CN106597144A - 基于模拟发信的集中式fa计划性功能检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于模拟发信的集中式FA计划性功能检测方法，该方法基于DAS本身的配电网络拓扑模型分析、FA模拟功能模块、通信系统、现场自动化配电终端进行实际故障发生、故障判断、故障隔离、故障恢复过程的模拟，同时基于主站FA计划性检测模块对故障处理全过程进行监视和分析，最终实现集中式FA功能检测，作为配网自动化项目的验收工具和进行日常性系统测试、维护的手段，达到低成本的“常态化”FA计划性检测目的。

Description

基于模拟发信的集中式FA计划性功能检测方法

技术领域

本发明涉及配电自动化常规集中式FA功能计划性检测，具体涉及一种基于模拟发信的集中式FA计划性功能检测方法。

背景技术

根据国家电网公司《配电自动化系统验收技术规范标准》和《配电自动化实用化验收细则》规定，配电自动化产品需要经过出厂实验（Factory acceptance test，FAT）、现场实验（Site acceptance test，SAT）及实用化验收后，才能正式运行。在馈线自动化的故障处理性能测试方面，已有四类测试方法：1）主站注入法，一经提出和应用，实现了对全国各大配电自动化项目工程的验收测试，为配电自动化系统缺陷排查和运行维护提供了辅助工具，极大促进了中国配电自动化领域的健康发展，但是未考虑主站、通信、终端等各个环节的协调配合对FA可靠性的影响。2）二次注入法，利用故障模拟装置在二次侧FTU的入口处加故障电流来模拟实际故障，不仅需要停电执行，且准备工作耗时、测试工作耗人力和物力，不利于大范围的推广应用；3）主站与二次同步注入法，虽然弥补了主站注入法的不足，但也带来了二次注入法的不足，需要断电也耗费人力物力。 4）实验室模拟测试法，应用于出场测试，实验室模拟测试环境与现场情况一致性是难点也是关键。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于模拟发信的集中式FA计划性功能检测方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

基于模拟发信的集中式FA计划性功能检测方法，包括以下步骤，

步骤1，分析FA系统在实际故障态的发信过程，制定模拟态下的发信机制；

步骤2，结合模拟态下的发信流程，设置正常态及干扰态下典型故障预制方法；

步骤3，根据模拟态下的发信机制、正常态及干扰态下典型故障预制方法，开发FA计划性检测模块，实现FA功能检测。

模拟态下的发信包括故障模拟态的激活及模拟态故障模型报文组、故障信息上送模拟遥信报文组、故障信息上送模拟遥测报文组和模拟遥控报文组；

故障模拟态的激活及模拟态故障模型报文组：

向主站和终端发送故障模拟态的激活报文，用以激活FA模拟测试流程；

向终端发送模拟态故障模型报文，该报文中约定了故障前遥信状态、故障电流、故障电压和干扰状态；

故障信息上送模拟遥信报文组：

终端解析模拟态故障模型报文，将故障电流与过流保护整定的电流值进行比对，同时比对开关故障前遥信状态，向主站返回遥信报文；

故障信息上送模拟遥测报文组：

终端解析模拟态故障模型报文，向主站返回故障电流和故障电压遥测值；

模拟遥控报文组：

主站向终端下发遥控信号，终端根据约定的干扰状态向主站反馈遥控成功、开关拒动、代表缓动的在遥控超时时间内返回遥控成功、在遥控超时时间后返回遥控成功，以及代表通信中断没有返回报文。

典型故障预制方法包括故障测试用例设置以及故障模拟发信流程设置；

故障测试用例设置包括故障点设置和干扰设置；

故障模拟发信流程设置包括故障识别与判断阶段的主站－终端发信模拟、隔离方案执行阶段的主站－终端发信模拟以及恢复方案执行阶段的主站－终端发信模拟；

故障识别与判断阶段的主站－终端发信模拟：

主站向终端发送模拟态故障模型报文，初始化终端；若终端无遥信返回，主站通过总召定值比对，若发现定值错误则进行远程维护后，再次发送模拟态故障模型报文给终端重新模拟故障，若总召失败，则判定是通信故障；

隔离方案执行阶段的主站－终端发信模拟：

主站下发隔离故障的遥控报文给故障点上、下游的终端，无干扰的情况下：终端解析遥控报文，返回遥控成功模拟信号，隔离执行成功；有干扰的情况下：若故障上、下游开关缓动，则隔离执行成功；若故障上、下游开关缓动或开关拒动，无法扩大隔离区域隔离结束，则主站依据拓扑扩大隔离区域重新下发遥控报文；

