張健 張志侃 張晨

摘要：經(jīng)濟的發(fā)展，促進社會對電力的需求也逐漸增加，這有效地推動了電力企業(yè)的發(fā)展。配電網(wǎng)直接聯(lián)系用戶，其可靠供電能力和供電質(zhì)量既是電力企業(yè)經(jīng)濟效益的直接體現(xiàn)，又對應(yīng)著不可估量的社會效益。配電線路在線監(jiān)測作為配電自動化的一個重要內(nèi)容，對提高供電可靠性有很大影響，也得到了越來越多的重視。本文就物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用展開探討。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);配電線路;在線監(jiān)測系統(tǒng)

引言

配電線路發(fā)生故障后，采用傳統(tǒng)巡線方式查找故障點費時費力，要改變這種現(xiàn)狀，必須依托現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)、在線監(jiān)視自動測量技術(shù)和地理信息技術(shù)等，建立一套完善的配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)，并集成PMS系統(tǒng)、GIS平臺、配網(wǎng)搶修平臺、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)等應(yīng)用，實現(xiàn)配電線路運行狀況在線監(jiān)測和故障實時告警，快速定位配電線路故障位置，協(xié)助搶修人員迅速趕赴現(xiàn)場，排除故障，及時恢復(fù)正常供電，從而達到故障告警實時化、配電線路監(jiān)測可視化、配網(wǎng)搶修智能化、數(shù)據(jù)分析自動化、線路運行管理精細化的目的，進而大大提高搶修人員的工作效率，提升供電可靠性。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物體連接的網(wǎng)絡(luò)。但物聯(lián)網(wǎng)連連接的不僅是物體與物體，還可以對物體和人進行連接。但是無論是哪種方式連接，都需要接入無線網(wǎng)絡(luò)中，才能充分發(fā)揮其作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是通過信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接，實現(xiàn)對物品的管理和識別。物聯(lián)網(wǎng)是利用網(wǎng)絡(luò)，使物體實現(xiàn)智能化的一種管理檢測系統(tǒng)模式。物聯(lián)網(wǎng)模式應(yīng)用在輸配電線路中，可以更好的檢測線路出現(xiàn)故障及問題，以便于及時的排出故障。由于智能化是未來科技發(fā)展的重要方向，智能電網(wǎng)也是在不斷發(fā)展過程中。因此，要掌握物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)的運用在實際生活和工作中，使物與物以及人與物進行信息聯(lián)通。物聯(lián)網(wǎng)具有以下特點：（1）物聯(lián)網(wǎng)具有感知性的特點，可以收集物體信息。（2）物聯(lián)網(wǎng)具有互通性的特點，物聯(lián)網(wǎng)可以對接入網(wǎng)絡(luò)的物品進行信息的查詢和共享。（3）物聯(lián)網(wǎng)具有智能化的特點，這也是其最主要的特點，物聯(lián)網(wǎng)可以利用智能計算機技術(shù)，對物品的信息數(shù)據(jù)進行分析和處理，這極大的節(jié)省了人力成本，提升了其自動控制能力，有效提高智能化決策水平。

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成

2.1故障指示器及其與終端通信的方式

故障指示器用于監(jiān)測架空線路或電纜的負荷電流、對地電場強度、故障電流、線纜溫度等，故障指示器到終端的通信采用雙向短距離無線調(diào)頻（跳頻）通信方式進行，各終端廠家采用私有的通信規(guī)約，使用420MHz～470MHz無線頻段（自動跳頻），通信范圍約10m。

2.2主站系統(tǒng)

在線監(jiān)測系統(tǒng)主站是實現(xiàn)配電網(wǎng)運行、管理、故障分析等主要應(yīng)用的載體，主站通過通信系統(tǒng)實時采集配電終端（FTU）的各項監(jiān)控數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對配電線路的故障研判和定位，形成告警信息。同時，完成與PMS系統(tǒng)、GIS平臺、配網(wǎng)搶修平臺、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，它具備常規(guī)自動化系統(tǒng)的配電主站和配電子站的部分功能。

2.3通信終端及遠程通信信道

通信信道主要采用GPRS/CDMA等接入點名稱（APN）無線專網(wǎng)模式;采用國網(wǎng)通信規(guī)約（《國網(wǎng)電力公司配電線路數(shù)據(jù)采集終端通信協(xié)議》），通信要求支持電力公司專網(wǎng)SIM卡，實時在線（加電自動上線，掉電恢復(fù)后自動重撥）。通信終端主要由采集模塊與通信模塊組成，主要功能是采集故障指示器發(fā)送的數(shù)據(jù)并進行本地故障分析，然后將采集數(shù)據(jù)與故障告警由通信模塊發(fā)送給主站。根據(jù)《國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)信息安全防護總體方案》要求，終端須安裝國家電網(wǎng)公司統(tǒng)一研發(fā)的終端安全?？剀浖桶踩用芸?，實現(xiàn)與安全接入平臺的雙向身份認證。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1系統(tǒng)功能設(shè)計

