洪波

摘要：文章主要研究無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)在配電自動(dòng)化中的應(yīng)用，并針對(duì)其出現(xiàn)的故障提出相應(yīng)的處理措施。文章介紹了配電自動(dòng)化有線(xiàn)通信的弊端；探討了無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)在配電自動(dòng)化中的應(yīng)用，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控、無(wú)線(xiàn)遙控、故障預(yù)警等；針對(duì)無(wú)線(xiàn)通信出現(xiàn)中出現(xiàn)的故障，從故障原因和故障處理等方面進(jìn)行了詳細(xì)闡述，可以為配電自動(dòng)化故障處理及無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)應(yīng)用提供一定參考。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)互聯(lián)；配電自動(dòng)化；故障處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TN919.5? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)是指利用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和信息交換的技術(shù)。在配電自動(dòng)化的發(fā)展中，無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用?；诖耍芯空吆图夹g(shù)人員需要加強(qiáng)此類(lèi)技術(shù)的應(yīng)用研究，通過(guò)對(duì)基于無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)的配電自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)來(lái)滿(mǎn)足其自動(dòng)化運(yùn)維管理需求，并以此為依據(jù)，對(duì)配電自動(dòng)化中出現(xiàn)的故障進(jìn)行科學(xué)處理。這種方式可以充分發(fā)揮配電自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，以此來(lái)保障電力系統(tǒng)的運(yùn)維效果。

1 配電自動(dòng)化有線(xiàn)通信的弊端

隨著配電自動(dòng)化的廣泛普及，配電網(wǎng)絡(luò)遍布全國(guó)各個(gè)村落街道，配電自動(dòng)化有線(xiàn)通信已不能滿(mǎn)足配電自動(dòng)化的發(fā)展需求。配電自動(dòng)化有線(xiàn)通信在一定程度上存在的弊端日漸凸顯。有線(xiàn)通信需要鋪設(shè)電纜，工作量和成本都比較高，給后期運(yùn)維工作帶來(lái)一定的困難。有線(xiàn)通信受到設(shè)備之間距離和布線(xiàn)路徑的限制、環(huán)境受限，移動(dòng)性不好，通信覆蓋范圍有限。此外，有線(xiàn)通信的抗干擾性較差，傳輸帶寬和速度相對(duì)較低，安全性相對(duì)較弱。相比之下，無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)不受距離限制，能夠移動(dòng)，覆蓋范圍更廣。

2 無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)在配電自動(dòng)化中的應(yīng)用

無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)在配電自動(dòng)化中有著廣泛的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在遠(yuǎn)程監(jiān)控、無(wú)線(xiàn)遙控、故障預(yù)警以及設(shè)備間通信等方面。

2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控

利用無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過(guò)在配電設(shè)備上安裝傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置，將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、電壓、電流等信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)，以便對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。同時(shí)，通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在的故障和隱患，提前采取措施進(jìn)行維修和更換。

2.2 無(wú)線(xiàn)遙控

遙控是指通過(guò)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)，對(duì)設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行操作和管理的技術(shù)。它可以通過(guò)各種方式實(shí)現(xiàn)，如無(wú)線(xiàn)電、電話(huà)、網(wǎng)絡(luò)等。但無(wú)論使用哪種方式，遙控技術(shù)都需要一個(gè)在遙控器和被控對(duì)象之間的通信連接。無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)在遙控中的應(yīng)用使得遙控不再受距離的限制，通過(guò)無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)，工作人員可以通過(guò)移動(dòng)終端、計(jì)算機(jī)等設(shè)備對(duì)配電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)配電設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。這不僅可以提高管理效率，還可以減少人力資源的浪費(fèi)，提高了遙控的效率和便利性。

2.3 故障預(yù)警

利用無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警和定位。當(dāng)配電設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，故障信息會(huì)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)，值班人員可以及時(shí)掌握故障情況，根據(jù)定位信息迅速派遣維修人員前往現(xiàn)場(chǎng)排除故障。同時(shí)，通過(guò)對(duì)故障信息的分析，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的規(guī)律和特點(diǎn)，為設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)提供依據(jù)，避免故障的擴(kuò)大化。

2.4 設(shè)備間通信

在配電自動(dòng)化領(lǐng)域，配電終端設(shè)備如FTU、DTU、TTU等之間的信息量比較小，但傳輸速率要求高。這些終端設(shè)備安裝位置分布于配電網(wǎng)絡(luò)的各種設(shè)備處，比較分散，有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋比較困難。此時(shí)，通過(guò)采用無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)，如ZigBee數(shù)傳無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以省去很多麻煩。通過(guò)ZigBee數(shù)傳無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與其他通信方式結(jié)合，可以發(fā)揮其在通信容量、通信時(shí)延、通信可靠性、能量損耗上的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)設(shè)備間有效通信。

3 基于無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)的配電自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)思路

