故障實(shí)時(shí)短信通報(bào)系統(tǒng)在煙臺(tái)電網(wǎng)的應(yīng)用

梁中會(huì)，柳成華，孫祝壽，鮑忠偉，張昀，張?jiān)谂?/p>

（1.煙臺(tái)供電公司，山東煙臺(tái)264000；2.濟(jì)南海興電力科技有限公司，山東濟(jì)南250101）

故障實(shí)時(shí)短信通報(bào)系統(tǒng)在煙臺(tái)電網(wǎng)的應(yīng)用

梁中會(huì)1，柳成華1，孫祝壽1，鮑忠偉1，張昀1，張?jiān)谂?

（1.煙臺(tái)供電公司，山東煙臺(tái)264000；2.濟(jì)南海興電力科技有限公司，山東濟(jì)南250101）

故障實(shí)時(shí)短信通報(bào)系統(tǒng)（SMS Report）基于智能調(diào)度輔助決策和故障實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（Smart-dispatching Decisionsupport and Fault Location，SDFL）設(shè)計(jì)而實(shí)現(xiàn)。故障實(shí)時(shí)短信通報(bào)系統(tǒng)能減少故障信息傳遞中間環(huán)節(jié)，縮短故障信息收集時(shí)間，加快故障搶修，及時(shí)消除故障，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。介紹故障實(shí)時(shí)短信通報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、基本結(jié)構(gòu)、主要功能模塊，以及在煙臺(tái)電網(wǎng)的應(yīng)用效果。

短信通報(bào)；故障定位；短信貓；服務(wù)代理

0 引言

經(jīng)過(guò)近年來(lái)的快速發(fā)展，煙臺(tái)電網(wǎng)形成了以500 kV電網(wǎng)為支撐，220 kV電網(wǎng)為主網(wǎng)架，輸配電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)區(qū)域電網(wǎng)，網(wǎng)內(nèi)現(xiàn)有220 kV輸電線(xiàn)路90條，總長(zhǎng)2 325 km；110 kV輸電線(xiàn)路188條，長(zhǎng)度2 449 km。因網(wǎng)內(nèi)輸電線(xiàn)路距離較長(zhǎng)且分支又多，再加上煙臺(tái)地形為低山丘陵區(qū)，山丘起伏和緩，溝壑縱橫交錯(cuò)環(huán)境復(fù)雜，造成工作人員查找和排除故障需要花費(fèi)較多時(shí)間，特別是在發(fā)生停電故障后，人工查找故障點(diǎn)的時(shí)間遠(yuǎn)大于事故處理時(shí)間。

智能調(diào)度輔助決策和故障實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（Smartdispatching Decision-support and Fault Location，SDFL）能夠在輸電網(wǎng)發(fā)生故障后，通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)關(guān)變位和保護(hù)動(dòng)作信息觸發(fā)，自動(dòng)調(diào)取線(xiàn)路兩（單）端故障錄波數(shù)據(jù)，通過(guò)優(yōu)化定位算法，準(zhǔn)確診斷出故障類(lèi)型，結(jié)合PMS系統(tǒng)輸電桿塔信息，分析計(jì)算故障位置［1］，精確定位至輸電桿塔，并以圖表結(jié)合衛(wèi)星地圖的可視化方式展示故障具體信息，而此時(shí)故障實(shí)時(shí)短信通報(bào)系統(tǒng)（Short Messaging Service Report，SMS Report）會(huì)把故障信息及定位以短信的方式發(fā)送給相關(guān)人員［2-3］。

故障實(shí)時(shí)短信通報(bào)系統(tǒng)改變了調(diào)度人員在故障發(fā)生后，需通過(guò)EMS系統(tǒng)、故障錄波系統(tǒng)、PMS系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)獲取有效信息的被動(dòng)局面，有效減少故障信息傳遞中間環(huán)節(jié)，為輸電運(yùn)檢人員提供精確的故障定位信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，加快故障搶修，迅速恢復(fù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和用戶(hù)供電，避免輸電線(xiàn)路故障引起穩(wěn)定性降低和經(jīng)濟(jì)損失［4］。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 硬件架構(gòu)

