張貝貝,何維祥,許 笑,孫 雪,李小榮
(國網江蘇省電力有限公司連云港供電分公司,江蘇 連云港 222000)
在“雙碳”背景下,配電自動化是建設新型電力系統的有力支撐[1-2]。在配電自動化改造與新建過程中,大量終端數據須遷移、接入核對,以往通常采用人工電話核對的方式,成本高、效率低,存在信息核對不完整的風險,對后期配電網安全生產工作產生影響。
針對上述問題,小組開展調研,發現行業內以及市面上,并沒有具備實現配電自動化終端信息自動驗收的裝置,故將課題設定為“配電自動化終端自動驗收系統的研制”。
調取配電自動化系統(D5200)驗收記錄,經過統計、計算得出,配電自動化終端的單條信息驗收耗時80.18 s。小組決定研制具備信息自動驗收功能的系統,有效縮短驗收時間,將活動目標設為:單條信息驗收時間不超過2 s。
課題研究難點:如何簡化接口,適應不同廠家的自動化設備;如何實現現場設備的自動加量功能;如何實現終端信號的準確傳輸;如何實現信息的快速比對功能。
為解決上述難點問題,小組通過查閱文獻、現場調研、討論研究,提出“配電自動化終端自動驗收系統的研制”的總體方案,如圖1所示。
圖1 配電自動化終端自動驗收系統
現場加量裝置集成化程度高,體積小,質量輕,攜帶方便,適應各種復雜工況。裝置接口靈活豐富,接線簡單,適應不同廠家設備。系統人機交互界面良好,實現自動驗收,可靠性高。
現場完成加量裝置與配電自動化終端硬件連接。調度主站下發驗收命令,控制加量裝置對現場配電自動化終端電流、電壓加模擬量及狀態量,并接收現場裝置傳輸的信息,進行比對,輸出驗收報告。
本次研發的自動驗收裝置實現功能多,集成化程度高,適應各種復雜工況,減少人工參與,大幅提升準確率與效率,但投入的研發成本高。從長遠角度看,研制的自動驗收裝置效益巨大,符合未來堅強智能配電網的發展趨勢。
系統分為硬件部分和軟件部分,硬件部分核心在于檢測驗收接口設計,軟件主要包括加量方式、數據傳輸、數據比對功能3個部分,如圖2所示。
圖2 配電自動化終端自動驗收系統主要功能
對配電自動化終端自動驗收系統的組成模塊進行逐一分析對比,具體如下。
檢測驗收接口主要比較端子接口與航空插頭優缺點,端子接口具有接線靈活等優勢,但接線耗時長,航空插頭具有即插即用等優勢,但接線方式固定。綜合兩種方式優點,選定為端子接口與航空插頭結合方式。
加量方式有人工觸發和程序觸發2種加量方式,經過試驗對比,程序觸發具有不需要人工干預、自動觸發、加量時間短、成功率高等優點,選定為程序觸發加量方式。
數據傳輸功能中,數據的完整性在整個驗收過程中尤為重要,小組經過討論,主要比對3種算法MD、SHA、MAC。從數據傳輸的完整度、耗時等2個維度進行綜合考量,選定MAC算法。
數據比對功能中,有大量的實時信息量與標準信息量要進行比對,小組綜合考慮代碼編寫難易程度、程序執行正確率、信息量比對耗時等,從字典法、決策樹、矩陣計算法3種方案中,決定采用決策樹算法。
確定各模塊方案后,對系統的各部分分別進行設計、制作、試驗,最后進行聯調。
4.2.1 檢測驗收接口
選購航空插頭以及端子接口進行焊接,如圖3所示,適應不同廠家DTU、FTU的接口設計,做到即插即用,大大縮短設備接線時間并提高接線準確性,經過測試,端子接口狀態量以及模擬量的輸出準確度均達到100%。
圖3 端子接口與航空插頭結合實體圖
4.2.2 程控加量功能
編寫程控加量程序,包括測試量列表和加量規則,并可通過“新增記錄”“修改記錄”“刪除記錄”來進行調整,顯示測試結果,經過測試,電信號輸出準確率達到100%,單個信息觸發加量時間也小于0.1 s。
4.2.3 數據完整度傳輸
編寫MAC算法程序,重點在于開發轉發表校驗模塊,信息檢測驗收數據表按照名稱和點號等校驗設備信息,經過測試,輸出數據庫信息完整度100%。
4.2.4 主站數據對比功能
基于主站系統,開發信息聯調驗收模塊,自動接收判斷現場觸發的信息,與主站驗收系統信息點號和名稱進行比較,核對加量值,如圖4所示,經過測試,單位信息耗時均0.1 s,驗收準確率100%。
圖4 主站對比結果
小組研制的新型配電自動化終端自動驗收裝置投入使用后,以10 kV華鋁線-經II線1087開關、10 kV鎮茵線H797環網等為例,結果如圖5所示,單條信息由活動前平均80.18 s縮短至1.47 s,小于預定目標2 s。
圖5 傳統與自動驗收效果前后對比圖
通過本次QC活動,實現自動化終端投運率為100%,信息接入合格率為100%,“三遙”成功率為100%。同時,整體縮短檢修對外停電時間3 h,縮減時間接近37%,提升了供電服務質量及供電可靠性。下一步,小組將進一步優化裝置,如體積小型化等,使得裝置更容易攜帶等,更好地服務于配電自動化終端驗收現場。