CN106787172A - 一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法，借助于设备本身具有的自诊断功能，实现终端设备元件级、板件级和装置级多维度状态在线监测，包括配电终端关键硬件状态在线监测，配电自动化直流电源状态在线监测以及配电终端二次回路在线监测。该方法解决了定期检修造成的终端设备盲目检修和维修不足的问题，使得终端设备检修从过去的盲目定检向科学检修转变，提高了设备检修的针对性、合理性和运维检修效率，降低了运维检修成本。

Description

一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法

技术领域

本发明涉及一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法，属于电力系统及其自动化领域。

背景技术

随着我国近年来电力工业的进步和智能电网建设的快速发展，传统的设备定期计划检修制度已不适应新的要求，针对性不强和缺乏科学依据的弱点逐渐暴露出来，虽然定期检修一般可在维修时发现设备存在的缺陷,对保证设备安全经济运行发挥了作用,但定期维修存在盲目维修和维修不足的缺陷。部分运行良好的设备到期被迫停运检修，造成部分设备盲目检修，导致人力和物力的大量浪费,同时也增加了产生新隐患的几率，降低了供电可靠性；而部分存在缺陷的设备却因未到定期检修时间，未能及时查出缺陷和不足，导致出现事故并带来损失。在当前电力企业走向市场的形势下,用状态检修的模式替代传统定期检修制度是电力企业自身发展的必然趋势。

另一方面，二次设备自诊断技术的发展以及变电站故障诊断系统的完善为配电自动化终端的状态检测奠定了技术基础。以微机保护为例，其在程序控制下，具有很强的自诊断能力，对元器件和程序不断进行自检监测，同时对采集的模拟量和开关量进行分析，实现对部分外部回路的状态检测，一旦发现异常即发出告警信号。

而近些年，随着配电自动化规模迅速扩大，配电自动化终端运维管理技术的发展却比较滞后。目前终端运维仍采用的是故障检修和定期检修两种方式，这两种方式要么是简单的替换式检修，不对故障设备进行修理而直接替换，成本较高，要么就是耗费人力物力的定期现场维修，造成运维成本居高不下。配电自动化系统的运维自动化程度低，运维人员所获得信息杂乱，无法准确寻找问题的根源并及时解决，降低了配网终端的运维检修速度。尤其是配电自动化终端数量规模庞大、运维环境复杂，更是增加了相关运维工作的难度，也同时成为制约配电自动化系统实用化水平提升的一个重要因素。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案包括：配电终端关键硬件状态在线监测，配电自动化直流电源状态在线监测和配电终端二次回路在线监测。

配电终端关键硬件状态在线监测的方法为：

配电终端电源插件状态在线监测，依据输出纹波电压检测回路对配电终端电源插件状态进行在线监测。整个监测系统通过SMBUS串行总线与CPU进行通讯，将采集到的电流、电压、温度等信息传送到主站状态评估系统，由评估系统根据历史数据、变化趋势等作出判断，形成分析预判结果。

配电终端CPU插件状态在线监测，配电终端CPU插件状态的在线监测主要分为两部分：对重要元器件的状态监测和对终端程序的在线监测。重要元器件的状态监测是通过对CPU插件内部影响模拟量采集、开入采集，开出回路输出以及数据存储等关键功能的重要芯片进行检测，出现异常时向配电主站告警并反应实时工况。对终端程序的在线监测则通过软件Watchdog来实现，软件Watchdog实时监测终端程序以及串行口、以太网口的运行状态，一旦程序出现异常，则对程序进行复位重启。

配电终端三遥插件状态在线监测，配电终端三遥插件状态在线监测功能实现对遥测、遥信、遥控三类功能插件的运行信息进行实时在线监测。通过配电终端板件监测程序实时检测遥测、遥信、遥控各功能插件处于在线状态还是掉线状态，当三遥功能插件出现异常时，生成相应的异常告警信息，存储在终端事件记录中，并向主站上送告警信息。另一方面，遥测插件采用逆相序、反极性检测手段，通过电压、电流逆相序检测，当三相电压、电流相位角顺序关系异常时，生成相应逆相序告警信号；

配电自动化直流电源状态在线监测的方法为：

配电自动化直流电源状态在线监测实现实时在线监测直流电源模块的运行状态。通过直流电源模块准确估算市电中断后蓄电池组尚能提供电能的时间，保证配电终端供电系统的不间断性。并精确的在线检测出蓄电池组的电压、容量及内阻，让工作人员了解蓄电池组的当前状态。采用直流电源模块实时监测蓄电池组的工作状态，可以根据主站的要求实现对蓄电池组的维护管理；同时配电终端将蓄电池的目前工作状态和运维管理反馈信息通过104或者101报文的形式上送到主站系统。

