國網(wǎng)冀北電力有限公司懷安縣供電分公司 王宇萌

引言

隨著配網(wǎng)的規(guī)?；ㄔO(shè)，與終端檢測相關(guān)的工作項目更加復(fù)雜，不僅檢測項目較多，同時每個檢測項目待檢測的構(gòu)件結(jié)構(gòu)也更加精密[1]。常規(guī)的終端檢測項目包括外觀檢測、端口檢測、性能檢測，但由于電力資源的需求用戶較多，導(dǎo)致終端覆蓋范圍較廣，造成終端維護(hù)較大。

在經(jīng)濟(jì)建設(shè)持續(xù)推進(jìn)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景下，大量的阻感負(fù)載與配網(wǎng)對接，對接后配網(wǎng)運行產(chǎn)生較多的諧波，此種諧波會造成傳輸?shù)碾妷夯兓蜇?fù)載不均衡，最終造成前端供電質(zhì)量下降，對電力需求用戶與電網(wǎng)運行中的經(jīng)濟(jì)獲取造成負(fù)面干預(yù)[2]。因此，有必要及時采取有效的措施，定期進(jìn)行配網(wǎng)自動化終端的智能檢測，以此種方式，提高配網(wǎng)運行的穩(wěn)定性與可持續(xù)性。

趙帥虎等[3]利用GIS 技術(shù)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，通過協(xié)同建模的方式完成配電網(wǎng)自動化分布，以此提高電力設(shè)備綜合管理能力。但該方法在執(zhí)行過程中需定時提交版本同步建模數(shù)據(jù)，因此在數(shù)據(jù)上傳過程中容易造成數(shù)據(jù)丟包。

何山[4]通過EPON 通信技術(shù)完成雙向通信模式，提高終端設(shè)備及配網(wǎng)運行參數(shù)的監(jiān)控和處理能力，確保配網(wǎng)穩(wěn)定運行。但在實際配網(wǎng)運行過程中，由于計算量較大、算法造成運算冗余，容易產(chǎn)生延時情況。所以目前相關(guān)此方面的研究在市場內(nèi)仍略顯不足。

為提高終端智能檢測結(jié)果精度、降低檢測誤差，本文將結(jié)合早期研究成果，提出一種針對終端的智能檢測技術(shù)，開展配網(wǎng)自動化終端智能檢測技術(shù)的設(shè)計研究。使用電壓互感裝置，進(jìn)行配網(wǎng)運行中電壓數(shù)據(jù)的采集，獲取配網(wǎng)自動化終端狀態(tài)量后，對接遠(yuǎn)程通信端口，提供給信號傳輸信道。引進(jìn)多調(diào)度協(xié)同操作程序，創(chuàng)建智能檢測執(zhí)行指令，將檢測的結(jié)果傳輸?shù)紾PRS 網(wǎng)絡(luò)作為支撐，使用短信收發(fā)的方式進(jìn)行信號的傳輸，實現(xiàn)對終端的智能檢測。通過有效地檢測，掌握配網(wǎng)在運行中的故障、異常與不足，從而為終端需求用戶供應(yīng)更加高質(zhì)量的電力資源與供電服務(wù)。

1 配網(wǎng)自動化終端智能檢測技術(shù)分析

配網(wǎng)實現(xiàn)自動化終端智能檢測，有利于提高配網(wǎng)自動化終端狀態(tài)量采集與遠(yuǎn)程通信效果。選擇電壓互感裝置，采集配網(wǎng)的前端能量和功率等有效值，根據(jù)數(shù)值的特征完成電壓信號的集中處理，實現(xiàn)不同類型電壓信號的遠(yuǎn)距離傳輸。

采用多調(diào)度協(xié)同操作程序，設(shè)定智能檢測執(zhí)行指令，按照操作指示完成配網(wǎng)相關(guān)設(shè)備運行的自檢流程。通過智能化界面獲取人機(jī)交互的檢測結(jié)果，實現(xiàn)對配網(wǎng)自動化終端的智能檢測。配網(wǎng)自動化終端智能檢測技術(shù)，可優(yōu)化配網(wǎng)負(fù)荷結(jié)果，提高檢測執(zhí)行效率，增強(qiáng)終端維護(hù)和交互處理能力，確保配網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

