[摘 要]本文对配网自动化系统中的常见问题作了详细分析。结合扬州地区配网自动化工程的技术经验，提出了解决问题的措施和方法。涵盖了配网自动化多方面的问题。具有一定的普遍性，对保证配网自动化系统的正常运行具有重要意义。

[关键词] 配网自动化 工程经验 普遍性 解决方法

0引言
    配网自动化系统为城市配电网的运行监测、故障快速定位、故障隔离和网络重构提供了有力的保障。但这必须建立在一个优质运行的系统基础之上。配网自动化系统一般由主站+子站+终端网络的模式组成，由于主站和子站大都由工控机系统组成，运行条件较好，运行中一般不会出现故障，因此系统的不稳定因素多数出现在终端及通讯网络系统中，对系统的优化处理及缺陷消除也主要在终端网络系统中展开：通信中隐藏的缺陷必须尽快消除；传统的单串口通信方式随着配网自动化的建设不再适用于日益庞大的系统，需要进行改造；不理想的数据曲线要尽可能使之平滑；PT常见故障的检测方法；485总线应注意的问题。本文结合扬州配网自动化四年多来的运行经验，对上述常见问题进行了分析，并给出了相应的解决办法。

    1配网自动化的要求
    配网自动化系统是一个设备多，分工明确，配合紧密的复杂网络。随着自动化程度的提高，运行经验的不断积累，要求配网自动化系统具备以下特点：
    可靠性高。可靠性包括通信网络的可靠、配电设备的可靠和采集得到的数据可靠。只有一个可靠的系统才能保证故障得到快速的定位和隔离。
    安全性高。安全性包括设备的安全性和数据的安全性。配网上采用的是总线结构的通讯，当某个点的设备故障时，备用通道必须迅速切换。
    实时性高。有些数据的实时性要求高(如开关变位，故障电流等)，必须要在第一时间内送到控制中心。
    操作性好。操作方法简单实用，避免对安全运行带来影响，避免停电。
    经济性好。配网自动化系统面广量大，单个设备价格的提高必然使整个工程的造价大幅提升。因此配网改造时需要选择性价比好的产品。
    对配网中出现问题的解决也正是对照上述要求来进行的。

    2配网自动化系统的常见问题分析和对策
    2．1 光纤的连接方法和可能隐藏的缺陷
    光纤传输质量稳定，可靠性高，抗干扰能力强，能够自愈，支持多种带宽、多种业务、多种组网结构的通信，是目前配网自动化终端数据传输的首选。但由于受电力网拓扑结构的限制，现有的配网自动化光纤通信网多以链网为主，我们一般采取使用同一根光缆的另外两芯作为自愈的回路形成双纤环网，如图1，数据传递方向为1→2→3→4→5→6→1(逆时针)，备用方向为1→6→5→4→3→2→1(顺时针)。

    这样的连接方式当光缆线路过长时，由于受光缆接头及直联法兰盘的影响，1,6两点之间因光衰耗太大而中断，无备用方向，光端机两个光口中的一个光口会告警。这时我们一般采取“跳接”的方式使系统实现自愈环网，如图2，数据传递方向为1→3→5→6→4→2→1，备用方向为1→2→4→6→5→3→1。
    因为光缆链网结构在网络的安全性上较差，如果中间的光纤路由出现故障，系统的一部分通信就会出现中断，必须加紧检修。另外这样的连接方式可能会因为光纤线路的调整而存在被疏忽的缺陷。例如，如图3，当我们对配电网进行调整而去除4#站时，我们用光纤接续盒将4#站的光纤连接起来，理想情况下数据传递方向为1→3→5→6→2→1，备用方向为1→2→6→5→3→1。但如果此时2- 6间光纤线路衰耗过大，此时光纤就不能自愈，数据的流动方向会变为1→3→5→6→5→3→1和1→2→1两个方向，无备用方向。虽然数据传输没有受到影响，但网络的安全性大大降低。此时2、6站的光端机会告警，但往往因为工作不涉及到3、5站没有人去检查，子站的光端机因为两个光口收发正常又没有告警，加上数据传输又没有受到影响，这样的缺陷会被疏忽。当某个设备出现故障时(如3#光端机故障)，有的数据传输将中断(如5,6站中断)。检查的方法是：方法一，检查2、6站的光端机是否有光口告警，如果有告警，则需对光纤网络进行调整；方法二，在子站分别断开光端机的两个光口对自愈进行检查，如发现有配电终端的数据没有传送上来，则需对光纤网络进行调整。调整后的网络如图4，数据传递方向为1→3→6→5→2→1，备用方向为1→2→5→6→3→1。扬州城区配网自动化中，在改造文汇南路的终端时就遇到类似的问题。

