CN110048507A - 一种配电自动化系统的自动巡检方法及系统 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种配电自动化系统的自动巡检系统，包括自动检测终端、通讯链路和自动巡检主控单元；自动检测终端与配电自动化终端连接用于实现配电网一次设备的数据采集和控制执行动作信号的采集；自动巡检主控单元分别与自动检测终端和配电自动化主站通过通讯链路连接。通过在每个配电自动化终端设备上设置自动检测终端，并传输至自动巡检主控单元，将数据与从配电自动化主站采集的数据进行综合分析，生成影响配电自动化系统安全运行的运行关键指标数据，并根据指标数据生成故障报警信号，实现配电自动化系统的故障的准确定位和提前维修，提高了配电自动化系统运行的安全性和稳定性。

Description

一种配电自动化系统的自动巡检方法及系统

技术领域

本公开涉及智能配电相关技术领域，具体的说，是涉及一种配电自动化系统的自动巡检方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

配电自动化系统(DAS)是一种可以使配电企业在远方以实时方式监视、协调和操作配电设备的自动化系统；其内容包括配电网数据采集与监视(SCADA系统)、配电地理信息系统(GIS)和需求侧管理(DSM)几个部分。

配电自动化系统对电网设备的安全稳定运行起着至关重要的作用，配网自动化系统一般由下列部分组成：配电自动化主站、配电子站、配电自动化终端和通信网络；配电自动化主站对配电网设备的运行情况监控和进行配网管理操作，完成与地调EMS、生产管理PMS等其他系统的信息交互，实现数据共享和应用集成，结合配电网调度及运行规划的实际需求，完善和扩展相关高级应用功能。配电子站作为配电自动化系统的中转层，连接配电自动化主站和配电自动化终端。配电自动化终端具备针对环网单元、柱上断路器、线路监测点等一次设备的数据采集和控制功能外，还具备分布式故障处理逻辑，实现故障的快速隔离及自愈。配网自动化系统的硬件及软件构成较为复杂，硬件方面系统本身包括服务器，工作站，交换机，路由器，软件方面系统包含多种操作系统及数据库，设备一经投运就会运行很多年，极易出现软硬件故障。

目前情况大多是设备或者是程序出现问题再去查找故障点，而无法主动发现设备可能存在的故障隐患，无法根据设备的运行状态提前进行检修。因此需要耗费大量的时间与精力，严重的还会耽误现场电气设备的正常监控与操作，给电网的运行带来了安全隐患。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种配电自动化系统的自动巡检方法及系统，通过在每个配电自动化终端设备上设置自动检测终端，并传输至自动巡检主控单元，将数据与从配电自动化主站采集的数据进行综合分析，生成影响配电自动化系统安全运行的运行关键指标数据，并根据指标数据生成故障报警信号，实现配电自动化系统的故障的准确定位和提前维修，提高了配电自动化系统运行的安全性和稳定性。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种配电自动化系统的自动巡检系统，包括自动检测终端、通讯链路和自动巡检主控单元；自动检测终端与配电自动化终端连接用于实现配电网一次设备的数据采集和控制执行动作信号的采集；自动巡检主控单元分别与自动检测终端和配电自动化主站通过通讯链路连接；自动巡检主控单元分别接收自动检测终端和配电自动化主站的现场电气设备和线路的运行数据，通过将自动检测终端采集的数据和配电自动化主站传输的数据进行比较分析进行故障的判断。

进一步的，自动检测终端包括数据采集单元、第一无线通信模块、报警模块和第一控制器，所述第一控制器与采集单元、第一无线通信模块和报警模块分别连接；数据采集模块用于与配电自动化终端连接，采集配电现场的电气设备和线路的数据；第一控制器根据采集的数据生成相应的报警信息，通过报警模块报警，报警模块将生成的报警信息传输至自动巡检主控单元或者移动终端。

进一步的，所述第一无线通信模块为3G、4G、GSM或LoRa无线通信模块。

进一步的，所述自动巡检主控单元包括主站数据采集模块、现场数据采集模块、数据分析服务器、第二无线通信模块和第二报警模块；所述数据分析服务器分别与主站数据采集模块、现场数据采集模块、第二无线通信模块和第二报警模块连接；