1.1 配網(wǎng)自動化終端狀態(tài)量采集與遠(yuǎn)程通信

為了確保智能檢測工作的有序?qū)嵤枰谙嚓P(guān)研究前完善智能終端的遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)，并結(jié)合前端需求，做好終端的狀態(tài)量采集工作。為了滿足此方面需求，本文使用LCTV3.0-HYG100型號的電壓互感裝置進(jìn)行配網(wǎng)運行中電壓數(shù)據(jù)的采集，此裝置的額定輸入電壓為220.0V，對應(yīng)的額定運行頻率為50.0Hz，有效額定輸出電壓為0.5V。其中用于計量狀態(tài)量的芯片為ATT857770C，此芯片集成了二階段數(shù)，可通過對前端能量、功率等有效值的獲取，進(jìn)行電壓信號的集中處理。

為了避免在信號處理過程中信息量的丟失，在預(yù)設(shè)的芯片上增設(shè)了一個可用于高精度識別信號的SPI 接口，此接口不僅可實現(xiàn)對信息量的獲取，同時也可實現(xiàn)前端與后端的實時通信，確保儀表參數(shù)在設(shè)備中的高效率傳遞[5]。在進(jìn)行配網(wǎng)自動化終端運行狀態(tài)流量獲取時，所有參數(shù)信息均可通過接口錄入，并通過差分計量的方式傳輸給多個信道(圖1)。

圖1 配網(wǎng)自動化終端運行狀態(tài)量獲取原理

完成前端對配網(wǎng)自動化終端運行狀態(tài)量的獲取后，將信號傳輸信道與SIM300通信裝置中的GPRS模塊進(jìn)行對接，GPRS 模塊可在配網(wǎng)用戶負(fù)荷分析和電壓信號的集中處理過程中提高算法的計算能力，提升電力資源需求用戶處理效能，同時也能有效減少配網(wǎng)運行過程中產(chǎn)生的諧波，降低電壓畸變或負(fù)載，確保配網(wǎng)前端供電質(zhì)量。此通信裝置可實現(xiàn)在900.0MHz、1800.0MHz、1900.0MHz 三種頻率下運行，可提供給信號傳輸?shù)男诺拦灿?0.0個，可實現(xiàn)對不同類型信號的遠(yuǎn)距離傳輸，以此種方式提高數(shù)據(jù)傳輸計量的精度，降低電壓信號在累加傳輸中的誤差。

1.2 創(chuàng)建智能檢測執(zhí)行指令

在完成配網(wǎng)自動化終端狀態(tài)量采集與遠(yuǎn)程通信后，需要使用終端設(shè)備創(chuàng)建一個智能檢測指令，對不同類型信號的配網(wǎng)相關(guān)設(shè)備運行進(jìn)行有效自檢，完成配網(wǎng)自動化終端狀態(tài)量的輸出。為了滿足此方面需求，引進(jìn)多調(diào)度協(xié)同操作程序，對應(yīng)的程序指令表達(dá)方式為μC/OS-II，此指令在運行中可最多管理64項任務(wù)，并在操作指令時提供前端信號存儲、管理等多種功能[6]。

創(chuàng)建指令的過程如下：使用前端控制器構(gòu)成完整的支撐環(huán)境，在硬件環(huán)境的支撐下，開發(fā)μC/OS-II 指令運行程序→初始化處理程序內(nèi)容與程序攜帶的相關(guān)引腳→初始化處理前端配網(wǎng)運行中的參數(shù)量→外圍設(shè)備參數(shù)信息初始化處理→配網(wǎng)相關(guān)設(shè)備的運行自檢（包括存儲器、校驗表、傳感器等）→創(chuàng)建一個智能化檢測指令→啟動配網(wǎng)多個終端的協(xié)同檢測任務(wù)→啟動GPS 遠(yuǎn)程通信→狀態(tài)量獲取→狀態(tài)量識別→狀態(tài)量檢測→輸出狀態(tài)量。