    2改单串口的光端机为基于虚拟总线技术的多路数据传输光端机
    传统的网络模型是将数据光端机ODT组成光纤环网以连接FTU，然后通过FTU的通讯口与TTU或集中器相连，形成ODT-FTU-TTU串行转发数据的树状网络结构。FTU连接数据光端机的RS232口，TTU与集中器组成的RS485串行通信网与就近的FTU相连，数据通过FTU转发。这里的FTU不进行数据解包工作，仅作为数据传输的通道。如图5。

    这样的通信方式弊端是很明显的：网络复杂，单个设备的故障（如FTU）就可能影响总线上数据的传输，而且轮询的时间较长，数据的实时性得不到保障。而基于虚拟总线技术的数据光端机，将一根光纤虚拟成几路不同总线的结构，FTU、TTU、集中器等数据可独占一根总线，利用数据流方向识别技术，使网络结构更趋合理，充分提高了光纤的利用率。如图6。

图6

    扬州配网一期工程网络共18个节点（16个FTU节点，1个开闭所节点，1个双桥变子站节点），组成一个双向环。工程只涉及到8个TTU，就近连接于新城花园FTU处，采用的是ODT-FTU-TTU结构，Polling轮询的通信规约。子站通信软件将每个节点数据轮询一遍大约需要30秒。开关量变位由终端传到子站小于4秒。整个故障诊断、隔离恢复时间小于60秒。尽管TTU数量少，我们在做DA试验时发现，如果将TTU数据屏蔽掉，整个故障诊断、隔离、恢复时间减少了3～6秒。另外在通信系统联调时，各厂家设备间接口调试花费的时间比较长。
    扬州配网二期工程涉及42个网络节点（2个开闭所节点，2个环网柜节点，37个FTU节点和1个施井变子站），261台TTU，组成2个双向环。在每个节点处安装一个具有5条虚拟总线的ODT（1条以太网总线，4条484总线）。对于FTU、环网柜及开闭所层，为满足其快速响应的要求，我们采用光纤以太网结构，连接ODT的以太网总线口。对于TTU和集抄系统，我们用双绞线将其串连后分别接于485总线。
    扬州配网二期工程涉及到的TTU数量比较大，如果采用传统的组网方式，整个网络的负载太重，数据刷新速度较慢。采用虚拟总线技术，可使各方面性能指标都得到全面的提高。42个网络节点刷新一遍大约需要5秒。开关量变位传送到子站小于3秒，整个故障诊断、隔离恢复时间小于30秒。[1]

