陈娟

摘要： 配电网作为当前我国居民在日常生产生活中主要的供电网，也是当前实施智能电网在配电领域的关键节点。配电自动化开关作为其中一个重要 的智能化设备，其加密通讯模块的稳定可靠工作对整个智能配电网的运行有着重要的作用。为确保加密通讯模块的可持续工作，有效提升自动化终端在线 率指标，开展本项目研究，研制一款自动化开关通讯模块自主重启装置，有效解决因长时运行导致终端掉线问题。

关键词： 配电自动化;通讯模块;自动重启

随着配电自动化技术的大规模推广应用，越来越多的自动化开关投入 运行，支撑实现自愈功能，但运行中存在自动化开关的通讯模块由于长时 间运行后内置程序跑飞、死机等，导致通讯功能失效， 具体表现为自动化 开关掉线，同时， 自动化开关在线率作为一个关键的自动化开关运维管理 考核指标，对运行管理单位具有重要意义。本文介绍了笔者的一个职创项 目成果，其具有自主断电重启功能， 能有效确保自动化开关的通讯模块持 续有效连接主站，提高自动化开关的在线率。

1.项目实施背景分析

智能电网是当今世界电力、能源产业发展变革的体现，是实施新的能 源战略和优化能源资源配置的重要平台。智能电网建设是“新基建”的重 要组成部分，是实现电网发展“安全、可靠、绿色、高效”的有效途径。  为更好的满足人民追求美好生活的电力需求，近年来大力开展智能配电网 建设。其中，智能配电网中的信息通信猶如智能配电网的神经系统，是构 建配电网智能化不可或缺的一环。自动化开关的实时通信保证智能配电网 构建的重要保证， 当前电网企业对自动化终端在线率指标考核要求越来越 高。然而目前处理自动化终端掉线这类重大缺陷仍然主要依靠人工消缺，  而且， 根据现场运维经验总结出自动化终端掉线 80%因终端程序跑死所致， 重启后即可恢复。现依靠人工作业处理终端掉线的模式被动低效，耗费大 量人力物力，增加作业风险，不利于现有智能配电网发挥先进自愈功能。

2.项目的实施目标

本项目研发一种针对配电自动化开关的通信监测设备，对通信设备运 行状态进行监控， 通信模块正常运行时，不产生任何影响。当设备监测到 通信模块通信异常时，自动重启通信模块。最终可实现的效果：

1）通信模块通信状态监测;

2）通信模块通信异常时的自动重启，达到无人干预智能运维;

3）未来根据需要可以支持对通信模块重启的数据进行记录和上传， 实 现通信模块的远程运维。

3.系统设计

3.1 需求分析

当前智能配电自动建设步伐加快，自动化设备的运维工作量同时持续 增加。，因此针对运维过程中发现的由于通信装置导致开关掉线的终端进行 技术改进和升级，实现少人、无人化运维就变成亟需解决的问题。

经过技术分析，存在自动化开关掉线的原因主要有两类，一类是因为 自动化通信模块长时间在恶劣环境工作，容易导致模块长时间工作后装置 死机;另外一类跟通信通道采用移动公网相关，因为自动化终端设备采用 无线公网通信，尽管已经采用 VPN 网络来保障通信安全和通信质量保障， 但因为不是专用无线网络，因此还是会出现基站链接数量过多，基站通信 拥塞导致通信模块掉线。

本项目提出的无线加密通信模块运行监控和自动重启装置，可以很好  的解决普遍存在的通信模块通信异常、通信模块死机导致的设备掉线。装  置设计巧妙，现场改造工作量少，智能化程度高，使用方便灵活，可极大  效提升运维效率， 提高自动化设备在线率， 提高配电自动化安全运行水平。

3.2 设计方案

3.2.1 设计原理

目前配电自动化设备大部分采用 GPRS/4G 无线加密通信模块与主站后 台连接进行数据通信，无线加密通信模块作为一个独立的组件，配电自动化终端与无线加密通信模块采用 RS232 通信，由配电自动化终端给通信模块供电。

为了减少无线加密通信模块经常出现掉线维护人员到现场对终端通信 进行复位重启的工作量。经过调研和分析，本项目采用在无线加密通信模 块旁边安装自动化开关通讯模块监控和重启装置，自动化开关通讯模块监 控和重启装置并接在在无线通信端子上，不影响原来的数据通信，自动化 开关通讯模块监控和重启装置只监控通信过程，自动监视通信线上的数据 通信，当发现数据异常，或者是持续一段时间没有通信数据时（超过主站 的报文轮询时间）， 判断无线通信异常， 自动化开关通讯模块监控和重启装 置发出复位信号， 控制无线加密通信模块断电复位，从而自动恢复正常， 不需要运维人员到现场。

3.2.2 硬件设计

自动化开关通讯模块监控和重启装置由核心处理板和接口板组成。考 虑到监测装置的使用环境较为恶劣， 自动化开关通讯模块监控和重启装置 采用轻质金属外壳，装置主板采用低功耗设计，其中主处理器采用工业级 低功耗 MCU 确保设备工作稳定同时尽量减少功率消耗。 同时用于监控通信 的接口采用工业级电气隔离设计，减少现场因为复杂电磁环境导致的不稳 定和损坏，提高设备使用寿命，不增加额外运维工作量。在加密通信模块 接口设计方面采用了兼容拔插式设计，兼容当前配电网常见的加密通信模 块，做到了随时拔插接入，节省了现场的安装时间和降低对人员操作技能 水平的要求。

3.2.3 软件设计

本项目采用主流的 RTOS 或者嵌入式的前后台程序设计，使系统软件 接口规范，结构健壮，性能可靠，运行稳定。软件的关键流程设计主要分 为三大部分： 1、上电自检程序、工作模式程序及装置自监测告警程序。

3.2.4 软件运行机制设计

在 main（   ）函数中首先进行 CPU 的硬件配置， 初始化 CPU 的相关 SFR， 然后执行 CMX 操作系统的初始化， 开放中断， 创建并启动各个任务， 进入操作系统。之后，各个功能模块的运行次序由预先设定的，中断执行 程序由 CPU 直接调度执行。监测到通信异常时驱动控制模块进行对通信模 块的重启动。

4.结语

本项目通过研制一款自动化开关通讯模块自主重启装置，实现定时重 启或检测异常重启通讯模块功能，主动避免因长时运行导致通讯模块掉线 问题。该装置可以对自动化开关的通讯模块进行定期的重启或者是自动检 测通讯信号进行自动重启， 兼容当前主流厂家的电气接口， 现场安装方便， 运行可靠，可以有效提升自动化开关通讯装置的运行可靠性，提升自动化 终端在线率，减少人工现场处理的时间，提升设备运行可靠性。

参考文献：

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