在配電自動(dòng)化中，基于無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要以IEC61850互操作標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)，為配電系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備間提供高效化的通信接口以及統(tǒng)一化的數(shù)據(jù)模型，以此來(lái)為SCADA系統(tǒng)與配電管理終端之間的數(shù)據(jù)交互提供足夠便利。IEC61850互操作標(biāo)準(zhǔn)中的主要參考標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者可對(duì)高速數(shù)據(jù)采集卡和邊緣計(jì)算技術(shù)加以合理應(yīng)用，以此利用無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)為配電系統(tǒng)中的故障檢測(cè)、故障隔離以及故障修復(fù)等策略的實(shí)施提供數(shù)據(jù)支持，從而實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化系統(tǒng)故障的精準(zhǔn)定位，并使其具備更強(qiáng)的自愈能力。

3.2 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和處理

在基于無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和處理是無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)。合理應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)可以有效保障整體配電自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)維工作的高效性與準(zhǔn)確性。具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者可通過(guò)高速數(shù)據(jù)采集卡來(lái)實(shí)時(shí)獲取電力系統(tǒng)中的電壓和電流等關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)，并通過(guò)邊緣計(jì)算技術(shù)對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。在完成數(shù)據(jù)處理之后，該系統(tǒng)會(huì)將其立即下沉至數(shù)據(jù)源附近，以此來(lái)降低數(shù)據(jù)傳輸延遲時(shí)間，達(dá)到實(shí)時(shí)的故障檢測(cè)與需求響應(yīng)效果［1］。在此過(guò)程中，該系統(tǒng)首先通過(guò)傳感器來(lái)采集電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，再對(duì)其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。然后通過(guò)高速數(shù)據(jù)采集卡來(lái)讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，并將其實(shí)時(shí)傳輸給邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)實(shí)施初步處理，之后再將其同步到中央數(shù)據(jù)中心。在此過(guò)程中，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)下的GOOSE消息以及采樣值將會(huì)為數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性及其互操作性提供良好保障，以此來(lái)滿(mǎn)足多個(gè)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)高效通信需求。

3.3 AI健康監(jiān)測(cè)與故障預(yù)測(cè)

在基于無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)中，AI也是無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)。借助AI技術(shù)中的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等深度學(xué)習(xí)模型，該系統(tǒng)可在海量歷史數(shù)據(jù)里提取并學(xué)習(xí)電網(wǎng)中一些較為復(fù)雜的行為模式。比如，在對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備的健康狀況進(jìn)行評(píng)估時(shí)，該系統(tǒng)應(yīng)用的評(píng)估公式如下：

H（t）=w1P（t）+w2T（t）+w3F（t）（1）

其中，H（t）為設(shè)備在t時(shí)刻的健康指數(shù)；P（t）為設(shè)備在t時(shí)刻的功率讀數(shù)；w1為功率權(quán)重系數(shù)；T（t）為設(shè)備在t時(shí)刻的溫度讀數(shù)；w2為溫度權(quán)重系數(shù)；F（t）為設(shè)備在t時(shí)刻的頻率讀數(shù)；w3為頻率權(quán)重系數(shù)。同時(shí)，該系統(tǒng)還可以按照傅里葉變換對(duì)采集到的參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其轉(zhuǎn)變成頻域形式，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備健康特征的高效提取。通過(guò)設(shè)備健康特征及其健康權(quán)重，該系統(tǒng)可按照以公式（2）對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行評(píng)分：

S=∑wiFi（2）

其中，S為故障評(píng)分；Fi為系統(tǒng)提取出的設(shè)備健康特征值；wi為設(shè)備健康權(quán)重系數(shù)。通過(guò)這樣的方式，該系統(tǒng)可對(duì)電力系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備健康情況做出實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的判斷，以便及時(shí)預(yù)測(cè)出相應(yīng)的潛在故障，并為其故障處理提供有力支持。

3.4 可視化和用戶(hù)交互設(shè)計(jì)

在基于無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，可視化表示法主要為節(jié)點(diǎn)-邊的形式，并通過(guò)不同的顏色編碼代表不同的電壓級(jí)別，比如10 kV、35 kV、110 kV等，同時(shí)也可以表示出設(shè)備實(shí)際的健康情況。在SCADA數(shù)據(jù)流方面的可視化設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者可通過(guò)雷達(dá)順序圖、時(shí)間順序圖以及熱圖等來(lái)加以表達(dá)，其中的時(shí)間順序圖在電力系統(tǒng)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行趨勢(shì)及其周期變化的展示中非常適用。而在具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者通常需要借助各種計(jì)算公式來(lái)實(shí)現(xiàn)具體的可視化目標(biāo)。

