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一种智能分布式终端单体逻辑调试方法罗滨(广东电网有限责任公司汕头供电局,广东 汕头 )摘要:智能分布式馈线自动化可快速隔离故障,缩短用户停电时间,有效提高供电可靠性,但由于终端诊断逻辑比较复杂,且需要终端间快速通信及互操作,通常需要多台终端组网进行调试,调试复杂,停电时间长.对此研究一种调试方法,实现终端逻辑调试及G O O S E通信调试分开.该方法利用一个独立的通信模块实现终端间G O O S E通信,通过通信模块模拟相邻终端向调试终端发送智能分布式信息,配合终端电气量注入,模拟终端智能分布式场景.由此,智能分布式整组调试转换为多个终端的单体逻辑调试,调试灵活方便,易于解决现有的智能分布式方案中存在的调试复杂的问题,无需停电,单个终端调试时间可缩减至h.关键词:智能分布式;通信模块;单体调试中图分类号:TM D O I:/j c n k i d g j s A nI n d i v i d u a lL o g i cD e b u g g i n gM e t h o df o r I n t e l l i g e n tD i s t r i b u t e dT e r m i n a lL UOB i n(S h a n t o uP o w e rS u p p l yB u r e a uo fG u a n g d o n gP o w e rG r i dC o,L t d,S h a n t o u ,C h i n a)A b s t r a c t:I n t e l l i g e n td i s t r i b u t e df e e d e ra u t o m a t i o nc a n i s o l a t e f a u l t r a p i d l y,r e d u c e t h eu s e ro u t a g e t i m ea n d i m p r o v et h ep o w e rs u p p l yr e l i a b i l i t ye f f e c t i v e l y H o w e v e r,d u e t o t h e c o m p l e x t e r m i n a l d i a g n o s i s l o g i c a n d t h en e e d f o r f a s t c o mm u n i c a t i o na n d i n t e r o p e r a b i l i t yb e t w e e n t e r m i n a l s,m u l t i p l e t e r m i n a l s a r eu s u a l l y r e q u i r e d f o r d e b u g g i n g,w h i c h i s c o m p l e xa n dh a sa l o n gp o w e ro u t a g e t i m e I nt h i sr e g a r d,ad e b u g g i n gm e t h o dw a ss t u d i e dt os e p a r a t et e r m i n a l l o g i cd e b u g g i n ga n dG O O S Ec o mm u n i c a t i o nd e b u g g i n g T h i sm e t h o du s e das e p a r a t ec o mm u n i c a t i o nm o d u l et o i m p l e m e n tG O O S Ec o mm u n i c a t i o nb e t w e e n t e r m i n a l s T h r o u g h t h e c o mm u n i c a t i o nm o d u l e,t h e a d j a c e n t t e r m i n a lw a s s i m u l a t e d t o s e n d i n t e l l i g e n t d i s t r i b u t e d i n f o r m a t i o n t o t h ed e b u g g i n g t e r m i n a l,a n d t h e t e r m i n a l i n t e l l i g e n t d i s t r i b u t e ds c e n a r i ow a s s i m u l a t e dw i t h t h e i n j e c t i o no f t e r m i n a l e l e c