配网自动化终端智能检测技术分析

国网冀北电力有限公司怀安县供电分公司 王宇萌

引言

随着配网的规模化建设，与终端检测相关的工作项目更加复杂，不仅检测项目较多，同时每个检测项目待检测的构件结构也更加精密[1]。常规的终端检测项目包括外观检测、端口检测、性能检测，但由于电力资源的需求用户较多，导致终端覆盖范围较广，造成终端维护较大。

在经济建设持续推进的产业发展背景下，大量的阻感负载与配网对接，对接后配网运行产生较多的谐波，此种谐波会造成传输的电压畸变或负载不均衡，最终造成前端供电质量下降，对电力需求用户与电网运行中的经济获取造成负面干预[2]。因此，有必要及时采取有效的措施，定期进行配网自动化终端的智能检测，以此种方式，提高配网运行的稳定性与可持续性。

赵帅虎等[3]利用GIS 技术构建数学模型，通过协同建模的方式完成配电网自动化分布，以此提高电力设备综合管理能力。但该方法在执行过程中需定时提交版本同步建模数据，因此在数据上传过程中容易造成数据丢包。

何山[4]通过EPON 通信技术完成双向通信模式，提高终端设备及配网运行参数的监控和处理能力，确保配网稳定运行。但在实际配网运行过程中，由于计算量较大、算法造成运算冗余，容易产生延时情况。所以目前相关此方面的研究在市场内仍略显不足。

为提高终端智能检测结果精度、降低检测误差，本文将结合早期研究成果，提出一种针对终端的智能检测技术，开展配网自动化终端智能检测技术的设计研究。使用电压互感装置，进行配网运行中电压数据的采集，获取配网自动化终端状态量后，对接远程通信端口，提供给信号传输信道。引进多调度协同操作程序，创建智能检测执行指令，将检测的结果传输到GPRS 网络作为支撑，使用短信收发的方式进行信号的传输，实现对终端的智能检测。通过有效地检测，掌握配网在运行中的故障、异常与不足，从而为终端需求用户供应更加高质量的电力资源与供电服务。

1 配网自动化终端智能检测技术分析

配网实现自动化终端智能检测，有利于提高配网自动化终端状态量采集与远程通信效果。选择电压互感装置，采集配网的前端能量和功率等有效值，根据数值的特征完成电压信号的集中处理，实现不同类型电压信号的远距离传输。

采用多调度协同操作程序，设定智能检测执行指令，按照操作指示完成配网相关设备运行的自检流程。通过智能化界面获取人机交互的检测结果，实现对配网自动化终端的智能检测。配网自动化终端智能检测技术，可优化配网负荷结果，提高检测执行效率，增强终端维护和交互处理能力，确保配网安全稳定运行。

1.1 配网自动化终端状态量采集与远程通信

为了确保智能检测工作的有序实施，需要在相关研究前完善智能终端的远程通信网络，并结合前端需求，做好终端的状态量采集工作。为了满足此方面需求，本文使用LCTV3.0-HYG100型号的电压互感装置进行配网运行中电压数据的采集，此装置的额定输入电压为220.0V，对应的额定运行频率为50.0Hz，有效额定输出电压为0.5V。其中用于计量状态量的芯片为ATT857770C，此芯片集成了二阶段数，可通过对前端能量、功率等有效值的获取，进行电压信号的集中处理。

为了避免在信号处理过程中信息量的丢失，在预设的芯片上增设了一个可用于高精度识别信号的SPI 接口，此接口不仅可实现对信息量的获取，同时也可实现前端与后端的实时通信，确保仪表参数在设备中的高效率传递[5]。在进行配网自动化终端运行状态流量获取时，所有参数信息均可通过接口录入，并通过差分计量的方式传输给多个信道(图1)。

图1 配网自动化终端运行状态量获取原理

完成前端对配网自动化终端运行状态量的获取后，将信号传输信道与SIM300通信装置中的GPRS模块进行对接，GPRS 模块可在配网用户负荷分析和电压信号的集中处理过程中提高算法的计算能力，提升电力资源需求用户处理效能，同时也能有效减少配网运行过程中产生的谐波，降低电压畸变或负载，确保配网前端供电质量。此通信装置可实现在900.0MHz、1800.0MHz、1900.0MHz 三种频率下运行，可提供给信号传输的信道共有10.0个，可实现对不同类型信号的远距离传输，以此种方式提高数据传输计量的精度，降低电压信号在累加传输中的误差。

1.2 创建智能检测执行指令

在完成配网自动化终端状态量采集与远程通信后，需要使用终端设备创建一个智能检测指令，对不同类型信号的配网相关设备运行进行有效自检，完成配网自动化终端状态量的输出。为了满足此方面需求，引进多调度协同操作程序，对应的程序指令表达方式为μC/OS-II，此指令在运行中可最多管理64项任务，并在操作指令时提供前端信号存储、管理等多种功能[6]。

创建指令的过程如下：使用前端控制器构成完整的支撑环境，在硬件环境的支撑下，开发μC/OS-II 指令运行程序→初始化处理程序内容与程序携带的相关引脚→初始化处理前端配网运行中的参数量→外围设备参数信息初始化处理→配网相关设备的运行自检（包括存储器、校验表、传感器等）→创建一个智能化检测指令→启动配网多个终端的协同检测任务→启动GPS 远程通信→状态量获取→状态量识别→状态量检测→输出状态量。