所述主站数据采集模块与配电自动化主站连接用于采集主站数据；现场数据采集模块用于与自动检测终端连接用于采集电网运行数据。

进一步的，所述主站数据包括主站运行数据、配电自动化系统的运行指标数据和主站接收的现场电气设备和线路的运行数据。

基于上述的一种配电自动化系统的自动巡检系统的巡检方法，包括如下步骤：

步骤1、确定的关键指标，获得与关键指标对应的系统运行关键数据；

步骤2、分别接收自动检测终端和配电自动化主站传输的配电自动化系统运行关键数据，并计算生成相应的关键指标的计算值；

采集配电自动化主站的主站数据，所述主站数据包括关键指标采集值；

步骤3、将采集的关键指标采集值、关键指标的计算值进行比较分析，确定故障发生在配电自动化系统的具体位置，并发送相应的巡检结果。

进一步的，步骤3中确定故障发生在配电自动化系统的位置包括配电子站及通讯网络、配电自动化主站和配电自动化终端。

进一步的，确定故障发生在配电自动化系统的配电自动化主站的方法具体为：判断配电自动化主站的各主机的CPU负荷率、网络负荷率、内存使用情况、进程启动/停止状态监控、进程的CPU负荷率、进程内存是否出现异常，当出现异常，则确定配电自动化主站出现故障。

进一步的，确定故障发生在配电自动化系统的配电子站及通讯网络的方法具体为：

统计配电子站设备的通信中断次数和中断时间；

统计数据的丢包率；

统计配电子站设备通信时的最大延迟时间；

上述通信中断次数和中断时间、丢包率、最大延迟时间中只要有一项出现了异常，判定配电子站及通讯网络出现故障。

进一步的，确定故障发生在配电自动化系统的配电自动化终端的方法具体为：

当检测到配电自动化终端接收了设备控制指令数据，未检测到电网中的相应电气设备的动作，判定配电自动化终端的遥控执行单元故障；

当检测到相应的电气设备动作，采集的现场电气设备和线路的运行数据与相应电气设备动作不匹配，判定配电自动化终端的数据采集单元故障。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

(1)本公开通过在每个配电自动化终端设备上设置自动检测终端，并传输至自动巡检主控单元，将数据与从配电自动化主站采集的数据进行综合分析，生成影响配电自动化系统安全运行的运行关键指标数据，并根据指标数据生成故障报警信号，实现故障的准确定位和提前维修，提高了配电自动化系统运行的安全性和稳定性。

(2)本公开通过两种渠道采集数据，提高了系统采集数据的准确性，并且通过采集数据的直接对比可以获得配电自动化系统遥测、遥信和遥控指标测定，一方面直接比较数据判断方法简单直观，另一方面两种渠道提高了自动巡检的可靠性。

(3)本公开将设备故障检修转变为提前进行故障诊断，在故障产生影响之前对设备进行维护和检修，消除了故障引起的配电事故和经济损失，大大提高了配电自动化系统的运行可靠性，减轻了设备故障对电网的影响。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1是根据一个或多个实施方式的系统的框图；

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1所示，一种配电自动化系统的自动巡检系统，包括自动检测终端、通讯链路和自动巡检主控单元；将自动检测终端与配电自动化终端连接用于对环网单元、柱上断路器、线路监测点等一次设备的数据采集和控制执行动作信号的采集；通讯链路用于建立自动巡检主控单元与自动检测终端、配电自动化主站的通信连接；自动巡检主控单元分别与自动检测终端和配电自动化主站通过通讯链路连接。自动巡检主控单元分别接收自动检测终端和配电自动化主站的现场电气设备和线路的运行数据，通过将自动检测终端采集的数据和配电自动化主站传输的数据进行比较分析进行故障的判断。

配电自动化终端用于采集自动化系统所属的多回路的线路电压、线路电流、零序电流、设备状态等运行及故障信息监测数据，并且执行由配电自动化主站下发的控制指令，从而控制依次设备的动作，完成自动化配电。配电自动化主站通过SDH(SynchronousDigital Hierarchy，同步数字系列)光纤骨干网连接的若干配电子站、配电子站通过光纤环网连接若干配电自动化终端。通过设置在终端的交换机和配电子站的交换机和路由器将数据由配电自动化终端传输至配电自动化主站。

本公开设置自动检测终端与配电自动化终端连接，将配电自动化终端的数据采集，直接将数据通过通讯链路传输至自动巡检主控单元，自动巡检主控单元同时又采集了配电自动化终端通过配电自动化网路传输至配电自动化主站的运行数据，通过比较分析可以得出数据的差异性，从而就能够检测配电自动化配电子站和通讯网络是否出现了故障；从而实现配电自动化系统的配电子站和通信网络的故障排查并维修。

本实施例自动检测终端包括数据采集单元、第一无线通信模块、报警模块和第一控制器，所述第一控制器与采集单元、第一无线通信模块和报警模块分别连接。数据采集模块用于与配电自动化终端连接，直接采集配电现场的电气设备和线路的数据，包括线路电压、线路电流、零序电流和设备状态。自动检测终端的采集单元采集的电气设备和线路的数据如果出现异常，第一控制器根据采集的数据生成相应的报警信息，通过报警模块报警，报警模块可以将生成相应的报警信息并传输至自动巡检主控单元或者移动终端。所述移动终端可以包括管理人员和运维人员的手机或者电脑。