t r i c a l q u a n t i t y T h e r e f o r e,t h e i n t e l l i g e n t d i s t r i b u t e dw h o l eg r o u pd e b u g g i n gw a s t r a n s f o r m e d i n t oas i n g l e l o g i c a l d e b u g g i n go fm u l t i p l e t e r m i n a l s,w h i c h i s f l e x i b l e a n dc o n v e n i e n t,e a s y t o s o l v e t h e c o m p l e xd e b u g g i n gp r o b l e m s i nt h ee x i s t i n g i n t e l l i g e n td i s t r i b u t e ds c h e m e W i t h o u tp o w e r f a i l u r e,t h ed e b u g g i n gt i m eo f as i n g l e t e r m i n a l c a nb es h o r t e n e dt oh K e yw o r d s:i n t e l l i g e n td i s t r i b u t e da u t o m a t i o n;c o mm u n i c a t i o nm o d u l e;i n d i v i d u a l t e r m i n a l t e s t基金项目:南方电网公司职工技术创新项目“一种智能分布式馈线自动化终端调试方法”(编号 KK )收稿日期:作者简介:罗滨(),高级工程师,从事配电自动化技术管理工作.智能分布式调试难点智能分布式馈线自动化可以快速自愈,通过终端之间的快速信息交互进行故障分析,迅速隔离故障并恢复非故障段供电,不依赖主站,采用面保护方式解决了常规电流保护灵敏度不够、选择性不强的缺陷,自愈成功率得到提高.但是目前智能分布式终端调试比较困难,严重影响了智能分布式的应用.()智能分布式自动化终端在发生故障时需要与其他终端通信,收集相邻终端相关信息并根据收集到的信号及自身检测故障的结果综合判断故障,故障诊断逻辑及调试比较复杂,终端间需进行频繁的互操作.现有的调试模式是整个馈线组所有终端组网进行调试,需要较大场地用于设备调试,调试复杂,调试时间长.()网架改造要求智能分布式终端重新调试,配网网架调整频繁,意味着智能分布式馈线自动化终端需要重新调试的概率较高.()已投入运行的设备重新调试只能采取现场调试方式,需要 多 个 现 场 配 合 同 步 进 行,沟 通 协 调 非 常 困难,且需要多个设备同时停电,往往存在调试时间不足的问题.简化智能分布式调试的思路及方法智能分布式终端集成G O O S E通信、数据采集及故障诊断功能是很自然的想法.目前,智能分布式馈线自动化电力自动化电工技术 终端多采用成套设备,具备三遥、故障检测分析、终端间快速通信等功能.终端过多的功能集成导致配置及调试比较复杂,特别是G O O S E通信调试、数据采集及故障诊断调试交叉在一起,是造成智能分布式调试困难的重要原因之一.智能分布式终端的功能逻辑仅与节点类型(包括首开关、分段开关、联络开关、分支开关)有关,除非节点类型发生变化外,终端的故障诊断逻辑是不会因线路拓扑的变化而变化的.如网架调整时配网自动化终端需要重新调试的原因是与其他终端的互操作内容发生了变化,其实诊断逻辑还是不变的.因此,如果配电终端只负责故障诊断逻辑而无需负责G O O S E通信,G O O S E通信功能由单独的通信模块实现,那么智能分布式调试可以分为两个部分:其一为配电终端的故障诊断逻辑测试,该逻辑与线路拓扑无关;其二为终端之间的G O O S E通信测试,该测试与配电终 端 的 故 障 诊 断 逻 辑 无 关.将 终 端 功 能 调 试 与G O O S E通信调试分开,可以大大降低配置及测试的复杂程度.本文描述了一种基于上述思路的智能分布式单体调试方法.小型化的独立通信模块通过光纤以太网实现互连,传输终端之间的智能分布式信号.同时,通信模块通过串口实现与配电终端连接,负责传输各配电终端的智能分布式信号及智能分布式通信异常的诊断,不参与故障诊断.该方法可将通信模块间的通信测试与终端的智能分布式诊断逻辑测试分开,其中终端的智能分布式诊断逻辑可由原有的整组测试简化为单体调试,从而很好地解决了现有的智能分布式方案中存在的调试复杂的问题,大大减轻了调试工作量.本文仅阐述终端的单体智能分布式逻辑调试及其方法.智能分布式终端单体逻辑调试智能分布式终端的单体调试需采集的数据包括两部分内容:终端本体感受到的电气量,包括故障时的电流、电压及开关位置等开关量;故障时终端接收到的其他终端的故障信号,该类信号为数字信号.