摘要：文章主要介绍基于物联网在配电网运维管理水平提升中的实践研究，结合物联网技术无线传输的通信特点，提出通过物联网技术解决现网中的管理现状。本文通过对LORA、NB-IOT、北斗、WAPI等多种种物联网通信技术在配电网智能感知中的应用场景进行研究，从平台架构、经济情况、应用模式等方面考虑，得出建设以LORA技术为主物联网技术应用模型。

关键词： 配电网;物联网;LORA;

引言

近年来，随着一系列“双碳”能源政策的出来，国家电网公司提出了打造新型电力系统，配电网是作为新型电力系统的重要组成部分，其运维管理水平一直以来采用传统配电网模式，管理经验落后，无法保证供电的可靠性。为进一步提高配电网运维管理的水平，新疆电力有限公司结合5G、LORA、NB-LOT、北斗、WAPI等物联网新技术开展了一系列的试点应用，探索未来电力配电网的发展模式，针对现有的低压配电网络痛点，包括末端厂站接入、复杂多变的地理环境、型号各异的设备型号、不同通信协议、覆盖范围大、高故障率的现状，开展试点应用，通过终端监测的管理模式，提升配电网运维管理水平，其经济性和可靠性均得到保障。

1 配电网运维管理的概述

配电网是电能利用的“发、输、变、配、用”五大环节中的重要一环，是沟通供给侧和消费侧的重要桥梁，实现电压的转化并完成至用户侧的电能分配。现有配电网运维存在以下特点：线缆老化严重，线径过细、供电可靠性差，各类运维情况差异性大、设备故障高发等问题突出。同时，智能化、自动化水平不足，运维管理效率不足。新疆电网地处西北边陲，地域广阔，配电网络情况复杂多样，管理维护每年将花去大量的人力、物力，作为能源输送大省，解决配电网络薄弱、管理方式落后等问题迫在眉睫。采用新技术，用科学技术代替人的重复劳动，提升配电网的运维管理水平是未来配电网络运维管理的发展趋势。

2  配电网运维管理中各物联网技术分析

随着迈入物联网技术时代，各领域之间技术不断融合发展，LORA、NB-LOT、北斗、WAPI等物联网新技术不断的展现出其技术优势。研究物联网技术和配电网络运维管理融合发展，对解决现阶段配电网现状具有重要意义。其中，LORA和NB-LOT均是低功耗、大带宽、广连接的技术，均可以实现在直接15公里左右的网络覆盖接入，其内置电池可进行定期休眠、唤醒，可达年级别的通信。不同的是NB-LOT依赖于运营商网络，具有专业通信频段，但无法实现自主建站，部署缓慢。LORA技术可以通过自组网灵活部署，其信道采用公共频段，通过扩频技术提高其抗干扰性，安全性在军事领域也完成验证。北斗短报文通信技术，可实现对无网络区域的通信，其信息容量根据北斗设计参数单次传输14000比特。WAPI则通过下发数字证书，实现高加密的信号传输，并且可以实现大带宽、高速率的终端接入，适合作为小范围通信手段。

3  物联网传感器实现配电网运维的信息采集与融合处理

利用物联网传感器对配电网络的运行环境、设备参数等信息进行收集，建立数学模型，对越门限的信息进行告警显示。以LORA平台为例，终端感知层作为物联网架构的基础层，可实现环境数据及物体标签信息采集，包括温湿度、倾角、红外、光照、烟感、水浸等，终端可以根据作业状态进行活动和休眠两种模式切换，提高电池利用效率。通过网络层进行双向高效、可靠的信息传输。平台层则用于实现数据安全存储、融合显示及利用。应用层利用平台层数据，实现变电、输电、配电、送电、通信、应急等多场景的应用。