SDFL系統(tǒng)服務(wù)器以及工作站安裝于故障錄波系統(tǒng)所在的安全I(xiàn)I區(qū)，與位于電網(wǎng)安全I(xiàn)區(qū)的EMS系統(tǒng)通過(guò)防火墻和交換機(jī)連接交互。故障實(shí)時(shí)短信通報(bào)系統(tǒng)的硬件設(shè)備短信貓（Global System for Mobile Communications Modem，GSM Modem）通過(guò)USB數(shù)據(jù)線(xiàn)與SDFL系統(tǒng)服務(wù)器連接，總體硬件架構(gòu)如圖1所示。

故障實(shí)時(shí)短信通報(bào)系統(tǒng)使用短信貓實(shí)現(xiàn)故障短信的實(shí)時(shí)發(fā)送功能，信息的傳輸是由通信運(yùn)營(yíng)商的短消息服務(wù)中心（Short Message Service Center，SMSC）進(jìn)行中繼并轉(zhuǎn)發(fā)到收信人的移動(dòng)終端（手機(jī)）。

圖1 SDFL硬件架構(gòu)

故障實(shí)時(shí)短信通報(bào)系統(tǒng)采用GSM短信方式自動(dòng)發(fā)送電網(wǎng)故障信息是基于SMS短信優(yōu)勢(shì)，其優(yōu)勢(shì)如下。

用戶(hù)群廣泛，所有手機(jī)用戶(hù)都可享受基于SMS提供的服務(wù)。

技術(shù)成熟，SMS是目前應(yīng)用最廣的一種移動(dòng)增值業(yè)務(wù)。

費(fèi)用低廉，與其他即時(shí)通信方式（如GPRS）相比，費(fèi)用相對(duì)低廉。

移動(dòng)性，用戶(hù)可隨時(shí)隨地接收信息。

1.2 軟件架構(gòu)

故障實(shí)時(shí)短信通報(bào)系統(tǒng)是基于ASP.NET和SQL Server Service Broker實(shí)時(shí)運(yùn)行的應(yīng)用程序，包括3個(gè)功能模塊：短信通報(bào)模塊、聯(lián)系人管理模塊和日志管理模塊。使用兩個(gè)SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)：故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)和短信息數(shù)據(jù)庫(kù)，軟件架構(gòu)如圖2所示。

短信通報(bào)模塊和日志管理模塊是基于ASP.NET的后臺(tái)實(shí)時(shí)運(yùn)行程序，聯(lián)系人管理模塊是基于ASP. NET的Web應(yīng)用程序。當(dāng)輸電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中會(huì)增加故障信息和故障位置的記錄，通過(guò)SQL Server的Service Broker主動(dòng)通知短信通報(bào)模塊，短信通報(bào)模塊調(diào)用聯(lián)系人管理模塊獲取聯(lián)系人信息，調(diào)用GSM Modem的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（Dynamic Link Library，DLL）接口發(fā)送短信，并調(diào)用日志管理模塊在短信數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄短信發(fā)送日志。

圖2 軟件架構(gòu)

2 應(yīng)用技術(shù)

2.1 Service Broker

SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)的Service Broker是一個(gè)以異步方式操作與協(xié)調(diào)各方的平臺(tái)，提供了擴(kuò)展性、安全性、事務(wù)性的很多支持，由3類(lèi)組件組成。

會(huì)話(huà)組件（Conversation components）主要完成運(yùn)行過(guò)程中的消息交換；服務(wù)定義組件（Service definition objects）主要在設(shè)計(jì)態(tài)定義消息類(lèi)型、會(huì)話(huà)交換流程和應(yīng)用相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)；路由和安全控制類(lèi)組件（Routing and security components）主要用來(lái)定義和支持消息交換的外部運(yùn)行環(huán)境。

Service Broker的架構(gòu)如圖3所示，應(yīng)用程序作為對(duì)話(huà)的一部分來(lái)交換消息。當(dāng)SQL Server為對(duì)話(huà)接收到一條消息，把消息從服務(wù)放在隊(duì)列里，應(yīng)用程序或者存儲(chǔ)過(guò)程從隊(duì)列接收消息并且處理消息。作為處理的一部分，應(yīng)用程序也可以在對(duì)話(huà)里給其他參與者發(fā)送消息。

圖3 Service Broker架構(gòu)

2.2 短信貓

故障實(shí)時(shí)短信通報(bào)系統(tǒng)通過(guò)DLL二次開(kāi)發(fā)接口與GSM Modem交互，完成短信發(fā)送功能，使用的4個(gè)接口包括Sms_Connection、Sms_Send、Sms_AutoFlag和Sms_Disconnection，詳細(xì)信息見(jiàn)表1。