自动巡检主控单元包括主站数据采集模块、现场数据采集模块、数据分析服务器、第二无线通信模块和第二报警模块；所述数据分析服务器分别与主站数据采集模块、现场数据采集模块、第二无线通信模块和第二报警模块连接。所述主站数据采集模块与配电自动化主站连接用于采集主站数据，所述主站数据主站运行数据、配电自动化系统的运行指标数据和主站接收的现场电气设备和线路的运行数据；现场数据采集模块用于与自动检测终端连接用于采集电网运行数据，所述电网运行数据包括现场电气设备和线路的运行数据。所述第一无线通信模块和第二无线通信模块可以为3G、4G、GSM或LoRa无线通信模块。

主站运行数据包括配电自动化主站的各主机的CPU负荷率、网络负荷率、内存使用情况、进程启动/停止状态监控、进程的CPU负荷率、进程内存等。

现场电气设备和线路的运行数据包括线路电压、线路电流、零序电流和电气设备状态，所述电气设备包括变压器、配电柜等。

配电自动化系统的运行指标数据包括:主站运行指标、配电终端运行指标和通信网络运行指标。主站运行指标包括:主站在线率、遥控使用率、遥信动作正确率、馈线自动化成功率、遥控正确率、数据完整性。所述数据完整性可以为：数据完整性＝信息化配电线路数量/配电线路总数。配电终端运行指标包括：配电终端在线率、遥控执行正确率、遥测采集正确率。通信网络运行指标包括传输丢包率和通道误码率。

配电终端的运行指标可以通过现场数据采集模块采集的数据结合主站数据采集模块采集的数据进行计算，可以生成遥测采集正确率计算值和遥控执行正确率计算值，遥测采集正确率计算值可以通过自动检测终端测量的线路电压、线路电流、零序电流和电气设备状态和从配电自动化主站采集的数据进行比较，如果相同为遥测采集正确信息，如果不同为遥测采集异常信息，遥测采集正确率计算值＝遥测采集正确信息/(遥测采集异常信息+遥测采集正确信息)，可以设定遥测采集正确率阈值，当小于设定的阈值进行报警。遥测采集正确率计算值和从主站直接采集的遥测采集正确率比较，如果相同，说明主站系统软件对于遥测数据采集正确率计算模块工作正常。遥控执行正确率计算值可以通过自动检测终端测量的电气设备状态和从配电自动化主站采集的遥控数据进行比较，遥控数据包括对电气设备的遥控指令，遥控执行正确率＝符合遥控指令的设备动作次数/遥控指令总数。

通讯链路可以包括串口方式和网络方式的有线链路和设置无线网关形成的无线链路。

基于上述巡检系统本公开还公开了一种配电自动化系统的自动巡检方法，包括如下步骤：

步骤1、确定的关键指标，获得与关键指标对应的系统运行关键数据；

步骤2、分别接收自动检测终端和配电自动化主站传输的配电自动化系统运行关键数据，并计算生成相应的关键指标的计算值；

采集配电自动化主站的主站数据，所述主站数据包括关键指标采集值；

步骤3、将采集的关键指标采集值、关键指标的计算值进行比较分析，确定故障发生在配电自动化系统的具体位置，并发送相应的巡检结果。

步骤3中确定故障发生在配电自动化系统的位置包括配电自动化主站、配电子站及通讯网络、配电自动化终端。

将采集的关键指标采集值、关键指标的计算值进行比较分析，确定故障发生在配电自动化系统的配电自动化主站的方法具体为：判断配电自动化主站的各主机的CPU负荷率、网络负荷率、内存使用情况、进程启动/停止状态监控、进程的CPU负荷率、进程内存是否出现异常，当出现异常，则确定配电自动化主站出现故障。