按照上述方式进行智能检测执行指令的创建，在此过程中应注意的是，创建检测指令中的主程序在运行中可达成的功能或完成的操作，仅仅是实现多个变量的实时处理操作。要想确保指令在运行中可达到既定的效果，还需在完成上述相关处理后启动程序内核，将配网的主动控制权交由操作端，以此种方式提高指令执行的检测效率。

创建智能检测执行指令可在配网相关设备的运行自检过程中提高检测效率，降低运行模式的识别时间和成本投入，有利于后续的人机交互检测结果的传输，极大程度提高了远程有效传输的安全性和有效性。

1.3 基于人机交互的检测结果传输

智能检测执行指令有利于提高配网相关设备的运行自检交互性，能够提高人机交互的检测结果传输效果，实现配网检测功能的延伸。为了实现将检测结果高效率地传输到前端，使其满足配网智能化的检测需求，可在智能检测执行指令的基础上设计基于智能化界面的人机交互功能，进行检测结果的产生。

人机交互的检测结果传输以GPRS 网络作为支撑，使用短信收发的方式进行信号的移动。在此过程中，需要先进行检测结果中携带信息的识别，倘若识别到待传输的信息为纯文本信息，可将人机交互界面与信号传输中的TEXT 端口进行对接，尽管此端口用于传输信号的方式较为单一，但在传输中编码的程序较为简单，可直接按照7.0/8.0/USC2.0等比特编码方式进行编程，编程后的程序具有较强的信息携带能力。

除上述提出的内容，在检测结果中携带信息的识别中，倘若识别到待传输的信息为非文本信息，需要将交互界面与常规传输端口进行对接。完成对接后，操作界面点击执行指令，设定“AT+CNMI=2.0,2.0”，设置传输的短信后，可进行信号的直接传输。

当信息通过中转节点时，采集模块将进行信息的查询，并在前端发出回复信息，当终端接收指令与前端发送指令保持一致时，对应的检测结果便可实现远程有效传输。采集模块能够通过调整信号传输方式，强化检测结果中的信息识别能力，提高信号移动速率，同时还能够降低配网信息数据丢包，保证检测结果的完整性和一致性。以人机交互的方式完成对检测结果的传输，从而实现对配网自动化终端的智能检测。

2 实例应用

2.1 实验环境

结合本文上述论述内容完成对检测技术的理论设计后，为了验证该技术在真实配网运行环境当中的应用效果，选择以某地区电力企业为例，将本文提出的检测技术应用到该配网当中，实现对其终端设备的智能检测。已知该配网自动化终端的运行电流为5A/1A，运行电压为AC220V，选择将本文检测技术检测到的终端引脚电压作为研究对象，对实际终端引脚电压进行计算，对比实际电压与本文检测技术之间的差值，实现对检测精度的验证。

终端引脚电压的计算公式为：VBAT=1.256V(1+R1/R2)，式中，VBAT表示为配网自动化终端实际电压；1.256V 为配网自动化终端单电压供电量；R1和R2为终端实际低阻抗和高阻抗。根据上述公式，计算得出该配网的终端实际电压。

2.2 实验结果

将某地区电力企业配网的终端实际电压结果与本文检测技术按照上述流程得出的电压结果进行比较。实验过程中共完成对配网自动化终端的五次检测，分别记录其相应的单电压供电量、低阻抗、高阻抗等参数，按照上述公式计算得出终端引脚电压，并通过实际值与本文检测结果得出的数值进行相减，得到二者之间的差值，并将其对比结果记录如表1。

表1 本文检测技术应用效果记录表

结合表1当中五次检测后得到的数据结果可看出，在进行五次检测过程中，利用本文检测方法得到的检测结果与实际值 之间差值均在±0.05V 范围内，并且在进行第四次检测时检测结果差值为0。因此，通过上述实例进一步证明，本文提出的检测技术在应用到真实配网运行环境当中，针对该环境内的终端数字设备进行检测，得到的检测结果精度更高，并且充分满足配网运行管理中心对检测精度的需要。

由于本文提出的检测技术在实现检测结果传输时引入了人机交互模式，因此通过人机交互界面，管理人员能够实现对配网自动化终端设备运行电压、电流、温度等参数的实时监控。因此，将本文提出的检测技术应用到配网运行管理当中，不仅能够实现对终端电压的高精度检测，同时还能够结合得到的高精度检测结果实现对配网自动化终端设备工况的实时监测，并为各终端设备的运行提供自动跟踪和补偿服务，确保该地区配网整体的安全运行。

综上，本文从配网自动化终端状态量采集与远程通信、创建智能检测执行指令、基于人机交互的检测结果传输三个方面，对智能检测技术展开了设计。完成设计后，为了验证该技术在真实配网运行环境当中的应用效果，选择以某地区电力企业为例，将本文提出的检测技术应用到该配网当中。

经过真实的检验，证明本文提出的检测技术在应用到真实配网运行环境当中，针对该环境内的终端设备进行检测得到的检测结果精度更高，并且充分满足配网运行管理中心对检测精度的需要。