表1 GSM Modem開(kāi)發(fā)接口

3 系統(tǒng)功能

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)

故障實(shí)時(shí)短信通報(bào)系統(tǒng)的短信數(shù)據(jù)庫(kù)有4個(gè)數(shù)據(jù)表：聯(lián)系人表、短信日志表、發(fā)送判斷表、短信隊(duì)列表。

聯(lián)系人表主要保存短信通報(bào)對(duì)象的信息，如姓名、手機(jī)號(hào)碼；短信日志表主要是保存短信發(fā)送的時(shí)間，發(fā)送結(jié)果（成功或失?。话l(fā)送判斷表是保存信息發(fā)送后的故障（單端故障或雙端故障）索引；短信隊(duì)列表主要是保存故障短信內(nèi)容，以及是否需要發(fā)送（0未發(fā)送，1已發(fā)送）。

3.2 聯(lián)系人管理模塊

聯(lián)系人管理模塊負(fù)責(zé)維護(hù)接收故障短信的聯(lián)系人信息，包括姓名、手機(jī)號(hào)等信息，可以單條記錄增加、編輯、刪除，也支持Excel文件的批量導(dǎo)入，數(shù)據(jù)庫(kù)中不保存重復(fù)的手機(jī)號(hào)并使用正則表達(dá)式驗(yàn)證手機(jī)號(hào)的有效性，聯(lián)系人管理的界面如圖4所示。

3.3 短信通報(bào)模塊

短信通報(bào)模塊是基于Service Broker實(shí)時(shí)運(yùn)行的程序，當(dāng)有新的故障定位結(jié)果時(shí)，查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)中是否有聯(lián)系人信息，如果有則查詢(xún)出該故障的桿塔定位信息，將故障定位結(jié)果以短信形式發(fā)送給聯(lián)系人。短信通報(bào)系統(tǒng)工作過(guò)程如下。

圖4 聯(lián)系人管理界面

步驟一。短信通報(bào)流程觸發(fā)，故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中有新的故障定位記錄時(shí)，觸發(fā)整個(gè)短信通報(bào)流程。

步驟二。聯(lián)系（收信）人查詢(xún)，查詢(xún)短信數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)系人表中是否有聯(lián)系（收信）人信息，如果有則讀取聯(lián)系（收信）人信息。

步驟三。短信貓判斷，讀取信息發(fā)送終端信息，判斷短信貓是否連接成功。

步驟四。故障線(xiàn)路類(lèi)型查詢(xún)，如果線(xiàn)路類(lèi)型為雙端線(xiàn)路，則使用多線(xiàn)程循環(huán)查詢(xún)故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)中是否有此故障時(shí)間的記錄，如果有則判定故障是雙端故障信息并查詢(xún)?cè)撾p端故障記錄是否發(fā)送過(guò)短信，使用雙端故障信息作為短信內(nèi)容；如果沒(méi)有則判定故障是單端故障信息并查詢(xún)?cè)搯味斯收嫌涗浭欠癜l(fā)送過(guò)短信，使用單端故障信息作為短信內(nèi)容。

步驟五。短信生成，按照預(yù)定義的短信格式組織短信內(nèi)容，將此短信內(nèi)容存入到短信數(shù)據(jù)庫(kù)短信發(fā)送表排隊(duì)發(fā)送，同時(shí)將此次故障索引存入短信數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的發(fā)送判斷表，單端故障僅存儲(chǔ)故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)的單端故障表的索引，雙端故障則故障信息數(shù)據(jù)庫(kù)的單端故障表和雙端故障表的索引同時(shí)存入。

步驟六。短信發(fā)送，定時(shí)查詢(xún)短信數(shù)據(jù)庫(kù)短信發(fā)送表是否有需要發(fā)送的短信，如果有則調(diào)用短信貓的DLL接口按順序向聯(lián)系（收信）人發(fā)送短信，發(fā)送后將該短信標(biāo)識(shí)為已發(fā)送。如果發(fā)送失敗則做記錄，在第一輪發(fā)送完成后補(bǔ)發(fā)一遍，短信發(fā)送記錄在短信數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的短信日志表中。