配电终端二次回路在线监测的方法为：

遥测采样回路状态在线监测，配电终端在线监测电压电流二次回路状态，通过监测相电压、零序电压来判断PT是否断线，通过相电流值、零序电流检测CT是否断线。遥信采样回路状态在线监测，通过利用终端灵活编程、改进遥信采样二次回路，遥信采样回路采取开入信号双位置接点方式，配电终端采集开入双位置信号，配电终端上送报警信号给配电自动化主站系统。遥控回路状态在线监测，通过出口继电器采用双继电器两路开出接点串联方式，正常自检时，双继电器串联开出接点其中一路打开，另一路闭合，每路出口接点相应配置一路光耦，通过采集光耦以及结合相关辅助信息来判断继电器出口接点、跳闸回路、合闸回路(包括出口压板)是否完好。

本发明所达到的有益效果：本发明基于配电终端设备硬件自检理论和数据总线定时巡检技术，借助于设备本身具有的自诊断功能，实现终端设备元件级、板件级和装置级多维度状态在线监测。该方法解决了定期检修造成的终端设备盲目检修和维修不足的问题，使得终端设备检修从过去的盲目定检向科学检修转变，提高了设备检修的针对性、合理性和运维检修效率，降低了运维检修成本。

附图说明

图1为电压纹波监测回路原理框图。

图2为直流电源状态在线监测系统架构。

图3为直流电源状态在线监测系统在线监测与运维管理。

具体实施方式

下面结合图表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。

一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法，包括以下内容，

一，配电终端关键硬件状态在线监测的方法为：

如图1所示，配电终端电源插件状态在线监测，依据输出纹波电压检测回路对配电终端电源插件状态进行在线监测，由于一般电源回路开关频率都在100-200KHz以上，需要采样回路的速度较高，才能够有效识别出被检测分量的变化。纹波电压检测还需要对高频交流信号进行适当放大，便于AD采样回路对毫伏级的小信号进行测量。整个监测系统通过SMBUS串行总线与CPU进行通讯，将采集到的电流、电压、温度等信息传送到主站状态评估系统，由评估系统根据历史数据，变化趋势等作出判断，形成分析预判结果。

如表1所示，配电终端CPU插件状态在线监测，分为对重要元器件的状态监测和对终端程序的在线监测。

表1配电终端CPU插件状态在线监测信息

重要元器件的状态监测是通过对CPU插件内部的AD、FLASH、EEPROM等影响模拟量采集、开入采集，开出回路输出以及数据存储等关键功能的重要芯片进行检测，出现异常时向配电主站告警并反应实时工况。如通过对AD转换芯片的转换数据进行分析，若有模拟量输入，但是没有数字量输出，便可判定是AD转换芯片出现故障，CPU插件生成AD芯片异常告警。FLASH以及EEPROM的检测通过对读写信号的分析，若出现无法读写的情况，即可判断存储器件异常，生成相应的告警信号。对终端程序的状态监测是通过软件Watchdog来实现，软件Watchdog实时监测终端程序的运行状态，一旦程序出现异常，如程序跑飞、信息返回错误等，对程序进行复位重启。同时，实时监测配电终端CPU插件的串行口、以太网口等通信端口，若端口长时间没有数据收发时自动复位该端口。

如表2所示，配电终端三遥插件状态在线监测，通过配电终端板件监测程序实时检测遥测、遥信、遥控各功能插件处于在线状态还是掉线状态，当三遥功能插件出现异常时，生成相应的异常告警信息，存储在终端事件记录中，并向主站上送告警信息。板件异常信息的检测主要有遥测板件损坏、遥测板与总线接触不良、遥信板件损坏、遥信板与总线接触不良、遥控板件损坏和遥控板与总线接触不良。一旦检测到功能插件存在持续掉线或者不规律掉线现象，则生成对应的告警信息，上送配电自动化主站系统。另一方面，遥测插件采用逆相序、反极性检测手段，通过电压、电流逆相序检测，当三相电压、电流相位角顺序关系异常时，生成相应逆相序告警信号；通过电流反极性检测，当某相电流二次侧回路进线和出线接反或同名端接错，造成功率计算错误时，产生电流反极性告警信号。

表2配电终端三遥插件状态在线监测信息

二，配电自动化直流电源状态在线监测的方法为：

如图2所示，为直流电源状态在线监测系统架构，直流电源模块实时监测蓄电池组的工作状态，根据主站的要求实现对蓄电池组的维护管理；同时配电终端将蓄电池的目前工作状态和运维管理反馈信息通过104或者101报文的形式上送到主站系统，由主站对分布在各个不同地方的配电终端蓄电池进行统一集中的监测，实时发现蓄电池故障，通过对蓄电池全参数的综合能效监控管理，实现对大量的终端直流电源进行更全面的实时状态监测和在线维护管理。如图3所示，为直流电源状态在线监测系统在线监测与运维管理架构。实时状态监测主要负责在线采集蓄电池各种模拟状态量，如电压电流，并采集直流电源模块的低电压告警和活化告警信息；在线检测蓄电池的内阻，及时掌握蓄电池的损耗程度；监测蓄电池单体工作状态，及时发现蓄电池早期失效。在线维护管理依据实时在线监测采集的信息进行综合分析，下达相应的管理运维方法，如对损耗大的电池进行在线均衡维护，按照蓄电池充放电曲线对蓄电池进行均充/浮充控制，定期对蓄电池进行活化以及对蓄电池欠压进行保护切除。