根据以上内容,采用终端电气量注入法模拟故障时终端的电气特征,即在配电终端二次端子上通过继保仪及模拟断路器注入电流、电压等模拟量及开关分合闸位置等开关量,采用独立的小型通信模块,以报文方式向智能分布式终端输入故障时其他终端的故障信号.通过两种方式组合可以实现模拟故障时智能分布式终端诊断故障及动作的全过程.根据智能分布式策略的逻辑特点,智能分布式线路的开关类型可分为首开关、分段开关、分支开关,其中首开关及分段开关均可作为联络开关.从逻辑测试上看,在变电站开关不参与策略的情况下,分段开关接收两侧开关发来的智能分布式信号,而首开关只接收一侧开关发来的信息,判断逻辑有所不同,在本文描述中,M侧指开关左侧,N侧指开关右侧.测试时线路开关分为首开关、分段开关、分支开关三种类型,因为首开关和分段开关都可以作为联络开关,所以均应进一步测试其作为联络开关时的动作逻辑.除此之外,单体测试还应包括通信异常下的动作逻辑、对时、节点开关状态标志等信号收发的测试.智能分布式终端动作信号除发送其他终端外,还应发送配网自动化主站,因此测试时除测试终端之间的互操作报文 是 否 正 确 外,还 应 测 试 上 送 主 站 的 信 号 是 否正确.调试准备工作(现场不停电测试)()通信模块通过串口连接终端,模块设置为调试状态,以避免出现通信异常信号.()测试笔记本电脑通过测试网口接入通信模块;终端的遥控及开关分合位遥信从二次端子解开后接入模拟开关.()保护电流及电压二次端子解开后接入继保仪,测量电流回路应短接.()终端的开关分合闸位置、保护分闸出口端子及遥控分合闸端子解开并接入模拟开关.()通信模块另一串口作为开入量接入继保仪以触发继保仪向终端加载电压量及电流量.测试方法()将终端作为分段开关、首开关、分支开关分别进行测试.测试时还应测试对时、联络开关标志、智能分布式投退等信号发送/接收是否正常.()单体测试时,从测试笔记本电脑发送测试指令,测试指令发送时,触发继保仪注入故障状况下的电压、电流,m s后测试笔记本电脑通过通信模块向终端发送测试开关相邻两侧开关的智能分布式信号,以判断各种故障情况下终端逻辑是否正常,同时应核对该情况下终端发出的智能分布式信号是否正常.()测试包含了对转供线路转供容量的核算,因此故障隔离开关应发转供的容量.()终端本体故障利用继保仪对二次侧升流、升压方式进行模拟,定值配置与实际运行要求相符合.分段开关测试测试线路如图所示,分段开关为K.图分段开关测试线路根据故障点位置对分段开关动作逻辑的影响,可以分析出分段开关智能分布式动作的所有逻辑序列,测试时应完整测试所有测试项,以确保动作逻辑的正确性.测试序列见表.分段开关作为联络开关的逻辑测试序列见表.电工技术电力自动化表分段开关逻辑测试序列测试项终端接收报文终端施加模拟量、开关量终端送通信模块上行报文终端送主站报文开关动作F 故障N侧节点故障M侧节点故障双侧电压、开关合闸、相间过流相间过流无无N侧节点故障N侧节点开关拒动M侧节点故障双侧电压、开关合闸、相间过流相间过流节点故障切除节点故障切除开关分闸故障切除F 故障M侧节点故障双侧电压、开关合闸、相间过流相间过流节点故障切除节点故障切除开关分闸故障切除M侧节点故障N侧节点开关拒动双侧电压、开关合闸、相间过流相间过流节点故障切除节点故障切除开关分闸故障切除M侧节点故障双侧电压、开关合闸、相间过流、开关拒动相间过流节点开关拒动节点开关拒动拒动F 故障 M侧节点故障双侧电压、开关合闸节点故障隔离发送负荷断面数据节点故障隔离开关分闸故障隔离 M侧节点故障双侧电压、开关合闸、开关拒动节点开关拒动节点开关拒动拒动 M侧节点故障 M侧节点开关拒动双侧电压、开关合闸节点故障隔离发送负荷断面数据节点故障隔离开关分闸故障隔离F 故障无双侧电压、开关合闸无无无 M侧节点开关拒动双侧电压、开关合闸节点故障隔离发送负荷断面数据节点故障隔离开关分闸故障隔离表分段开关作为联络开关逻辑测试序列测试项终端接收报文终端施加模拟量、开关量终端送通信模块上行报文终端送主站报文开关动作F 故障两侧剩余负荷电流;M侧节点故障隔离成功;M侧负荷断面数据双侧电压,开关分闸转供电成功转供电成功开关合闸合闸(转供电)F 故障,K 拒动M侧节点故障隔离成功;M侧负荷断面数据双侧电压,开关分闸开关拒动开关拒动保持分闸F 故障,M侧开关拒动M侧节点开关拒跳;M侧负荷断面数据双侧电压,开关分闸保持分闸(故障隔离)F 故障M侧节点故障M侧节点故障双侧电压,开关分闸F 故障N侧节点故障双侧电压,开关分闸保持分闸(故障隔离)F 故障两侧剩余负荷电流;N侧节点故障隔离成功;M侧负荷断面数据双侧电压,开关分闸转供电成功开关合闸转供电成功;开关合闸(续表)测试项终端接收报文终端施加模拟量、开关量终端送通信模块上行报文终端送主站报文开关动作F 故障N侧节点故障隔离成功;N侧负荷断面数据双侧电压,开关分闸无无保持分闸N侧节点开关拒跳双侧电压,开关分闸联络开关标志返回保持分闸(故障隔离)负荷满足转供条件测试首开关剩余负荷电流;N侧节点故障隔离成功;负荷断面电流当负荷满足条件并转供时发“转供电成功”“开关合闸”;当负荷不满足转供条件时,发“转供电失败”当负荷满足转供条件时合闸;当负荷不满足转供条件时无动作 首开关测试测试线路如图所示,首开关为K.