基于物联网的远程线路参数测试辅助装置研制

田 莎，樊露丹，卫 伟

(国网山西省电力公司 晋城供电公司，山西 晋城 048000)

0 引言

高压输电线路是电力系统的重要组成部分，新建、改建输电线路在投入运行之前要进行线路参数测试。但是采用传统的线路参数测试方法，作业人员要根据不同的测试项目相应地改变线路配合端与测试端试验线接线方式，在整个测试过程中需要频繁地登塔作业以改变试验线接线方式，这种传统试验方法不能够满足简单、方便地完成线路参数测试的试验要求，且有可能出现人身或设备伤害。为了解决这个矛盾，经过反复探索运维检修新模式，从减少作业人员爬塔接线次数、仪器携带方便、缩短线路参数测试时间、提升工作效率、降低劳动强度、保证人员安全入手，利用物联网技术及远程操控技术研制了基于物联网的线路参数测试辅助装置，解决了一线员工在电力生产过程中遇到的实际问题，使得运维检修工作变得更加现代化，智能化、安全化[1]。最终将此装置应用于某110 kV变电站110 kV高压线路参数测试中，由此来验证所研制装置的可行性和正确性。

1 相关研究

1.1 物联网技术

物联网技术是基于互联网发展的一种新型网络[2-3]，在初期时，功能比较单一，只有射频识别技术。物联网技术也可以和互联网进行融合，在融合使用时需要一定的协议。物联网技术早期的主要功能是对数据的实时识别。随着人们对物联网研究的深入，其中所包含的概念和初期大有不同。

物联网技术可以应用于各个方面，当然这项技术最核心的就是利用各式各样的传感器以及无线网络技术，将客观世界的实际环境信息转化成数据信息，然后进行传输通信，帮助人们智能控制整个世界。

1.2 线路参数测试

线路参数测试主要是对新建线路、大修线路的阻抗值进行测量，包括正序阻抗和零序阻抗，测得的结果与厂家电缆的正序电阻和电抗参考值进行比较，来验证其合格性[4-7]。

传统线路测试正序阻抗示意图如图1所示，线路配合端在杆塔处接试验线，线路测试端在变电站内接试验线。线路配合端试验线接线方式为三相短路悬空，测试端将参数测试仪的A、B、C相分别与线路三相连接。

图1 传统线路正序阻抗参数测试示意图

传统线路测试零序阻抗示意图如图2所示。以A相为例，线路配合端在杆塔处接试验线，线路测试端在变电站内接试验线。线路配合端试验线接线方式为三相短路接地，测试端将线路A、B、C三相短接后与参数测试仪A相连接。

2 远程线路参数辅助装置的设计

2.1 硬件设计

线路参数测试辅助装置硬件平台分为配合端与测试端两部分。其中配合端与测试端的原理基本相同，硬件结构主要包括STM8S处理器、IC稳压模块、GSM/GPRS通讯模块、物联网卡、继电器组、电池组等部分，其硬件设计原理图如图3所示。

在目前市面上的微处理器芯片中， STM微处理器芯片凭借其高性能、低成本、低功耗的特点被广泛应用于工业领域，经过对比最终本装置选定了STM8S处理器。

线路配合端与测试端的硬件辅助装置需借助通信模块才能实现与手机的互联。WIFI无线通信模块与物联网无线通信模块都可以实现与手机的互联，通过对这两种无线通信方式进行分析比较，最终选定了物联网通信方式。

继电器作为硬件辅助装置的重要组成部分，是实现试验线接线方式自动转换的核心部件，继电器应当能够满足现场实际需求。最终确定选用电磁型继电器。

图2 传统线路零序阻抗参数测试示意图

图3 线路参数测试辅助平台配合端硬件设计原理图

2.2 软件设计

2.2.1 系统设计流程

C#是一种强大的面向对象的程序开发语言，这里我们利用Visual Studio 2008作为C#应用程序的开发软件。线路参数测试辅助装置的软件流程如图4所示，点击开始按钮，选择需要测试的功能，配合端和测试端进行联络，确定测试的所需参数。

图4 线路参数测试辅助装置软件流程

2.2.2 远程控制手机APP设计

为实现配合端和测试端的远程操控，利用物联网无线通信技术结合手机APP来实现此目的。目前，开发手机APP应用程序的方式很多，Native APP、Web APP、Hybrid APP为主流开发方式，本文选用Native APP，此APP外观简单、性能最佳、用户体验好、有很强的交互性，可独立应用程序运行，开发后的APP如图5所示。

图5 APP应用操作界面

3 现场应用测试

选用某110 kV变电站某新增间隔线路参数测试，其测试系统框图如图6所示。并对手机APP一键操作继电器动作情况进行检查，测试结果如表1所示，正确动作率100%，可以保证测试结果的准确性。

图6 系统测试框图

表1 测试结果统计

4 结语

应用手机APP通过物联网GPRS通信技术对硬件控制平台进行远程控制，实现高压输电线路测试端与配合端测试线接线方式的自动转换，从而更高效、更安全地完成线路参数测试工作。此辅助装置的设计主要有以下三方面优势：①无线距离控制，采用物联网无线通信模块，不受输电线路长度的限制；②两端接线方式动态显示，手机APP应用操作界面上可以清晰地看到当前线路两端的接线状态，确保了测试结果的正确性；③手机APP实现了试验项目一键操作，手机APP应用程序的开发，做到了人机界面友好，操作简单可靠。将其应用于某110 kV变电站线路参数测试中，准确的测量结果验证了所设计装置的可行性。