（1）配電線路非電量和微氣象在線監(jiān)測。利用傳感器在線采集并傳輸配電線路相關(guān)參數(shù)，如：桿塔傾斜角、溫度、濕度、光照強度等，計算不同光照強度監(jiān)測區(qū)域內(nèi)太陽能光伏板的平均功率，確保系統(tǒng)監(jiān)測節(jié)點的安全穩(wěn)定性。（2）配電線路監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸分析。利用傳感器進行配電線路運行狀態(tài)檢測量的周期性采集工作，對配電線路狀態(tài)數(shù)據(jù)進行實時傳輸、訪問、下載、統(tǒng)計和分析，及時獲悉配電線路運行狀態(tài)及預(yù)警信息，確保配電線路的合理規(guī)劃。（3）配電線路監(jiān)測系統(tǒng)終端節(jié)點的功率估算。由傳感器芯片功率、監(jiān)測周期、傳感器持續(xù)工作時間為依據(jù)，進行配電線路監(jiān)測終端節(jié)點功率的估算，獲悉有效光照時間，由此估算蓄電池容量，確定蓄電池更換時間，保證終端節(jié)點運行的安全穩(wěn)定性。

3.2改變配網(wǎng)運行方式，提高配網(wǎng)供電可靠性

一方面通過系統(tǒng)的建設(shè)在一定程度上替代傳統(tǒng)的線路巡查方式，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患、快速消除隱患，提高配電線路運行的可靠性;另一方面，通過系統(tǒng)的建設(shè)，縮短了故障發(fā)生后的發(fā)現(xiàn)、分析、定位、搶修時間，進一步提升了配網(wǎng)運行可靠性。

3.3系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

基于物聯(lián)網(wǎng)的配電線路在線監(jiān)測Lora系統(tǒng)應(yīng)用于系統(tǒng)目的監(jiān)測點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點之間，主要應(yīng)用于STM32處理器、射頻收發(fā)器、RS45模塊接口和以太網(wǎng)接口等設(shè)備，實現(xiàn)攝像頭電源通斷管理和通信箱無線接入開關(guān)管理，采用星型組網(wǎng)或多跳組網(wǎng)的方式，遠程監(jiān)測輸電線路現(xiàn)場狀態(tài)和設(shè)備運行狀態(tài)。GPRS無線通信應(yīng)用于系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)終端單元的設(shè)備之中，如：日歷時鐘模塊、PC機及其電源、LCD液晶顯示設(shè)備等，用于查詢命令的設(shè)置及響應(yīng)監(jiān)測終端的請求，并將被監(jiān)測設(shè)備的狀態(tài)信息回送給數(shù)據(jù)中心。系統(tǒng)終端節(jié)點設(shè)置于配電線路的桿塔上，通過預(yù)設(shè)指令周期性喚醒的方式，實現(xiàn)不同傳感器的鏈接，進行配電線路運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的實時在線采集，并進行數(shù)據(jù)信息的實時處理和發(fā)送。其中：路由器節(jié)點主要負責網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)路由，擴展網(wǎng)絡(luò)通信距離。協(xié)調(diào)器節(jié)點將各子節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸至GPRS通信模塊，再將配電線路運行狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器IP，滿足用戶即時訪問和數(shù)據(jù)讀取的需求。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，全球已經(jīng)進入互聯(lián)網(wǎng)時代，推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，其應(yīng)用也日趨完善。對于未來的發(fā)展趨勢主要包括：（1）建立系統(tǒng)的配電設(shè)備智能監(jiān)測模型，并加強狀態(tài)信息模型的研究。（2）全球已經(jīng)進入信息化時代，大數(shù)據(jù)受到越來越多人的重視，配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)分析、處理及交互方面的需求不斷提高，因此要研究一體化智能監(jiān)測系統(tǒng)，使其具有自治協(xié)同能力。（3）配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)是全站設(shè)備狀態(tài)信息通信技術(shù)，未來將在物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測通信和信息集成技術(shù)方面加大投入，并統(tǒng)一有線/無線通信接口。（4）互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展促進了在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件的發(fā)展，目前電力傳感器主要是光纖傳感，因此未來需要加大對電力專用傳感器的研究。（5）在配電識別狀態(tài)監(jiān)測中，需要依據(jù)系統(tǒng)要求加強監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測可靠性。（6）隨著可視化系統(tǒng)的發(fā)展，應(yīng)引進三維立體全景全息可視化系統(tǒng)等技術(shù)，使監(jiān)測系統(tǒng)的工作可視化。（7）建設(shè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)并實現(xiàn)信息互通，應(yīng)引進“云”技術(shù)，對基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的模板進行優(yōu)化，云技術(shù)的應(yīng)用可以極大提升監(jiān)測系統(tǒng)的全周期管理效率。

結(jié)語

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的配電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)對配電線路運行參數(shù)的在線監(jiān)測，估算系統(tǒng)各終端節(jié)點的能耗及蓄電池容量。后續(xù)還要不斷深化系統(tǒng)的抗干擾分析，加強對系統(tǒng)狀態(tài)預(yù)警和動態(tài)增容方面的研究。

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