按照上述方式進(jìn)行智能檢測執(zhí)行指令的創(chuàng)建，在此過程中應(yīng)注意的是，創(chuàng)建檢測指令中的主程序在運行中可達(dá)成的功能或完成的操作，僅僅是實現(xiàn)多個變量的實時處理操作。要想確保指令在運行中可達(dá)到既定的效果，還需在完成上述相關(guān)處理后啟動程序內(nèi)核，將配網(wǎng)的主動控制權(quán)交由操作端，以此種方式提高指令執(zhí)行的檢測效率。

創(chuàng)建智能檢測執(zhí)行指令可在配網(wǎng)相關(guān)設(shè)備的運行自檢過程中提高檢測效率，降低運行模式的識別時間和成本投入，有利于后續(xù)的人機(jī)交互檢測結(jié)果的傳輸，極大程度提高了遠(yuǎn)程有效傳輸?shù)陌踩院陀行浴?/p>

1.3 基于人機(jī)交互的檢測結(jié)果傳輸

智能檢測執(zhí)行指令有利于提高配網(wǎng)相關(guān)設(shè)備的運行自檢交互性，能夠提高人機(jī)交互的檢測結(jié)果傳輸效果，實現(xiàn)配網(wǎng)檢測功能的延伸。為了實現(xiàn)將檢測結(jié)果高效率地傳輸?shù)角岸?，使其滿足配網(wǎng)智能化的檢測需求，可在智能檢測執(zhí)行指令的基礎(chǔ)上設(shè)計基于智能化界面的人機(jī)交互功能，進(jìn)行檢測結(jié)果的產(chǎn)生。

人機(jī)交互的檢測結(jié)果傳輸以GPRS 網(wǎng)絡(luò)作為支撐，使用短信收發(fā)的方式進(jìn)行信號的移動。在此過程中，需要先進(jìn)行檢測結(jié)果中攜帶信息的識別，倘若識別到待傳輸?shù)男畔榧兾谋拘畔ⅲ蓪⑷藱C(jī)交互界面與信號傳輸中的TEXT 端口進(jìn)行對接，盡管此端口用于傳輸信號的方式較為單一，但在傳輸中編碼的程序較為簡單，可直接按照7.0/8.0/USC2.0等比特編碼方式進(jìn)行編程，編程后的程序具有較強(qiáng)的信息攜帶能力。

除上述提出的內(nèi)容，在檢測結(jié)果中攜帶信息的識別中，倘若識別到待傳輸?shù)男畔榉俏谋拘畔ⅲ枰獙⒔换ソ缑媾c常規(guī)傳輸端口進(jìn)行對接。完成對接后，操作界面點擊執(zhí)行指令，設(shè)定“AT+CNMI=2.0,2.0”，設(shè)置傳輸?shù)亩绦藕螅蛇M(jìn)行信號的直接傳輸。

當(dāng)信息通過中轉(zhuǎn)節(jié)點時，采集模塊將進(jìn)行信息的查詢，并在前端發(fā)出回復(fù)信息，當(dāng)終端接收指令與前端發(fā)送指令保持一致時，對應(yīng)的檢測結(jié)果便可實現(xiàn)遠(yuǎn)程有效傳輸。采集模塊能夠通過調(diào)整信號傳輸方式，強(qiáng)化檢測結(jié)果中的信息識別能力，提高信號移動速率，同時還能夠降低配網(wǎng)信息數(shù)據(jù)丟包，保證檢測結(jié)果的完整性和一致性。以人機(jī)交互的方式完成對檢測結(jié)果的傳輸，從而實現(xiàn)對配網(wǎng)自動化終端的智能檢測。

