简述物联网技术下的配电线路在线监测系统应用

钱晖

摘要：本文设计和应用基于物联网技术的配电线路在线监测系统，对其进行系统整体架构设计以及硬件模块设计.本文确定了整个系统在实际使用过程当中所采用的通电方式、通信方式。与此同时还建立了不同数据采集周期，终端节点的能耗估算。

关键词：物联网;配电线路;在线监测系统;应用

0引言

配电线路在实际使用的过程当中将高压输电网以及电力用户密切的结合起来，对电力企业生产的电能进行合理的分配以及进行短距离传输送。在配电线路直接运行的过程当中会受到诸多来自外界或者是内部的干扰。在这样的情况下，原有的人工巡线或者是无人机巡线技术在实际使用的过程当中有着较大的局限性，因此有必要对物联网技术下的配电线路在线监测系统应用进行研究。

1基于物联网技术的配电线路在线监测系统整体设计

1.1  系统功能设计

1.1.1      配电线路非电量和微气象在在线监测

在这一过程当中需要合理的利用传感器所特有的功能完成在线采集，并且传输配电线路一些有效数据的相关工作。比如说，杆塔倾斜角、温度、湿度等等一系列参数。与此同时还需要结合现场实际情况采用科学合理的方式方法对不同光照强度监测区域内太阳能光伏板的平均功率进行相应的计算工作，保证一些对系统正常运行有着非常重要作用的系统监测结点的安全稳定性。

1.1.2      配电线路监测数据传输分析

在该工作实际进行的过程当中，需要利用不同传感器所具有的特性对配电线路在运行状态当中相应的监测量进行一些周期性的采集工作，对配电线路正常运行有着非常重要作用的状态数据进行实时传输、访问下载以及其他相关的工作。及时对配电线路的运行状态进行掌握并且分析，保证配电线路能够时时刻刻处于合理规划的状态当中。

1.1.3      配电线路监测系统终端节点的功率估算

在这一工作实际进行的过程当中，现场工作人员需要以传感器芯片的实际功率在实际检测过程当中所需要的周期以及传感器在实际使用过程当中能够持续工作的时间作为计算过程当中所需要的数据进行配电线路监测终点节点终端的1 节点功率的估算工作，从而最终得到有效的光照时间。根据这些数据来对当地储电池的容量进行合理的估算，从而进一步确定蓄电池能够正常使用的时间，使得终端节点在运行过程当中的安全稳定性受到合理的保障。

1.2  通信方式

配电线路在实际使用的过程当中，为了使得人们的生日常生产生活用电受到最大程度的满足。在实际设置的时候配电线路结构非常的复杂，而且分支数量相对来说比较多，所需要的传输距离比较远。考虑到这种情况在实际通信的过程当中可以采用通信功能相对来说比较强大的GPRS无线通信方式，在配电线路当中结合其实际这中情况设置相应的GPRS通信模块单元USR-GM3，通过该模块单元的作用的正常发挥，进一步实现串口设备和网络服务器之间数据的双向传输工作。与此同时还需要通过Lora的超远距离无线传输技术，实现监测区域节点之间的数据传输工作。

1.3  系统总体架构设计

基于物联网的配电线路在线监测系统应用于系统目的监测点和网络节点之间，为了保证这一系统的功能能够正常的发挥，保证配电线路能够处于正常的运行状态当中，本文结合配电现场的实际情况采用了STM32处理器射频收发器RS45模块接口和以太网接口等一系列有效的设备，通过科学合理的方式进一步实现了摄像头电源断层管理和通信箱无线接入开关管理。与此同时还在施工配电网当中采用了新型组网或者是多跳组网的方式实现相关工作人员可以在远程有效监测。输电线路现场状态以及设备的运行状态GPRS无线通信应用与系统数据中心以及数据终端单元的设备之中，比如说日历时钟模块、PC及其电源等一系列设备在实际使用的过程当中，主要被应用在查询命令的设置以及响应监测终端的请求，并且把现场监测设备的一些相关参数传输到数据中心当中。考虑到配电网的实际使用情况，在系统设计的过程当中将一些终端节点合理的设置与配电线路的杆塔上面，并且通过预设指令周期性唤醒的方式来使得不同传感器之间能够相互之间密切的连接起来。通过这些传感器的合理使用，可以使得整个配电线路在实际运行过程当中所产生的一系列数据进行及时采集，并且将相应的数据发送到数据中心当中供相关人员进行参考。

2基于物联网技术的配电线路在线监测硬件设计与应用

2.1  系统硬件模块选型。

系统电源在实际使用的过程当中有着非常重要的作用，可以为系统各个部分进行供电工作。首先考虑到现场的实际情况以及不同传感器的作用。倾角传感器在实际使用的过程当中采用MP16050，通过该传感器的合理利用，可以及时收集配电线路杆塔倾斜的相关数据;其次，考虑到我国大部分地区的温湿度相应的温湿度传感器采用性能优越的DHT11，通过这些传感器实现对配电线路所在地区温度湿度的采集工作;结合现场的光照强度，光照强度传感器采用GY-33传感器，该传感器在实际使用的过程当中有着非常强大的抗干扰功能，可以保证监测数据的精确性。GPRS通信模块为USR-CM3，该模块在实际使用的过程当中所消耗的功率非常的低，可以实现串口设备与网络服务器之间数据的双向传输。

2.2  ，终端节点硬件设计与应用

考虑到系统终端节点在实际使用过程当，所具有的特性，本系统采用周期性休眠以及唤醒的方式来进行相应的工作。在配电网需要对相应的数据进行处理的过程当中，使终端节点处于被唤醒的状态并且采用全功率模式运行，当没有数据处理指令的时候，通过合理的方式方法保证终端节點处于低功耗模式，从而使得蓄电池的使用时间能够得到实质性的延长。

2.3  协调器节点设计与应用

由于路由器节点以及协调器前节点在实际使用过程当中所需要传输的数据量非常的庞大。因此在该系统实际设计的过程当中，为了使得该系统的功能能够更加全面的发挥出来，在系统当中选用了全功能设备进行配电线路的在线监测工作。在实际工作的过程当中，有相应的路由器节点专门负责进一步加宽无线网络的通信范围。与此同时还采用电源模块对其进行电源变换，再由输出电路进行相应的供电工作。

3，系统能耗估算及测试

3.1  终端节点能耗估算

终端节点的总耗能测试结果显示当监测采集周期处于2s、10s、30s、1min、2min、的时候，终端节点总能耗为4621.5J、42924.3J、308.1J、154.1J、

77J。

3.2  供电性能测试

通过电压幅值波形图可知，系统电压模块在实际供电的过程当中电压幅值保持在稳定的状态当中，可以满足通信模块以及传输器模块在实际使用过程当中对电压的影响严格要求。

4结束语

综合文章上面所描述的内容，物联网技术下配电线路在线监测系统可以实现对配电线路运行参数的在线监测工作，与此同时还可以进一步估算出各个终端节点所消耗的能量以及储电池的容量。

参考文献：

[1]   黄秀超.基于物联网技术的配电线路在线监测系统研究与实现[D].湖北民族大学，2019.

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