恢复方案执行阶段的主站－终端发信模拟：

主站下发恢复故障的遥控报文给10KV馈线出口断路器开关和负责转供的联络开关，无干扰的情况下：终端解析遥控报文，返回遥控成功模拟信号，恢复执行成功；有干扰的情况下：若10KV馈线出口断路器开关返回反控失败信号，故障恢复反控失败，故障上游恢复故障失败；若故障下游转供的联络开关拒动，若能形成新的转供路径则执行新的供电恢复方案，否则下游恢复故障失败；若转供容量不足，形成甩负荷后的供电恢复方案并执行。

FA计划性检测模块实现FA功能检测的过程为，

S1、FA计划性检测模块向主站和终端发送故障模拟态的激活报文，主站和终端进入模拟态后，返回激活确认；

S2、FA计划性检测模块向终端发送模拟态故障模型报文，终端返回模拟发信报文的确认；

S3、终端解析主站下发的模拟态故障模型报文，并发送模拟遥信和遥测报文给主站；

S4、主站根据终端返回的模拟遥信报文进行仿真状态下的故障定位、故障隔离及故障恢复，并发与送故障隔离及故障恢复相关的模拟遥控报文给终端；终端返回遥控成功报文、体现保护定值错误的无返回报文、体现出各环节协调正常情况下的保护动作的返回报文、体现拒动的返回报文、体现缓动的返回报文以及体现通信中断的无返回报文，主站根据终端的返回判定是否需要进行隔离和恢复策略的更新，直到主站处理成功或失败为止，并在主站形成测试报告。

本发明所达到的有益效果：本发明基于DAS本身的配电网络拓扑模型分析、FA模拟功能模块、通信系统、现场自动化配电终端进行实际故障发生、故障判断、故障隔离、故障恢复过程的模拟，同时基于主站FA计划性检测模块对故障处理全过程进行监视和分析，最终实现集中式FA功能检测，作为配网自动化项目的验收工具和进行日常性系统测试、维护的手段，达到低成本的“常态化”FA计划性检测目的。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为馈线网络拓扑图。

图3为故障模拟发信流程图。

图4为 FA计划性检测逻辑功能图。

图5 为FA功能检测流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，基于模拟发信的集中式FA计划性功能检测方法，包括以下步骤：

步骤1，分析FA系统在实际故障态的发信过程，制定模拟态下的发信机制。

模拟发信的作用是实现真实故障情况的主站与终端交互报文等的模拟，模拟终端向主站发送故障态下的信号及量测，由主站基于模拟信号实现集中式FA逻辑判断，实现故障判定、隔离及非故障区域的恢复。

模拟态下的发信包括故障模拟态的激活及模拟态故障模型报文组、故障信息上送模拟遥信报文组、故障信息上送模拟遥测报文组和模拟遥控报文组。

故障模拟态的激活及模拟态故障模型报文组：

向主站和终端发送故障模拟态的激活报文，用以激活FA模拟测试流程；向终端发送模拟态故障模型报文，该报文中约定了故障前遥信状态、故障电流、故障电压和干扰状态。

故障信息上送模拟遥信报文组：

终端解析模拟态故障模型报文，将故障电流与过流保护整定的电流值进行比对，同时比对开关故障前遥信状态，向主站返回遥信报文（保护是否动作的信号）。

故障信息上送模拟遥测报文组：

终端解析模拟态故障模型报文，向主站返回故障电流和故障电压遥测值。

模拟遥控报文组：

主站向终端下发遥控信号，终端根据约定的干扰状态（即是否有干扰）向主站反馈遥控成功、开关拒动、代表缓动的在遥控超时时间内返回遥控成功、在遥控超时时间后返回遥控成功，以及代表通信中断没有返回报文。

步骤2，结合模拟态下的发信流程，设置正常态及干扰态下典型故障预制方法。

典型故障预制方法包括故障测试用例设置以及故障模拟发信流程设置。

故障测试用例设置包括故障点设置和干扰设置，故障测试用例必须覆盖所有可能出现的故障，以馈线网络拓扑图2为例。

故障点设置：主站以变电站10KV母线为起点，遍历每一条10KV馈线，在馈线上沿拓扑逐个设置故障点，以S1出口断路器所在馈线为例，可顺序设置a（出线故障）、b（母线故障）、c（负荷侧故障）、d（站间故障）、e（末端故障）共5类故障点。