2 實例應(yīng)用

2.1 實驗環(huán)境

結(jié)合本文上述論述內(nèi)容完成對檢測技術(shù)的理論設(shè)計后，為了驗證該技術(shù)在真實配網(wǎng)運行環(huán)境當(dāng)中的應(yīng)用效果，選擇以某地區(qū)電力企業(yè)為例，將本文提出的檢測技術(shù)應(yīng)用到該配網(wǎng)當(dāng)中，實現(xiàn)對其終端設(shè)備的智能檢測。已知該配網(wǎng)自動化終端的運行電流為5A/1A，運行電壓為AC220V，選擇將本文檢測技術(shù)檢測到的終端引腳電壓作為研究對象，對實際終端引腳電壓進(jìn)行計算，對比實際電壓與本文檢測技術(shù)之間的差值，實現(xiàn)對檢測精度的驗證。

終端引腳電壓的計算公式為：VBAT=1.256V(1+R1/R2)，式中，VBAT表示為配網(wǎng)自動化終端實際電壓；1.256V 為配網(wǎng)自動化終端單電壓供電量；R1和R2為終端實際低阻抗和高阻抗。根據(jù)上述公式，計算得出該配網(wǎng)的終端實際電壓。

2.2 實驗結(jié)果

將某地區(qū)電力企業(yè)配網(wǎng)的終端實際電壓結(jié)果與本文檢測技術(shù)按照上述流程得出的電壓結(jié)果進(jìn)行比較。實驗過程中共完成對配網(wǎng)自動化終端的五次檢測，分別記錄其相應(yīng)的單電壓供電量、低阻抗、高阻抗等參數(shù)，按照上述公式計算得出終端引腳電壓，并通過實際值與本文檢測結(jié)果得出的數(shù)值進(jìn)行相減，得到二者之間的差值，并將其對比結(jié)果記錄如表1。

表1 本文檢測技術(shù)應(yīng)用效果記錄表

結(jié)合表1當(dāng)中五次檢測后得到的數(shù)據(jù)結(jié)果可看出，在進(jìn)行五次檢測過程中，利用本文檢測方法得到的檢測結(jié)果與實際值 之間差值均在±0.05V 范圍內(nèi)，并且在進(jìn)行第四次檢測時檢測結(jié)果差值為0。因此，通過上述實例進(jìn)一步證明，本文提出的檢測技術(shù)在應(yīng)用到真實配網(wǎng)運行環(huán)境當(dāng)中，針對該環(huán)境內(nèi)的終端數(shù)字設(shè)備進(jìn)行檢測，得到的檢測結(jié)果精度更高，并且充分滿足配網(wǎng)運行管理中心對檢測精度的需要。

由于本文提出的檢測技術(shù)在實現(xiàn)檢測結(jié)果傳輸時引入了人機(jī)交互模式，因此通過人機(jī)交互界面，管理人員能夠?qū)崿F(xiàn)對配網(wǎng)自動化終端設(shè)備運行電壓、電流、溫度等參數(shù)的實時監(jiān)控。因此，將本文提出的檢測技術(shù)應(yīng)用到配網(wǎng)運行管理當(dāng)中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對終端電壓的高精度檢測，同時還能夠結(jié)合得到的高精度檢測結(jié)果實現(xiàn)對配網(wǎng)自動化終端設(shè)備工況的實時監(jiān)測，并為各終端設(shè)備的運行提供自動跟蹤和補償服務(wù)，確保該地區(qū)配網(wǎng)整體的安全運行。

綜上，本文從配網(wǎng)自動化終端狀態(tài)量采集與遠(yuǎn)程通信、創(chuàng)建智能檢測執(zhí)行指令、基于人機(jī)交互的檢測結(jié)果傳輸三個方面，對智能檢測技術(shù)展開了設(shè)計。完成設(shè)計后，為了驗證該技術(shù)在真實配網(wǎng)運行環(huán)境當(dāng)中的應(yīng)用效果，選擇以某地區(qū)電力企業(yè)為例，將本文提出的檢測技術(shù)應(yīng)用到該配網(wǎng)當(dāng)中。

經(jīng)過真實的檢驗，證明本文提出的檢測技術(shù)在應(yīng)用到真實配網(wǎng)運行環(huán)境當(dāng)中，針對該環(huán)境內(nèi)的終端設(shè)備進(jìn)行檢測得到的檢測結(jié)果精度更高，并且充分滿足配網(wǎng)運行管理中心對檢測精度的需要。