下大规模配电终端建设接入需求。未来新建或改造的配电自动化主站可以通过建立“主站-终端”的模型映射，自动实现基于IEC61850的终端接入，从而进一步提升配电自动化系统终端信息电表的标准化、规范化管理水平。

参考文献

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