相比分段开关,首开关具有以下特点:只接收一侧的开关动作信号,另一侧无开关;为确保转供电时转供线路不至于过载运行,馈线组的所有首开关应定期向联络开关发送“首开关剩余负荷电流”,因此应测试该数据是否正确发送.根据以上特点,通信模块下行终端的报文和终端上行通信模块的报文均有所调整.图首开关测试线路结语本文提出基于独立通信模块的智能分布式单体调试方法,将复杂的智能分布式终端整组调试分解为G O O S E通信调试及终端的智能分布式逻辑调试.利用测试笔记本电脑,通过通信模块向终端发送相邻终端的智能分布式信号及遥测量来模拟各种故障情况下智能分布式终端接收到相邻终端的信息,从而将原有的整体调试方式简化为单个终端的单体调试方式.本文以分段开关测试为例,细化分解了各种故障情况下通过通信模块下发终端相邻开关的故障信息,结合继保仪向终端施加故障电流及电压,该情况下终端应有预想的开关动作及预想的信号发送至通信模块.如果测试结果符合预想,那么可以认为终端的配置及动作逻辑是正确的.该单体测试方式已在实际工程案例中得到应用,可对线路上的各个智能分布式终端进行逐个测试,测试时无需停电,仅需解除部分电压及保护电流接线端子并接入继保仪、模拟断路器,每个终端的测试时间约为h,大大地简化了调试的难度及复杂程度,使得智能分布式自愈的大规模推广应用成为可能.参考文献 韩博文,宋旭东,陈小军,等 R T L A B的智能分布式自动化(下转第 页)电力自动化电工技术 图L M 芯片内部结构 使用C P L D精准控制上电时序复杂可编程逻辑器件C P L D属于大规模集成电路范围,适合控制密集型数字型数字系统设计,其时延控制方便.C P L D是目前集成电路中发展最快的器件之一,具有编程灵活、集成度高、体积小、功耗低、可靠性高、灵活性强等特点.C P L D用户可通过硬件编程语言V e r i l o g/VH D L轻松实现各种逻辑控制以及精准的时序控制.使用C P L D控制系统上电时序如图所示.C P L D属于可编程器件,它实现了硬件设计的软件化,在不改变硬件的前提下可轻松改变上电时序逻辑,在设计、调试和后期改板增加功能时都极为方便.另外,C P L D众多的I O口可同时控制多达数十个电压轨,为大型复杂系统上电时序提供了有力保障.但是使用C P L D设计上电时序必须为C P L D提供电源,这就需要在系统设计时提前单独提供一路 V的电压给C P L D使用,这会增加设计的复杂度和硬件成本.结语上电时序作为系统稳定运行的大门,在多电源系统设图使用C P L D控制系统上电时序计中需要着重考虑.本文讨论了多电源系统板件上电时序的种方法和控制使能引脚的构建,这些方法各有优缺点,已经成功应用在实际系统设计中.在电子控制系统设计中,可根据实际情况选择其中一种或者多种组合等方式进行系统上电时序设计.参考文献 沈文斌嵌入式硬件系统设计与开发实例详解M北京:电子工业出版社,张占松,蔡萱三开关电源的原理与设计M北京:电子工业出版社,余海生一种开关电源的时序控制电路设计J微电子学,():纪斌 X i l i n xF P G A上 电 时 序 分 析 与 设 计 J电 讯 技 术,():应建华,戴显峰一种多功能的微处理器电源监控芯片的设计J通信电源技术,():T I M HE GA R T Y P o w e rs u p p l yd e s i g nt e c h n i q u e sf o rF P GA sJ E l e c t r i c a lD e s i g nN e w s:T h eM a g a z i n eo ft h eE l e c t r o n i c s I n d u s t r y,():(上接第 页)终端互操作闭环仿真测试策略J云南电力技术,():周建华,朱卫平,孙健,等基于灵活组网的智能配电自动化检测系统J电力系统自动化,():李兆拓,杨波,胡凯帆,等智能分布式馈线自动化系统在多联络配电网中的应用研究J电气应用,():曹云东,刘锐,侯春光基于G O O S E的智能分布式F A故障自愈研究J电器与能效管理技术,():凌万水,刘东,陆一鸣,等基于I E C 的智能分布式馈线自动化模型J电力系统自动化,():黄世远,杨如辉,郭谋发,等配电网自动化通信规约转换器的设计J电气技术,():刘刚,王秀茹,黄进,等配电网自动化信息在不同传输协议下的性能分析J电测与仪表,():唐成虹,杨志宏,宋斌,等有源配电网的智能分布式馈线自动化实现方法J电力系统自动化,():电工技术电力自动化