    2．3巧改终端电流互感器绕线，电流曲线变平滑
    当我们分析配网上的数据时，有时会发现电流曲线很“难看”，如图7。这是因为终端设备为了保证设备的采样精度，在采样软件内设置了一个“门槛值”，当采样值小于“门槛值”时，采样值被置零，“难看”的部分就是数据为零的部分。我们可以用提高采样数值的方法使曲线变得平滑。如用更换小一点的CT，提高CT二次输出电流的方法需要停电，太费事。效率较高的一个方法是：增加终端设备内电流互感器的一次绕线匝数。分析公式 V=I1*(N1/N2)*R，其中V 为终端采样电平，I1为终端电流互感器一次电流，N1、 N2为一次，二次线圈的匝数，R为运放电阻， V和N1成正比，增加N1可以提高采样值数值。图7就是扬州供电公司潘桥路开关的电流曲线。该开关CT变比为600/5，FTU选用淄博科汇的PZK-100终端，“门槛值”为80毫安。当输入终端的电流小于80毫安，即电网一次电流小于9.6安培时，电流测量值为零。我们将终端设备内电流互感器的一次绕线匝数由一圈改为两圈后，当电网一次电流小于4.9安培时，电流测量值为零。得到的电流曲线如图8。
    2．4 PT故障的检测方法
    配网上使用的是一次绕组带有熔断器保护的V型接线电压互感器。以扬州供电公司使用的大连北方互感器厂生产的JSZVR-10W型电压互感器为例，如图9，此种互感器除二次输出100V电压供测量使用外，还带有220V电压端子供给操作机构作电源。其中 F为高压熔丝，1a，1b1，1b2,1c为100V电压端子，1b1，1b2,同时接地。2a、2b1，2c 、2b2为220V电压端子。所见故障有三种：（1）电压相序错。如果从主站发现电流、电压数据正常而有功功率很小（或者功率因素很低），就可以判断电压或电流相序接错了。因为B相接地，所以只要用相位表测量CA、AB之间的相位不是120°就可以认定A、C相电压接反了。如果电压相位正常，再检查A、C相电流的相位。（2）高压熔丝熔断。一相高压熔丝熔断会造成三个线电压中的一个接近于零，另外两个接近100V。以扬州供电公司沙北开闭所A相高压熔丝熔断为例：Uab=22.5V；Ubc=100.2V；Uca=91.2V。若两相高压熔丝熔断则三个线电压全为零（如果有220V输出电压端子，可以通过测量220V输出电压更容易得出故障相）。（3）互感器二次绕组接地错。在现场安装电压互感器时，施工人员疏忽大意有时会将PT二次绕组接地搞错。以扬州供电公司东方开闭所为例：安装人员将1b1,1b2接地错接成2b1,1b2接地，造成遥测数据全部错误。现场测得数据如下：Uab=103.3V；Ubc=51.6V；Uca=42.2V。需要停电对接地线进行调整。

    2.5 485总线应注意的问题
    RS-485总线具有传输距离长、抗干扰性能好、支持点对多点通讯的特点，是配网上TTU数据传输的理想通道。它采用差分传输方式，使用一对双绞线：一线定义为A，另一线定义为B。通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V，表示信号“1”，负电平在-2～-6V，表示信号“0”。接收端通过双绞线将A、A与B、B对应相连，当在收端A、B之间有大于+200mV的电平时，输出电平“1”；小于-200mV时，输出电平“0”。但一个真正可靠的RS-485网络还有赖于合理的应用：
    1．网络拓扑采用总线型结构，不支持环形或星形网络。一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。
    2．RS-485总线始端和末端各应接匹配电阻。大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω，在RS-485网络中取120Ω作为匹配电阻。
    3．RS-485总线必须接地。接地处理不当往往会导致设备不能稳定工作甚至危及系统安全。尤其在工作环境比较恶劣和传输距离较远的情况下，对于接地的要求更为严格。否则接口损坏率较高。我们可以利用屏蔽双绞线的屏蔽层进行接地。
    4．在数据传输正确的情况下，应当尽可能地降低波特率。随着波特率的提高，数据传输的正确性随距离增长呈下降趋势。所以在传输速度允许的情况下，应当尽可能地降低波特率。另外，进一步完善网络结构也会提高数据的传输速率。
    5．总线长度尽可能短。线路越长，干扰越大。
    RS-485是一种低成本、易操作的通信系统。但是设备之间互相牵制，稳定性弱，通常一个节点出现故障会导致整个系统瘫痪，需要耐心判断。在系统设计之初就应有总体规划：合理的网络布局，周全的保护措施，易于调试检修等。

    结论
    对配网自动化系统进行合理的配置和及时周到的维护，保证系统安全运行，使系统发挥应有的作用，这是配网自动化近年来研究的重要课题。因此在系统的日常维护中仔细分析数据、及时发现缺陷和认真研究解决缺陷就显得非常重要。本文作者针对工程中实际工作经验分析研究了具有典型意义的几个问题及解决方案，供电力系统中从事配网自动化的专家和同仁参考，起到抛砖引玉的作用。

参考文献
    丁国光，刘庆秀，姚霞（Ding Guoguang,Liu Qingxiu,Yaoxia）,基于光纤虚拟总线技术的数据光端机在配电自动化系统中的应用（Application of Data optical terminal Based On Dummy Bus Technology In Distribution Automation）,电力系统自动化（Automation of Electric Power Systems）,2004,28(9),81~83.

作者简