3.1 设备运行的配电网运维信息

运维人员可以通过配电设备的电压、电流等信息分析，对比正常值与故障值之间的关系，通过分析制定有效的线路控制方案，完成新数据的写入，实现配网调度的科学化、智能化，重构配电自动化网络。在设备运行方面，通过电压、电流、设备温度等信息数据，可进行合理的检测和匹配处理，减少设备故障率，也可以用于防雷击及漏电保护，全面提升配电网监测质量[ 1 ]。

3.2 设备运行的环境信息

在日常运维工作中，必须重视配电设备的动力环境状态监测，对于设备的使用寿命和运行性能具有关键作用，建立完善的环境管理体系，定期监测告警，环境优化，确保配电运维工作的安全可靠。加强环境温度、水浸、雨量的检测，实现极端环境预警，提升故障处置效率。保障极端情况下配电网设备安全有效。

4  物联网在配电网运维管理中的典型场景应用

4.1 在配电自动化中的应用

实现配电网的可视化现场管理是提升运维能力，进行故障快速研判处置的关键，是配电网自动化的重要组成部分。针对配电网络的环境多样性、线路管道复杂特点，采用传统运维 模式效率低下，信息传输手段有限。通过引入物联网传输技术，代替原来的无线通信及中压载波技术，采用RFID及GPS结合实现巡视人员的授权管理及重点场所的定位，开展针对性的定期重点督查，有效提高作业效率，同时满足新型电力系统遥信、遥测需要，通过设置终端唤醒采集频率，以适应不同时期、时间段的配电网的精益化运维。

4.2 在配电网场所安全管理中的应用

配电网因其在电力传输过程中担任向用户侧配电工作，网络拓扑结构复杂，且设备节点多，管控难度大，在一些偏远地区尤为突出，常发生盗窃事件或者设备损坏事件，为此若采用传统的防盗措施，成本高，部署难度大。采用电子围栏、红外传感、无线门磁传感器等技术，对场所入侵进行监测，通过监测围栏张力变化、电压变化、接地电阻变化，周围环境及人的温度高低，以及门禁授权准确判断出非法入侵[ 2 ]。

4.3设备安全防护中的应用

通常配电场所为保护变压器设备的安全及用户用电安全，会在站内安装大量的避雷设施，由于避雷器构造较为简单，安装成本低廉，在实际设施中，很难安装其他监测设备研究工作状态，无法及时发现避雷器的故障情况[ 3 ]。此前，对于避雷器一般采取传统定期更换方式运维，会造成一些不必要的设备更换，增加了运维的成本和资源的浪费。通过利用物联网终端对避雷器结构进行略微调整，可实现对避雷器功能及可用性的一些监测，同时可以通过内部泄露电流进行终端供电，改变配电中避雷器的运维模式，指导相关检修工作的开展。

5 结论

文中，通过研究物联网与配电网的融合应用，提升配电网的运维管理水平。结合信号区域覆盖范围，对比几种技术的参数性能，得出建设以LORA为主自主可控的物联网络，实现低功耗、大带宽、广连接接入需要;同时，考虑以WAPI作为辅助补强手段，满足局部小范围高保密性的信号传输。

参考文献：

刘晋武.物联网在配电网运维管理水平提升中的应用分析[J].信息通信，2017（05）：285-286.

盛鹏飞.浅析物联网技术在10kV配电网中的应用[J].通讯世界，2019，26（11）：256-257.

潘锦良，孙彬华，肖禧超.基于物联网的配电网多故障抢修资源调度策略[J].中国新通信，2017， 19（ 16） ：58.

作者简介：

李路民（1972-），男，新疆阿克苏人，硕士，副高级工程师，主要从事配电无线通信网络故障;

李  昱（1996-），男，甘肃武威人，本科，初级工程师，主要从事电力通信设备运维;

王  鑫（1988-），男，吉林松原人，本科，副高级工程师，主要从事配电网研究;

马  冲（1993-），女，新疆阿勒泰人，本科，中级工程师，主要从事电力通信;

胡长悦（1992-），男，甘肃武威人，本科，中级工程师，主要从事电力通信网络建设运维技术研究;