余婷婷

摘要：在電力系統(tǒng)中存在大量的帶電連接點(diǎn)，如輸配電線路的T型接點(diǎn)、接續(xù)點(diǎn)，電力設(shè)備中的開關(guān)觸頭、母線連接點(diǎn)等，這些接點(diǎn)常因?yàn)槭艿礁g、接頭松動、異物連接等原因造成接觸電阻增大，進(jìn)而導(dǎo)致溫度增高，嚴(yán)重時甚至引起設(shè)備起火，線路斷線等事故的發(fā)生。因此，若能實(shí)現(xiàn)對接點(diǎn)溫度的實(shí)時監(jiān)測并根據(jù)溫度的歷史變化規(guī)律推演出未來的變化趨勢，將對電網(wǎng)安全運(yùn)行具有重要的意義?；诖耍瑢ε潆娋€路接點(diǎn)溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測與預(yù)測系統(tǒng)進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：配電線路;接點(diǎn)溫度;監(jiān)測

引言

我國國土面積遼闊，地形復(fù)雜，配電線路分布廣泛，而配電線路作為電力網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，對保障電力能源的高效運(yùn)輸有關(guān)鍵性作用，但是因多方面因素影響，配電線路依然有一些比較常見的故障問題，不利于電力能源的運(yùn)輸。配電線路一旦出現(xiàn)故障，將會導(dǎo)致規(guī)模性停電，容易給社會帶來不良影響，因此要重視配電線路常見故障的運(yùn)檢管理，促進(jìn)我國電力行業(yè)技術(shù)能力的持續(xù)提升，有助于提高社會發(fā)展的持續(xù)性。

1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分為配電線路接點(diǎn)、溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測與預(yù)測系統(tǒng)按感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層4層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)。感知層中由終端節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)兩部分組成，終端節(jié)點(diǎn)安裝在配電線路A，B，C三相的接續(xù)點(diǎn)處，以紅外測溫的方式獲取接點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)，每個終端接點(diǎn)均配置無線通信模塊。匯聚節(jié)點(diǎn)安裝在某桿塔處，負(fù)責(zé)組網(wǎng)控制與數(shù)據(jù)的接收匯總;網(wǎng)絡(luò)層中，終端節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)組成星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)，它們之間使用LoRa擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)與通信，并通過4G-LTEDTU透傳至網(wǎng)絡(luò)云平臺中;平臺層中，匯聚節(jié)點(diǎn)接入至阿里云并將溫度數(shù)據(jù)上傳，同時將溫度歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲;應(yīng)用層中，從云平臺中獲取接點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)并輸入至預(yù)測模型中，預(yù)測接點(diǎn)溫度的未來變化趨勢，還可在APP中與云平臺同步顯示接點(diǎn)溫度監(jiān)測值。

2配電線路常見故障

2.1單相接地故障

配電線路的實(shí)際施工中需要注意線路周圍的絕緣設(shè)置，這是保障配電線路穩(wěn)定、高效運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，若線路周圍的絕緣層遭到破壞將會影響其絕緣性能，而且可能會使線路出現(xiàn)單相接地故障，這一故障會有較高的危險(xiǎn)性，如導(dǎo)致大面積停電、爆炸等，甚至?xí)?dǎo)致比較嚴(yán)重的安全問題。從實(shí)際調(diào)查分析來看，大多數(shù)單相接地故障與絕緣層老化有關(guān)。絕緣層需要定期更換，若未能夠定期更換也會導(dǎo)致老化而形成單相接地故障隱患。此外，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注居民區(qū)域配電線路的絕緣層，定期更換，防范該問題的發(fā)生。

2.2客觀因素分析

客觀因素主要表示自然環(huán)境下產(chǎn)生的影響因素，屬于不可抗因素，同時也是不可預(yù)見的，比如，常見的地震、雷電、強(qiáng)風(fēng)等。配電線路所在地區(qū)發(fā)生了地震，地震后地面坍塌會引發(fā)配電線路發(fā)生二次災(zāi)害，也對輸電線路產(chǎn)生大規(guī)模的破壞。大風(fēng)會導(dǎo)致線路及設(shè)備發(fā)生損害或坍塌，甚至還會引發(fā)人員的傷亡。各種輸電設(shè)備自帶相應(yīng)的電荷，從而會引發(fā)雷電事故，導(dǎo)致線路發(fā)生燒毀、斷裂等。