干扰设置：

故障识别与诊断阶段：通信系统拓扑变化、通信通道故障、通信模块故障，影响FA系统信息的一致性和控制的执行；

故障隔离阶段：开关发生拒动、缓动；

故障恢复阶段：出口断路器或联络开关发生拒动、缓动；运行方式调整，联络开关切换、检修停电、转供容量不足。

故障模拟发信流程设置包括故障识别与判断阶段的主站－终端发信模拟、隔离方案执行阶段的主站－终端发信模拟以及恢复方案执行阶段的主站－终端发信模拟；具体如图3所示。

主站具备全网的拓扑数据，包括各个终端的位置及设定保护定值，为了模拟终端继电保护动作逻辑，由主站计算故障态下流过故障上游终端的故障电压、电流值等，向终端发送模拟态故障模型报文，对应终端初始化时，就体现包括故障点位置信息及干扰的反应，之后在模拟故障点判断并形成隔离转供方案阶段、隔离方案执行阶段、恢复方案执行阶段，终端就能够分阶段、在规定的时间点依据初始化时设定的规则（即有干扰情况和无干扰情况）向主站返回控制结果的模拟信号（而非真的执行遥控命令）。终端通过解析模拟故障电流值（而非从PT、CT上采集数据）与保护定值的比对，生成保护动作信号反馈给主站。

故障识别与判断阶段的主站－终端发信模拟：

主站向终端发送模拟态故障模型报文，初始化终端；若终端无遥信返回，主站通过总召定值比对，若发现定值错误则进行远程维护后，再次发送模拟态故障模型报文给终端重新模拟故障，若总召失败，则判定是通信故障。

隔离方案执行阶段的主站－终端发信模拟：

主站下发隔离故障的遥控报文给故障点上、下游的终端，无干扰的情况下：终端解析遥控报文，返回遥控成功模拟信号，隔离执行成功；有干扰的情况下：若故障上、下游开关缓动，则隔离执行成功；若故障上、下游开关缓动或开关拒动，无法扩大隔离区域隔离结束，则主站依据拓扑扩大隔离区域重新下发遥控报文。

恢复方案执行阶段的主站－终端发信模拟：

主站下发恢复故障的遥控报文给10KV馈线出口断路器开关和负责转供的联络开关，无干扰的情况下：终端解析遥控报文，返回遥控成功模拟信号，恢复执行成功；有干扰的情况下：若10KV馈线出口断路器开关返回反控失败信号，故障恢复反控失败，故障上游恢复故障失败；若故障下游转供的联络开关拒动，若能形成新的转供路径则执行新的供电恢复方案，否则下游恢复故障失败；若转供容量不足，形成甩负荷后的供电恢复方案并执行。

步骤3，根据模拟态下的发信机制、正常态及干扰态下典型故障预制方法，开发FA计划性检测模块，实现FA功能检测。

如图4所示，由FA计划性检测模块触发实现模拟故障态下主站与终端之间的发信，同时完成对主站FA、通信、终端在故障点识别与判断阶段、故障隔离阶段于故障恢复阶段各个环节的协调配合、主站集中式FA故障处理的检测，作为配网自动化项目的验收工具和进行日常性系统测试、维护的手段，达到低成本的“常态化”FA计划性检测目的。

如图5所示，FA计划性检测模块实现FA功能检测的过程如下：

S1、FA计划性检测模块向主站和终端发送故障模拟态的激活报文，主站和终端进入模拟态后，返回激活确认；

S2、FA计划性检测模块向终端发送模拟态故障模型报文，终端返回模拟发信报文的确认；

S3、终端解析主站下发的模拟态故障模型报文，并发送模拟遥信和遥测报文给主站；

S4、主站根据终端返回的模拟遥信报文进行仿真状态下的故障定位、故障隔离及故障恢复，并发与送故障隔离及故障恢复相关的模拟遥控报文给终端；终端返回遥控成功报文、体现保护定值错误的无返回报文、体现出各环节协调正常情况下的保护动作的返回报文、体现拒动的返回报文、体现缓动的返回报文以及体现通信中断的无返回报文，主站根据终端的返回判定是否需要进行隔离和恢复策略的更新，直到主站处理成功或失败为止，并在主站形成测试报告。

上述方法基于DAS本身的配电网络拓扑模型分析、FA模拟功能模块、通信系统、现场自动化配电终端进行实际故障发生、故障判断、故障隔离、故障恢复过程的模拟，同时基于主站FA计划性检测模块对故障处理全过程进行监视和分析，最终实现集中式FA功能检测，作为配网自动化项目的验收工具和进行日常性系统测试、维护的手段，达到低成本的“常态化”FA计划性检测目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.基于模拟发信的集中式FA计划性功能检测方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，分析FA系统在实际故障态的发信过程，制定模拟态下的发信机制；