步驟七。當(dāng)短信貓接收信息后，把故障短信及收信人信息發(fā)送到通信運(yùn)營(yíng)商的短消息中心（SMC）。

步驟八。短消息中心根據(jù)收信人號(hào)碼轉(zhuǎn)發(fā)故障短信到相應(yīng)的移動(dòng)終端（手機(jī)），供其使用者查閱。

前面所述的預(yù)定義的故障定位短信格式規(guī)定如下：

XX線(xiàn)跳閘，故障位置：xx塔，距離XX站側(cè)約xx.xx km。故障類(lèi)型：XX，故障時(shí)間：YYYY-MMDD HH：MM：SS——故障定位（如查詢(xún)不到桿塔信息則顯示具體桿塔不詳）。

3.4 日志管理

日志管理模塊負(fù)責(zé)管理短信的發(fā)送記錄以及短信發(fā)送狀態(tài)，界面如圖5所示。

圖5 日志管理界面

4 應(yīng)用效果

故障實(shí)時(shí)短信通報(bào)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了大量故障信息發(fā)送的驗(yàn)證，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確及時(shí)把故障信息傳送給相關(guān)人員。煙臺(tái)供電公司在應(yīng)用該系統(tǒng)后，有效縮短了故障后調(diào)度人員信息收集和故障判斷時(shí)間，故障信息第一時(shí)間發(fā)送至調(diào)度人員和輸電運(yùn)檢人員，加快了輸電故障的發(fā)現(xiàn)和消除速度。同時(shí)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)算法的不斷優(yōu)化，非均勻性線(xiàn)路故障定位精確度不斷提高。2014年4月3日，110 kV桃棲線(xiàn)發(fā)生跳閘，重合不成。桃棲線(xiàn)為非均勻線(xiàn)路，前段為L(zhǎng)GJ-185型導(dǎo)線(xiàn)，后段為L(zhǎng)GJ-240型導(dǎo)線(xiàn)。系統(tǒng)正確發(fā)送故障信息，提示故障點(diǎn)位于133塔，巡線(xiàn)單位根據(jù)提示，迅速趕到133號(hào)桿處，發(fā)現(xiàn)故障系133號(hào)塔至變電站進(jìn)線(xiàn)C相架構(gòu)刮上反光膜，實(shí)際故障點(diǎn)與系統(tǒng)定位完全一致。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)工作人員需要及時(shí)接收電網(wǎng)故障信息的需求，基于SDFL系統(tǒng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了故障短信實(shí)時(shí)通報(bào)系統(tǒng)，系統(tǒng)具有短信發(fā)送、聯(lián)系人管理和日志管理等功能。

故障實(shí)時(shí)短信通報(bào)系統(tǒng)的故障短信實(shí)時(shí)發(fā)送功能能夠在電網(wǎng)發(fā)生故障后及時(shí)自動(dòng)通知相關(guān)人員，減少故障信息傳遞中間環(huán)節(jié)，縮短傳達(dá)時(shí)間，加速故障搶修，及時(shí)消除故障，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］夏濱，胡國(guó)青，袁桂華，等.智能調(diào)度輔助決策和故障實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)在德州電網(wǎng)的應(yīng)用［J］.山東電力技術(shù)，2013（4）：29-32.

［2］范新橋，朱永利，尹金良.圖形化輸電線(xiàn)路故障定位系統(tǒng)的研制［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012（10）：127-132.

［3］K.Zimmerman，D.Costello.Impedance-based fault location experience［J］.2005 Texas A&M Annual Relay Conference for Protective Relay Engineers，College Station，TX，April 5-7，2005.

［4］Hauren Lu，Leether Yao.Design and implement of distribution transformer outage detection system［J］.5 th IEEE International Conference on Industrial Informatics，Vienna，June 2007.

Application of Real-time Fault SMS Report System in Yantai Power Network

Real-time Fault SMS Report is based on SDFL（Smart-dispatching Decision-support and Fault Location System）. Real-time Fault SMS Report can reduce the intermediate links of the fault information，shorten the time of fault information collection and accelerate the repair work of faulted lines.At the same time，it can help ensure the fast clearance of faults and the stable operation of the power grid.This article introduces the design idea，basic structure，main function modules and the application of the Real-time Fault SMS report system in Yantai Power Network.

SMS report；fault location；GSM modem；Service Broker

TM73

：B

：1007－9904（2014）03－0052－04

2014-01-22

梁中會(huì)（1969—），男，高級(jí)工程師，從事調(diào)控運(yùn)行管理工作。