3配電線路接點(diǎn)溫度遠(yuǎn)程監(jiān)測與預(yù)測

3.1通信方式的選擇

配電網(wǎng)的分支多、覆蓋范圍廣，桿塔與桿塔之間的距離為50m左右，在某一監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的終端節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)之間最遠(yuǎn)距離可達(dá)數(shù)百米，因此工作在2.4GHz頻段傳統(tǒng)的無線射頻芯片無論從通信距離或工作能耗上并不能滿足終端與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的通信要求。低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)（LPWAN）覆蓋面廣、傳輸速率低、能耗小、成本低廉、連接數(shù)量大等特點(diǎn)，非常適合運(yùn)用在接點(diǎn)溫度監(jiān)測中，其中LoRa擴(kuò)頻調(diào)制通信采用特殊的擴(kuò)頻技術(shù)及降低通信速率，通信最遠(yuǎn)距離可達(dá)到15km。終端與匯聚節(jié)點(diǎn)均使用型號為A39-T400A21S1a的LoRa無線通信模組，該模塊將SX1268LoRa射頻芯片與主控芯片之間的通信方式從SPI轉(zhuǎn)換為串口通信，避免了移植復(fù)雜的LoRa協(xié)議棧。匯聚節(jié)點(diǎn)接收到的溫度數(shù)據(jù)通過4G-LTEDTU發(fā)送至云端，云端可存儲接點(diǎn)溫度的歷史數(shù)據(jù)，同時也可顯示接點(diǎn)當(dāng)前的溫度。選用型號為ATK-M751的4G-LTEDTU，通過RS485接口與匯聚節(jié)點(diǎn)通信，采用AT指令集進(jìn)行驅(qū)動，內(nèi)部集成了諸如MQTT，HTTP，TCP等互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，只需將數(shù)據(jù)通過RS485接口傳輸至DTU內(nèi)部，便可完成數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)化，無需額外移植相關(guān)的協(xié)議棧至匯聚節(jié)點(diǎn)內(nèi)，減少了匯聚節(jié)點(diǎn)的主控芯片工作量。

3.2加強(qiáng)線路改造，提高線路運(yùn)行管理效果

我國電力系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步，大多數(shù)電力企業(yè)需要更換陳舊的線路降低線路發(fā)生故障的概率，提供電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。線路更新中，需要從多個角度評估線材，利用全新的技術(shù)生產(chǎn)出的導(dǎo)線具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性和安全性。在實(shí)施線路改造和優(yōu)化的時候，要針對其發(fā)展現(xiàn)狀實(shí)施分析，不合理的線路要及時做出優(yōu)化處理。技術(shù)人員要對線路運(yùn)行不穩(wěn)定影響因素實(shí)施評估，制定風(fēng)險(xiǎn)因素規(guī)避發(fā)難，保證線路安全穩(wěn)定運(yùn)行。電力企業(yè)管理部門需要定期開展線路的維護(hù)和檢查，制定不同的管理方案，適當(dāng)增大配電線路的檢查頻率，避免10kV配電線路在惡劣環(huán)境下運(yùn)行。配電線路安裝的過程中，電力企業(yè)還要制定合理的監(jiān)督機(jī)制，針對影響線路安全運(yùn)行的不良因素進(jìn)行分析，制定針對性的解決方案。

3.3完善配電運(yùn)檢管理制度

隨著時代的發(fā)展，我國的電力需求越來越大，而保障配電線路的安全是社會現(xiàn)代化發(fā)展的重要前提，對此必須要重視提升對配電線路的運(yùn)維檢修。通過對電力部門的電力運(yùn)維檢修制度分析來看，其中存在的有一定的不足，并不能真正適用于當(dāng)下實(shí)際。新時代背景下，電力運(yùn)維管理部門要提高重視，加強(qiáng)對檢修制度的創(chuàng)新優(yōu)化，注重解決管理制度中存在的不足，并及時給予改進(jìn)。在人員管理方面，要加強(qiáng)對獎懲制度的應(yīng)用，對于因操作問題而引發(fā)故障的工作人員應(yīng)當(dāng)給予處罰，而對于工作積極性高、專業(yè)技術(shù)水平強(qiáng)的工作人員要給予獎勵，做到賞罰分明的透明化管理。此外，檢修管理制度不僅要有全面性、綜合性，更要能夠抓住細(xì)節(jié)，不放過每一個可能導(dǎo)致故障的細(xì)節(jié)問題。

3.4外圍電路

終端節(jié)點(diǎn)的主控芯片選擇STM32F103C8T6，匯聚節(jié)點(diǎn)的主控芯片選擇STM32F103ZET6，兩種主控芯片的程序存儲空間與變量存儲空間、控制引腳和通信引腳數(shù)量均滿足終端節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)的要求，與最小系統(tǒng)外圍電路共同組成控制中樞。終端節(jié)點(diǎn)采用鋰電池+太陽能板聯(lián)合供電的方式。鋰電池選擇鋁包電池，輸出電壓為通信模塊供電的同時，經(jīng)過LDO芯片降壓并輔以濾波電路為主控芯片與其余電路供電。太陽能板可在光照充足時，通過充放電管理芯片對鋰電池充電，鋁包電池內(nèi)部集成了充放電保護(hù)電路，防止過充過放現(xiàn)象的發(fā)生。匯聚節(jié)點(diǎn)功耗較大，不適合使用太陽能+鋰電池的供電方式，因此部署在安裝有FTU的桿塔上。單相220V交流電經(jīng)過開關(guān)電源被整流降壓至直流12V為4G-LTEDTU供電，同時經(jīng)過匯聚節(jié)點(diǎn)中的LDO芯片和電容濾波電路被降壓至5V和3.3V兩個等級的電壓，分別為通信模塊和主控芯片供電。

結(jié)束語

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生產(chǎn)水平不斷提高，且人們生活質(zhì)量的提高，生產(chǎn)和生活對供電都提出了更高的要求，因此需要電力系統(tǒng)進(jìn)一步加強(qiáng)線路運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。由于配電線路連接范圍較廣，運(yùn)行過程中極易受到外界因素的影響，電力企業(yè)需要重視對配電線路的檢查和維護(hù)，制定針對性的管理對策，促進(jìn)配電線路運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

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