摘要：我国电力企业为了更好的保障供电，需要不断研究先进的输电技术。因此，可以将物联网技术应用在输电线路在线监测中，并利用新技术检测输电线路在线检测系统。为此，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，进行系统整体架构设计和硬件模块设计，合理确定系统的通信方式，进行不同数据采集周期终端节点的能耗估算。
关键词：物联网技术；配电线路；在线监测系统
引言
配电线路联结高压输电网和电力用户，进行电能的合理分配和短距离输送，考虑到配电线路运行中存在诸多干扰，原有的人工巡线和无人机巡线存在较大的局限性。本文简单阐述了物联网技术概述，然后介绍了基于物联网技术的配电线路在线监测系统总体设计，其次分析了基于物联网技术的配电线路在线监测系统硬件设计与应用，并研究了系统能耗估算及测试。
1物联网技术概述
1.1物联网技术概念
顾名思义，物联网就是物体连接的网络。但物联网连连接的不仅是物体与物体，还可以对物体和人进行连接。但是无论是哪种方式连接，都需要接入无线网络中，才能充分发挥其作用。物联网技术就是通过信息传感设备与互联网连接，实现对物品的管理和识别。
1.2物联网的特点
物联网具有以下特点：①物联网具有感知性的特点，可以收集物体信息。②物联网具有互通性的特点，物联网可以对接入网络的物品进行信息的查询和共享。③物联网具有智能化的特点，这也是其最主要的特点，物联网可以利用智能计算机技术，对物品的信息数据进行分析和处理，这极大的节省了人力成本，提升了其自动控制能力，有效提高智能化决策水平[1]。
2基于物联网技术的配电线路在线监测系统总体设计
2.1系统功能设计
（1）配电线路非电量和微气象在线监测。利用传感器在线采集并传输配电线路相关参数，如：杆塔倾斜角、光照强度等，计算不同光照强度监测区域内太阳能光伏板的平均功率，确保系统监测节点的安全稳定性。（2）配电线路监测数据传输分析。利用传感器进行配电线路运行状态检测量的周期性采集工作，对配电线路状态数据进行实时传输、访问、下载、统计和分析，及时获悉配电线路运行状态及预警信息，确保配电线路的合理规划。（3）配电线路监测系统终端节点的功率估算。由传感器芯片功率、监测周期、传感器持续工作时间为依据，进行配电线路监测终端节点功率的估算，获悉有效光照时间，由此估算蓄电池容量，确定蓄电池更换时间，保证终端节点运行的安全稳定性。
2.2通信方式
考虑到配电线路结构复杂、分支较多、传输距离远、地理跨度大，可以采用GPRS无线通信方式，设置GPRS通信模块单元：USR－GM3，实现串口设备与网络服务器之间数据的双向传输，通过Lora的超远距离无线传输技术，进行监测区域节点之间的数据传输及协调器节点与远程监控中心之间的数据传输。
2.3系统总体架构设计
基于物联网的配电线路在线监测Lora系统应用于系统目的监测点和网关节点之间，主要应用于STM32处理器、RS45模块接口和以太网接口等设备，实现摄像头电源通断管理和通信箱无线接入开关管理，采用星型组网或多跳组网的方式，远程监测输电线路现场状态和设备运行状态。GPRS无线通信应用于系统数据中心和数据终端单元的设备之中，用于查询命令的设置及响应监测终端的请求，并将被监测设备的状态信息回送给数据中心。系统终端节点设置于配电线路的杆塔上，通过预设指令周期性唤醒的方式，实现不同传感器的链接，进行配电线路运行状态数据的实时在线采集，并进行数据信息的实时处理和发送。其中：路由器节点主要负责网络中的数据路由，扩展网络通信距离。协调器节点将各子节点发送的数据传输至GPRS通信模块，再将配电线路运行状态数据上传至网络服务器IP，满足用户即时访问和数据读取的需求。
3基于物联网技术的配电线路在线监测系统硬件设计与应用
3.1系统硬件模块选型
具体硬件模块选型包括有：1）倾角传感器MPU6050。实时在线采集配电线路杆塔倾斜数据，通过内部集成处理的方式，将输出量转化为数字量，利用内置的可编程低通滤波器，排除数据采集时的干扰。2）温湿度传感器DHT11。实时在线采集配电线路的温度、湿度数据信息，经由传感器内置的单片机进行处理，将模拟量数据转化为数字化信号，获悉配电线路运行环境下的温度和湿度参数信息。3）光照强度传感器GY-30。GY－30传感器内置16bitAD转换器，进行采集数据的数模转换和数字化信号输出，具有极强的抗干扰性能。4）稳压器AMS1117-3.3。利用该装置为系统相关模块提供能源，输出电压为3.3V，工作温度为-40℃-125℃，为系统提供电压幅值相对稳定的直流电压源。5）GPRS通信模块USR-GM3。该模块通过GPRS网络的AT指令设置方式，进行串口设备与网络服务器之间数据的双向传输，并支持低功耗模式，在低功耗模式下串口设备仅输出数据而不能接收数据。
3.2终端节点硬件设计与应用
系统终端节点采用周期性休眠与唤醒的工作模式，当进行数据处理时唤醒终端节点，采用全功率模式运行；当没有数据处理指定时，则使终端节点处于低功耗（休眠）模式，由此降低终端节点的能耗，延长蓄电池供电时间。
3.3协调器节点硬件设计与应用
考虑到路由器节点和协调器节点的数据传输量较大，可以选用全功能设备进行配电线路的在线监测，由路由器节点负责拓宽无线网络的通信范围，通过电源模块进行电源变换，再由输出电路进行供电。协调器节点则设计有CC2530模块、电源模块等部分，负责配电线路监测数据的接收和上传，由CC2530协调器节点将接收数据传输至GPRS通信模块USR－GM3，进行数据上传、访问和下载，并由电源模块保证数据的处理和传输实现[2]。
4系统能耗估算及测试
4.1终端节点能耗估算
在不同监测采集周期条件下，终端节点的总能耗测试结果如下：当监测采集周期分别为2s、10s、30s、1min、2min时，终端节点总能耗为4621.5J、924.3J、308.1J、154.1J、77J。
4.2蓄电池容量估算
在监测采集周期分别为2s、10s、30s、1min、2min的条件下，蓄电池容量分别为13.89A?h、2.78A?h、0.93A?h、0.46A?h、0.23A?h。在系统不同自给天数条件下，终端节点对应的蓄电池容量估算值不同，当系统自给天数为5d、10d、15d、20d、30d时，蓄电池容量分别为0.93A?h、1.85A?h、2.78A?h、3.71A?h、5.56A?h。
4.3供电性能测试
通过对系统不同供电模块的电压幅值波形图分析可知，系统电压模块供电电压幅值相对稳定，满足通信模块及传感器运行的电压要求。
4.4监测数据测试
通过测试可知，系统倾斜角的采集误差在±1°以内，湿度采集误差在±1.5°以内，温度采集误差在±0.5°以内，光照强度采集误差在±2lx以内，具有良好的稳定性和检测精度。
小结
综上所述，物联网技术下的配电线路在线监测系统实现对配电线路运行参数的在线监测，估算系统各终端节点的能耗及蓄电池容量。后续还要不断深化系统的抗干扰分析，加强对系统状态预警和动态增容方面的研究。
参考文献
[1]丘文彪,傅荣宗.输电线路在线监测技术改优的研究与应用[J].通信电源技术,2018,35(12):138-139.
[2]王行,姜裳,毋炳鑫,邹欣洁.低压用户配电线路在线监测方法[J].电工技术,2018(23):23-26.