三，配电终端二次回路在线监测的方法为：

如表3所示，遥测采样回路状态在线监测，配电终端在线监测电压电流二次回路状态，通过监测相电压、零序电压来判断PT是否断线，通过相电流值、零序电流检测CT是否断线。若电压二次回路短路或者断线，通过PT断线告警、短路相电压值趋近于零且零序电压异常等现象进行判断，就地存储告警记录并上送电压二次回路故障告警到主站；若电流二次回路开路或短路，通过CT断线、电流值异常降低或者多变判断电流二次回路故障，上送电流二次回路故障告警信息。

表3遥测采样回路状态在线监测信息

如表4所示，遥信采样回路状态在线监测，通过利用终端灵活编程、改进遥信采样二次回路，实现对其二次回路的故障监测。遥信采样回路采取开入信号双位置接点方式，以10kV线路间隔为例，通常包含开关、地刀、远方就地位置等信号，对于以上位置信号，均采用双位置接人配电终端。配电终端采集开入双位置信号，双位置开入信号经延时后若判为“01”或者“10”，则表示开入回路处于正常状态；双位置开入信号经延时后若判为“00”，则表示开入回路存在断线；若判为“11”，则表示开入回路存在接线松动等问题。配电终端上送报警信号给配电自动化主站系统。

表4遥信采样回路状态在线监测信息

如表5所示，遥控回路状态在线监测，通过出口继电器采用双继电器两路开出接点串联方式，正常自检时，双继电器串联开出接点其中一路打开，另一路闭合，每路出口接点相应配置一路光耦，通过采集光耦以及结合相关辅助信息来判断继电器出口接点、跳闸回路、合闸回路(包括出口压板)是否完好。若发生异常，配电终端则生成出口接点、操作回路故障报警信号送给配电自动化主站状态。

表5遥控回路状态在线监测信息

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 (6)

1.一种配电自动化终端多维度状态综合监测方法，其特征在于：包括配电终端关键硬件状态在线监测，配电自动化直流电源状态在线监测和配电终端二次回路在线监测；

配电终端关键硬件状态在线监测，依据输出纹波电压检测回路对配电终端电源插件状态进行在线监测；

配电自动化直流电源状态在线监测，通过直流电源模块实时监测蓄电池组的工作状态，根据配电主站的要求实现对蓄电池组的维护管理；同时配电终端将蓄电池的目前工作状态和运维管理反馈信息通过104或者101报文的形式上送到主站系统；由主站对分布在各个不同地方的配电终端蓄电池进行统一集中的监测，实时发现蓄电池故障；

配电终端二次回路在线监测，包括：

遥测采样回路状态在线监测，配电终端在线监测电压电流二次回路状态，通过监测相电压、零序电压来判断PT是否断线，通过相电流值、零序电流检测CT是否断线；

遥信采样回路状态在线监测，通过利用终端编程，改进遥信采样二次回路，实现对其二次回路的故障监测；

遥控回路状态在线监测，通过出口继电器采用双继电器两路开出接点串联方式，正常自检时，双继电器串联开出接点其中一路打开，另一路闭合，每路出口接点相应配置一路光耦，通过采集光耦以及结合相关辅助信息来判断继电器出口接点、跳闸回路、合闸回路是否完好。

2.根据权利要求1所述的配电自动化终端多维度状态综合监测方法，其特征在于：配电终端关键硬件状态在线监测包括配电终端CPU插件状态在线监测和配电终端三遥插件状态在线监测。

3.根据权利要求2所述的配电自动化终端多维度状态综合监测方法，其特征在于：配电终端CPU插件状态在线监测包括对重要元器件的状态监测和对终端程序的在线监测。

4.根据权利要求3所述的配电自动化终端多维度状态综合监测方法，其特征在于：重要元器件的状态监测是通过对CPU插件内部影响模拟量采集、开入采集、开出回路输出以及数据存储关键功能的重要芯片进行检测，出现异常时向配电主站告警并反应实时工况；

对终端程序的状态监测通过软件Watchdog来实现，软件Watchdog实时监测终端程序以及串行口、以太网口的运行状态，一旦程序出现异常，则对程序进行复位重启。

5.根据权利要求2所述的配电自动化终端多维度状态综合监测方法，其特征在于：配电终端三遥插件状态在线监测，通过配电终端板件监测程序实时检测遥测、遥信、遥控各功能插件处于在线状态还是掉线状态，同时遥测插件采用电压电流逆相序、反极性检测手段，检测三相电压、电流相位角顺序是否异常，并给出相应告警。

6.根据权利要求1所述的配电自动化终端多维度状态综合监测方法，其特征在于：配电终端关键硬件状态在线监测通过SMBUS串行总线与CPU进行通讯，将采集到的电流、电压和温度相关信息传送到主站状态评估系统，由评估系统根据历史数据和变化趋势作出分析判断，形成分析预判结果。