步骤2，结合模拟态下的发信流程，设置正常态及干扰态下典型故障预制方法；

步骤3，根据模拟态下的发信机制、正常态及干扰态下典型故障预制方法，开发FA计划性检测模块，实现FA功能检测。

2.根据权利要求1所述的基于模拟发信的集中式FA计划性功能检测方法，其特征在于：模拟态下的发信包括故障模拟态的激活及模拟态故障模型报文组、故障信息上送模拟遥信报文组、故障信息上送模拟遥测报文组和模拟遥控报文组；

故障模拟态的激活及模拟态故障模型报文组：

向主站和终端发送故障模拟态的激活报文，用以激活FA模拟测试流程；

向终端发送模拟态故障模型报文，该报文中约定了故障前遥信状态、故障电流、故障电压和干扰状态；

故障信息上送模拟遥信报文组：

终端解析模拟态故障模型报文，将故障电流与过流保护整定的电流值进行比对，同时比对开关故障前遥信状态，向主站返回遥信报文；

故障信息上送模拟遥测报文组：

终端解析模拟态故障模型报文，向主站返回故障电流和故障电压遥测值；

模拟遥控报文组：

主站向终端下发遥控信号，终端根据约定的干扰状态向主站反馈遥控成功、开关拒动、代表缓动的在遥控超时时间内返回遥控成功、在遥控超时时间后返回遥控成功，以及代表通信中断没有返回报文。

3.根据权利要求2所述的基于模拟发信的集中式FA计划性功能检测方法，其特征在于：典型故障预制方法包括故障测试用例设置以及故障模拟发信流程设置；

故障测试用例设置包括故障点设置和干扰设置；

故障模拟发信流程设置包括故障识别与判断阶段的主站－终端发信模拟、隔离方案执行阶段的主站－终端发信模拟以及恢复方案执行阶段的主站－终端发信模拟；

故障识别与判断阶段的主站－终端发信模拟：

主站向终端发送模拟态故障模型报文，初始化终端；若终端无遥信返回，主站通过总召定值比对，若发现定值错误则进行远程维护后，再次发送模拟态故障模型报文给终端重新模拟故障，若总召失败，则判定是通信故障；

隔离方案执行阶段的主站－终端发信模拟：

主站下发隔离故障的遥控报文给故障点上、下游的终端，无干扰的情况下：终端解析遥控报文，返回遥控成功模拟信号，隔离执行成功；有干扰的情况下：若故障上、下游开关缓动，则隔离执行成功；若故障上、下游开关缓动或开关拒动，无法扩大隔离区域隔离结束，则主站依据拓扑扩大隔离区域重新下发遥控报文；

恢复方案执行阶段的主站－终端发信模拟：

主站下发恢复故障的遥控报文给10KV馈线出口断路器开关和负责转供的联络开关，无干扰的情况下：终端解析遥控报文，返回遥控成功模拟信号，恢复执行成功；有干扰的情况下：若10KV馈线出口断路器开关返回反控失败信号，故障恢复反控失败，故障上游恢复故障失败；若故障下游转供的联络开关拒动，若能形成新的转供路径则执行新的供电恢复方案，否则下游恢复故障失败；若转供容量不足，形成甩负荷后的供电恢复方案并执行。

4.根据权利要求3所述的基于模拟发信的集中式FA计划性功能检测方法，其特征在于：FA计划性检测模块实现FA功能检测的过程为，

S1、FA计划性检测模块向主站和终端发送故障模拟态的激活报文，主站和终端进入模拟态后，返回激活确认；

S2、FA计划性检测模块向终端发送模拟态故障模型报文，终端返回模拟发信报文的确认；

S3、终端解析主站下发的模拟态故障模型报文，并发送模拟遥信和遥测报文给主站；

S4、主站根据终端返回的模拟遥信报文进行仿真状态下的故障定位、故障隔离及故障恢复，并发与送故障隔离及故障恢复相关的模拟遥控报文给终端；终端返回遥控成功报文、体现保护定值错误的无返回报文、体现出各环节协调正常情况下的保护动作的返回报文、体现拒动的返回报文、体现缓动的返回报文以及体现通信中断的无返回报文，主站根据终端的返回判定是否需要进行隔离和恢复策略的更新，直到主站处理成功或失败为止，并在主站形成测试报告。