（云南电力技术有限责任公司，云南昆明 650217）
摘要：为了进一步提升配电自动化系统故障处理性能的测试方法，提出了一种基于4G组网的就地型馈线自动化测试方法。阐述了4G组网测试法的基本结构、测试原理及测试流程，为现场测试提供了一种高效、可靠的测试手段。
关键词：馈线自动化；4G组网；测试
1.前言
目前，云南电网配电自动化功能已具备基本的现场测试能力，在测试方面也取得了一些成就，但随着配电自动化的推广和深入，馈线自动化现场测试也碰到一些新问题：
（1）受制于通道建设、调试同步性差、通信联调配合难、通信设备无电源等问题，在线路送电前，无法开展全线测试，DＡ的核心功能往往无法投入运行，而在线路送电后，开展全线停电测试则更为困难。
（2）现场还不具备联网的条件，需搭建临时通信通道。这就使得开展实际现场测试时，需要频繁地沟通、协调、拆／接线，不仅耗费大量的人力、物力，而且测试效率也非常低，无法实现真实可信的测试效果。
（3）不具备联网的现场，采用预置测试方法，无法实现实时动态仿真，且测试过程不可视。
（4）目前的通信网络完全满足通信的可靠性、实时性与双向性等需求。但是现场测试时将测试系统接入配电自动化运行网络会带来一定的安全隐患，测试系统携带的资源未知，访问的网络资源不可控制，特别是随着电力系统信息网络安全的不断发展，基于现场网络的测试方法有很大风险。
为提高现场馈线自动化测试的适应能力，解决现场测试过程中受制于通信的问题，特提出基于4G组网的FA测试方法。当前4G通信网络覆盖面广，几乎无盲区。利用4G组网来进行FA测试的方法，可以有效解决上述问题。只需测试现场覆盖有4G信号，就能利用组网仿真测试方法进行FA测试。
2、测试系统结构
2.1基本组成
基于4G组网的就地形馈线自动化现场自动测试系统结构如图1所示，测试系统由配电网仿真测试工作站、4G网络系统、FA测试仪等组成。
2.2 配电网仿真测试工作站
配电网仿真测试工作站是整个测试系统的核心，主要由配电网络建模与配置工具、测试用例编辑工具、配电网运行仿真系统与测试报告生成工具等组成。配电网络建模与配置工具提供了丰富的绘图包，包含了配电网络的主要元件，同时，还可对开关、负荷信息等进行配置；测试用例编辑工具可根据待测的配电网络形成特定的FA测试方案；配电网运行仿真系统主要包括配电网络拓扑分析、潮流计算与故障特性分析等功能模块，既能够根据配电网络拓扑、负荷信息进行正常潮流计算，得到各个开关节点的电压、电流、功率，也能够对故障进行仿真计算得到各个开关节点的故障电气数据，作为FA测试的模拟电气数据来源；测试报告生成工具主要完成对测试结果的汇总。
2.3 测试无线通信网络
在无光纤通信条件的配电自动化线路上，通过覆盖的4G信号，FA测试系统利用移动运营商提供的SIM卡拨号上网组建独立测试网络，实现动态组网下的FA测试。
测试时，所有FA测试仪通过4G网络连接仿真系统，接收配电网运行仿真系统生成的故障电气数据，并由测试工作站实时收集FA动作，从而实现配电网络的连续仿真与FA测试，因此FA测试仪与测试工作站均需接入4G网。FA测试仪与测试工作站均经USB接口或者RJ45网口连接4G无线模块，并将SIM卡插入4G无线模块中。FA测试系统的网络系统建立好后，FA测试仪与测试工作站就可通过IEC 60870-5-104协议（以下简称104协议）进行数据的收发。
2.4 FA测试仪
FA测试仪由总控单元、功率放大器、干扰发生器、模拟量输出模块、数字量输出模块、数字量输入模块、通信控制模块、触摸屏、GPS模块、外部接口组成。如图3FA测试仪原理图所示，测试时模拟量输出模块、数字量输出模块、数字量输入模块、通信控制模块分别与现场配电终端的遥测模块、遥信模块、遥控模块、通信口对接实现将配电终端与配电网一次系统的隔离，实现不停电测试。
测试时，测试工作站的仿真电气数据与开关状态通过104协议发送至测试仪工控机，工控机界面程序完成规约的解析后将电压、电流、开关状态等通过串口发送至总控单元，总控单元接收此数据后将其通过RS485总线发送至对应的子单元进行模拟量与开关量的输出。FA测试仪的开入开出模块分别与配电终端的遥信采集端子、遥控输出端子连接，可模拟现场运行开关的所有状态。配电终端采集到测试仪输出的电气数据与开关状态后，如果是故障信号，在FA测试系统的驱动下，配电终端将发出控合或控分开关的命令，FA测试仪通过开入模块检测到控制命令，并通过104协议发送至测试工作站。同时，测试仪还包含USB、RS232、RS485、网口等外部接口，可用于程序的升级、4G无线模块的接入与测试结果的导出等，提升了测试仪的扩展性。
3、 基于4G组网的馈线自动化系统测试流程及步骤
基于4G组网的馈线自动化系统现场测试流程图如图4所示，其具体操作步骤如下：
（1）在配电网运行仿真测试平台建立网络模型；
（2）根据配电网络拓扑结构、负荷信息与设置的故障信息仿真生成各个开关的故障电气数据；
（3）配网终端待测线路每个站点放置1台馈线自动化测试仪，通过端子接入现场终端三遥接口，结合FA测试软件进行现场测试；
（4）采用无线组网整组测试方法，每台测试仪配置一台无线4G模块及上网电话卡，测试仪与测试工作站通过连接数据中转服务器(通过授权的VPN服务器)来交互数据；
（5）通过4G网络将故障电气数据与开关状态发送至集电压、电流输出与开关状态模拟于一体的测试仪中；且测试仪的模拟量输出、开入量采集与开出量输出采用专用的测试连接电缆分别与配电终端二次端子的遥测采集端子、遥控输出端子、遥信采集端子连接，由测试仪的开入量采集单元检测配电终端的遥控信息并将其发送至配电网运行仿真测试平台；
（6）通过事件顺序记录（SOE）获取被测FA系统的动作逻辑与处理策略，完成对被测FA系统的正常故障过程进行测试并形成测试报告。
4、结束语
采用4G组网的馈线自动化测试方法，可以有效避免测试系统接入电力系统通信网络带来的安全隐患，且使用测试仪对现场开关进行完全模拟，可在线路不停电的情况下实现FA测试。同时，配电网运行仿真测试平台可对故障进行实时动态仿真，且测试过程的可视化，也极大地方便了现场测试。
参考文献：
[1]舒伟,凌万水等.基于无线VPDN组网的馈线自动化测试方法与应用[J]. 供用电，2017，34（9）：52-57
[2]刘彬,李盼. 基于无线通信和图像识别的馈线自动化现场自动测试[J]. 无线电通信技术，2018，44(2):202-206.
论文作者:李燕馨 宋裕 任妮
论文发表刊物:《中国电业》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/5
标签：测试论文; 测试仪论文; 现场论文; 系统论文; 模块论文; 终端论文; 工作站论文; 《中国电业》2019年第13期论文;