将采集的关键指标采集值、关键指标的计算值进行比较分析，确定故障发生在配电自动化系统的配电子站及通讯网络的方法具体为：

统计配电子站设备的通信中断次数和中断时间；

统计数据的丢包率；

统计配电子站设备通信时的最大延迟时间；

上述通信中断次数和中断时间、丢包率、最大延迟时间中只要有一项出现了异常，判定出现故障。

将采集的关键指标采集值、关键指标的计算值进行比较分析，确定故障发生在配电自动化系统的配电自动化终端的方法具体为：

当检测到配电自动化终端接收了设备控制指令数据，未检测到电网中的相应电气设备的动作，判定配电自动化终端的遥控执行单元故障；

当检测到相应的电气设备动作，采集的现场电气设备和线路的运行数据与相应电气设备动作不匹配，判定配电自动化终端的数据采集单元故障。

所述步骤1确定关键指标的方法为：根据配电自动化系统运行历史数据确定影响配电自动化系统安全运行的关键指标；可以通过统计在配电自动化系统故障时所检测到的运行指标的出现异常的次数确定关键指标，可以设定出现异常的次数的阈值进行，当超过了设定的阈值确定此运行指标是影响配电自动化系统运行的关键指标。通过统计分析配电自动化系统运行历史数据确定的关键指标包括：主站在线率、遥控使用率、遥信动作正确率、馈线自动化成功率、遥控正确率、数据完整性、传输丢包率和通道误码率、配电终端在线率、遥控执行正确率和遥测采集正确率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种配电自动化系统的自动巡检系统，其特征是：包括自动检测终端、通讯链路和自动巡检主控单元；自动检测终端与配电自动化终端连接用于实现配电网一次设备的数据采集和控制执行动作信号的采集；自动巡检主控单元分别与自动检测终端和配电自动化主站通过通讯链路连接；

自动巡检主控单元分别接收自动检测终端和配电自动化主站的现场电气设备和线路的运行数据，通过将自动检测终端采集的数据和配电自动化主站传输的数据进行比较分析进行故障的判断。

2.如权利要求1所述的一种配电自动化系统的自动巡检系统，其特征是：自动检测终端包括数据采集单元、第一无线通信模块、报警模块和第一控制器，所述第一控制器与采集单元、第一无线通信模块和报警模块分别连接；数据采集模块用于与配电自动化终端连接，采集配电现场的电气设备和线路的数据；第一控制器根据采集的数据生成相应的报警信息，通过报警模块报警，报警模块将生成的报警信息传输至自动巡检主控单元或者移动终端。

3.如权利要求2所述的一种配电自动化系统的自动巡检系统，其特征是：所述第一无线通信模块为3G、4G、GSM或LoRa无线通信模块。

4.如权利要求1所述的一种配电自动化系统的自动巡检系统，其特征是：所述自动巡检主控单元包括主站数据采集模块、现场数据采集模块、数据分析服务器、第二无线通信模块和第二报警模块；所述数据分析服务器分别与主站数据采集模块、现场数据采集模块、第二无线通信模块和第二报警模块连接；

所述主站数据采集模块与配电自动化主站连接用于采集主站数据；现场数据采集模块用于与自动检测终端连接用于采集电网运行数据。

5.如权利要求4所述的一种配电自动化系统的自动巡检系统，其特征是：所述主站数据包括主站运行数据、配电自动化系统的运行指标数据和主站接收的现场电气设备和线路的运行数据。

6.基于权利要求1-5任一项所述的一种配电自动化系统的自动巡检系统的巡检方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤1、确定故障判断的关键指标，获得与关键指标对应的系统运行关键数据；

步骤2、分别接收自动检测终端和配电自动化主站传输的配电自动化系统运行关键数据，并计算生成相应的关键指标的计算值；

采集配电自动化主站的主站数据，所述主站数据包括关键指标采集值；

步骤3、将采集的关键指标采集值、关键指标的计算值进行比较分析，确定故障发生在配电自动化系统的具体位置，并发送相应的巡检结果。

7.如权利要求6所述的巡检方法，其特征是：步骤3中确定故障发生在配电自动化系统的位置包括配电子站及通讯网络、配电自动化主站和配电自动化终端。

8.如权利要求7所述的巡检方法，其特征是：确定故障发生在配电自动化系统的配电自动化主站的方法具体为：判断配电自动化主站的各主机的CPU负荷率、网络负荷率、内存使用情况、进程启动/停止状态监控、进程的CPU负荷率、进程内存是否出现异常，当出现异常，则确定配电自动化主站出现故障。

9.如权利要求7所述的巡检方法，其特征是：确定故障发生在配电自动化系统的配电子站及通讯网络的方法具体为：

统计配电子站设备的通信中断次数和中断时间；

统计数据的丢包率；

统计配电子站设备通信时的最大延迟时间；

上述通信中断次数和中断时间、丢包率、最大延迟时间中只要有一项出现了异常，判定配电子站及通讯网络出现故障。

10.如权利要求7所述的巡检方法，其特征是：确定故障发生在配电自动化系统的配电自动化终端的方法具体为：

当检测到配电自动化终端接收了设备控制指令数据，未检测到电网中的相应电气设备的动作，判定配电自动化终端的遥控执行单元故障；

当检测到相应的电气设备动作，采集的现场电气设备和线路的运行数据与相应电气设备动作不匹配，判定配电自动化终端的数据采集单元故障。