摘要：近年来，我国电力行业的快速发展带动我国经济建设领域的各行各业，不断推动我国整体经济建设水平。电力系统的安全与供电质量的可靠是电力用户最为关心的问题，为保证电力稳定供应，使用在线监测技术对物联网技术下的配电线路检修已经成为电力企业的必然选择。
关键词：物联网技术；配电线路在线监测系统；应用
引言
快速发展的经济，人们不断提高的生活水平，使得我国对于优质、可靠电能的需求与日俱增。配电线路是联络高压输电网和电力用户，合理分配和短距离输送电能的电力网络，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，因此应用在线监测技术对物联网技术下的配电网进行检修已经成为电力行业的必然选择。
一、在线监测技术概述
在线监测技术是基于互联网技术研发出来的，利用分布在配电线路不同地点的传感器，对线路运行状态信息进行收集、汇总，通过数据采集终端上传到主站监控管理平台处理。监测人员通过对传感器上传资料信息的研究分析，对配电线路中可能存在的故障进行研判，从而为配网运维人员的工作提供针对性的数据支持，极大地提高了工作效率。为深化在线监测技术在配电线路中的应用，供电企业布置的在线监测装置应满足以下要求:（1）在线监测装置的安装方式应较为便捷，从而降低高空环境下安装人员的工作压力。（2）在线监测装置应拥有统一的数据传输标准与储存标准，从而便于供电企业监测人员管理。（3）在线监测装置与输电线路之间应设计缓冲区域，避免在线监测装置对输电线路造成物理伤害。（4）在线监测装置应具备一定的抗干扰能力，从而保证其数据传输的准确性与全面性。（5）在线监测装置应使用可再生能源，从而降低供电企业的后期维护成本。
二、基于物联网技术的配电线路在线监测系统总体设计
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、温度、湿度、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.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，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协议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。
三、绝缘子在线监测应用
绝缘子由于常年暴露在大气中，受雷击、污秽、鸟害、冰雪、高温、高寒等因素影响，破坏绝缘子外观整体性，降低电力运输的稳定性与安全性。大多数绝缘子故障发生突然，故障前期肉眼不易观察，故障发生后易造成线路跳闸停电，给电力系统的安全稳定运行造成很大的困扰。绝缘子绝缘水平降低会增强绝缘体的导电性，在高电位差的情况下可能出现绝缘子闪络击穿，对线路绝缘造成严重破坏，而绝缘子绝缘部件破裂还会带来泄漏电流。根据绝缘子故障特点，应用在线检测系统，以期通过对绝缘子的实时监控，第一时间采集到到绝缘子微小故障信息，并通知配网运维人员及时处理，避免故障扩大造成严重事故。整套系统由信息采集终端、网络传输系统和后台控制单元三部分组成。信息采集终端安装在绝缘子上，采集绝缘子分布电压和泄漏电流，网络传输系统将采集到的的数据传输到后台控制单元，通过数据分析甄别出问题数据，利于运维人员及时发现故障绝缘子并更换，避免故障扩大，造成线路运行事故。绝缘子故障在线监测系统实时监测绝缘子运行状态，及时发现存在的问题，能够很好的维护电力系统稳定。
四、设备温度在线监测
在线监测技术对配电设备温度的检测主要使用红外热成像仪和导线连接两种方式。
其中导线连接分为固定式和可移动式，设备一旦出现接触不良，引起局部温度上升，进一步加大短路接触电阻，从而引发局部放电。技术人员可将导电装置和开关相连接，如果内部温度超过设定值，则会触发自动报警，告知检修人员及时入场排除故障。相比而言，在线红外热成像仪工作原理更加简单，使用也更为灵活。
五、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
1、系统硬件模块选型
系统电源为各部分供电，传感器和终端节点经由I2C接口相连，终端节点进行监测区域内各待检测量数据的实时采集，由I2C串口进行数据传输，并由单片机进行数据处理和分析，由网络上传至协调器节点、GPRS通信模块和网络服务器IP。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。同时，该部分还具有极强的分光特性，测定精度较高。
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。
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、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、GPRS通信模块、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。
结语
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
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