用戶(hù)交互也是無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)中最為關(guān)鍵的一個(gè)應(yīng)用功能，其主要作用是在配電系統(tǒng)中，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，用戶(hù)界面上立即有警告框彈出，第一時(shí)間通知用戶(hù)相應(yīng)的設(shè)備故障情況［2］。具體應(yīng)用時(shí)，用戶(hù)可通過(guò)縮放、拖動(dòng)以及旋轉(zhuǎn)等各種手勢(shì)來(lái)瀏覽和操作圖形界面，并在側(cè)邊欄以及模態(tài)對(duì)話(huà)框中訪問(wèn)詳細(xì)的故障設(shè)備信息，從而為其歷史數(shù)據(jù)的獲取與后續(xù)的系統(tǒng)設(shè)置提供科學(xué)參考。具體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者可將IEC61850等標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)，為用戶(hù)提供符合其實(shí)際需求的定制功能設(shè)計(jì)，以此來(lái)有效確保該系統(tǒng)的控制能力及其互操作性。

4 配電自動(dòng)化中無(wú)線(xiàn)通信故障處理措施

對(duì)于配電自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行故障而言，配電通信故障是最為典型且嚴(yán)重的一種故障類(lèi)型。在配電站終端通信過(guò)程中，如果通信模塊發(fā)生了故障，整個(gè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)都將會(huì)面臨不可逆的損失［3］。

4.1 故障原因分析

通常情況下，此類(lèi)故障的主要原因有3種。一是數(shù)據(jù)傳輸單元（DTU）自身出現(xiàn)了故障，從而導(dǎo)致通信模塊中斷；二是通信轄區(qū)內(nèi)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)的傳輸受到干擾或阻礙，從而導(dǎo)致通信模塊中斷；三是數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤、丟失或延遲，導(dǎo)致通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作。

4.2 故障處理

針對(duì)此類(lèi)故障，主要的處理措施包括以下幾方面。（1）工作人員需檢查DTU電源指示燈，如果指示燈是綠色，表明故障可能是DTU失電所致?；诖耍ぷ魅藛T應(yīng)繼續(xù)對(duì)DTU空開(kāi)位置進(jìn)行檢查，如果位置正確，則需要對(duì)其共線(xiàn)端子的牢固性進(jìn)行檢查，并通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量其端子電極。若電極是48 V，則表明不存在失電故障。（2）如果系統(tǒng)中的DTU電源供電正常，工作人員需要首先檢查無(wú)線(xiàn)信號(hào)的傳輸是否受到干擾或阻礙。導(dǎo)致信號(hào)無(wú)法正常傳輸或傳輸質(zhì)量下降的情況，包括檢查無(wú)線(xiàn)信號(hào)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性、無(wú)線(xiàn)信號(hào)是否受到干擾以及設(shè)備的配置和設(shè)置是否正確。（3）如果無(wú)線(xiàn)信號(hào)的傳輸受到干擾或阻礙，工作人員需要試調(diào)整設(shè)備的位置或更換無(wú)線(xiàn)信號(hào)源，或關(guān)閉干擾源、使用不同的信道，同時(shí)確保設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置正確，包括SSID、密碼等。（4）如果無(wú)線(xiàn)傳輸信號(hào)正常，工作人員需要確認(rèn)數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中是否出現(xiàn)錯(cuò)誤、丟失或延遲，導(dǎo)致通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作的情況。這些故障可能是由于網(wǎng)絡(luò)擁堵、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障、病毒攻擊等原因引起。（5）如果是數(shù)據(jù)傳輸故障，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁堵問(wèn)題，工作人員需要嘗試重新連接網(wǎng)絡(luò)、降低數(shù)據(jù)傳輸速率或增加網(wǎng)絡(luò)帶寬；針對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障問(wèn)題，工作人員需要嘗試升級(jí)設(shè)備硬件或更換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；針對(duì)病毒攻擊問(wèn)題，需要安裝殺毒軟件和防火墻，防止病毒攻擊和非法入侵。（6）如果經(jīng)上述檢查均無(wú)問(wèn)題，則可能此類(lèi)故障是由于IP地址錯(cuò)誤所致。針對(duì)這一情況，工作人員可將正確的IP地址和波特率配置到配電通信主站，以此來(lái)保障通信IP連接效果，使電力信息可以在其中正常交換。

5 結(jié)語(yǔ)

本文研究了基于無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)的配電自動(dòng)化應(yīng)用及故障處理措施，通過(guò)對(duì)其應(yīng)用情況和故障處理的探討，可以得出以下結(jié)論：無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)在配電自動(dòng)化中具有廣闊的應(yīng)用前景。無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)可以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低運(yùn)營(yíng)成本，為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供有力支持；同時(shí)，在應(yīng)用過(guò)程中也需要針對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題采取相應(yīng)的處理措施，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。未來(lái)隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線(xiàn)互聯(lián)技術(shù)在配電自動(dòng)化中的應(yīng)用將更加廣泛。

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（編輯 李春燕編輯）

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