基于4G的农电台区设备智能监控系统设计与实现

张俊玮 蔡雨宏 张秋雁 丁超

摘要：基于TD-LTE 4G多业务融合智能模块通过共享计量自动化系统的终端设备，将配电台区相关的不同业务部门的需求融合，提高了供电可靠性和配电台区运行安全性，为电网优质服务水平起到了积极的促进作用。本文以基于4G的农电台区设备智能监控系统设计与实现为研究核心，分析和阐述了在4G网络的发展背景下，农电台区设备智能监控系统可以实施的技术改造、提出了通过网络终端的数据建设，来推进智能监控系统发展的相关策略。

Abstract： Based on the TD-LTE 4G multi-service convergence intelligent module， by sharing the terminal equipment of the metrology automation system， the requirements of different business units related to the distribution area are merged， which improves the reliability of power supply and the operational safety of the distribution area. The quality service level of the power grid has played a positive role. This paper takes the design and implementation of intelligent monitoring system based on 4G for agricultural radio station as the research core， analyzes and expounds the technical transformation that can be implemented in the intelligent monitoring system of agricultural radio station equipment under the background of 4G network development， and puts forward to promote the development of intelligent monitoring systems through the network terminal data construction.

關键词：4G;农电台区;智能监控;设计;实现

Key words： 4G;agricultural radio area;intelligent monitoring;design;implementation

中图分类号：TP277;TM41                                 文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）34-0136-02

0  引言

在我国的智能化发展过程中，农村电网实现信息化、自动化、互动化的发展，能够有效解决用电安全问题，农村用电稳定问题，用电质量问题和电能表问题，农电台区的智能监控系统，就是为了解决农村电网的监控和管理的平台的问题，使远程抄表，用电监测，用电数据统计，电能质量分析，供电可靠性分析等相关内容实现数字化的发展。基于4G技术的农电台区设备智能监控系统设计与实现，是通过高端的网络技术实现能变台区的数据化管理与分析。

1  4G对农电台区监控系统的智能化优势

1.1 4G智能台区的核心技术  多业务融合智能模块，直接替换计量自动化终端设备的上行通信模块，无需现有设备硬件和软件的任何改动即可实现，无需计量自动化主站的任何改动;多业务融合智能模块提供本地485有线接口，实现配电箱内智能设备的实时在线监控，包括总漏电保护器、台区测温设备、无功补偿装置等;提供LORA无线接口，实现部署在台区其它地方的智能设备实时在线监控，包括二级和三级漏电保护器、三相不平衡装置、电压监测仪等。多业务融合智能模块支持同时连接双主站IP，实现市场营销相关的数据和生产设备管理相关的数据转发到各自主站;基于蓝牙转LORA的转换器和终端APP，用于日常的调试和运维工作;兼容所有在网用采终端设备，支持全网通4G高速;支持配电台区所有智能设备的实时监控，软件实现协议的兼容;支持基于LORA无线通信的台区设备管理功能和本地调试配置功能;手持终端APP实时监测台区情况及施工调试，包括：台区三相电压、电流，剩余电流动作保护器运行情况，形成大数据及曲线图。

1.2 4G的优势作用  基于4G技术进行农电台区设备智能监控系统的设计和发展，主要是因为4G技术具有明显的优势特点，在性能方面能够提高农电台区设备智能远程监控的相关效果，4G技术具有通信速度快，网络频谱宽，通信灵活，智能性能高，兼容性好，提供增值服务良好，高质量通信频率，效率好，费用便宜等非常明显的优势。4G多业务融合智能模块的配电台区生产和市场需求融合技术能够很好的解决现有生产和营销的业务需求。4G多业务融合智能模块的配电台区生产和市场需求融合技术，能够实现的功能包括：兼容所有的计量自动化终端设备，同时将低速的GPRS通信平滑升级为4G高速。直接替换现有配电台区终端的上行通信模块即可。内置基于LORA的无线和485本地有线通信功能，支持多级漏电保护器的在线监测，包括不在同一表箱里的总漏保。真正实现智能台区的所有智能设备的实时在线监测功能，包括测温、无功补偿、三相不平衡等等。基于LORA的移动终端APP本地调试和运维功能。从而真正实现多个部门在配电台区业务的真正融合，实现台区智能化的目标。

2  4G背景下智能配电台区的建设标准

2.1 建设的原则  对于4G多业务融合智能模块而言，配电台区生产技术以及平台系统的关键作用，即为为客户提供更加优质的服务，配网运维与营销部门效率提升的目的也逐渐实现，大大降低日常生产与管理成本，客户满意度也出现上升趋势。农村电网建设关系到我国农业经济的发展，信息和网络化发展的前提下，农村实现了电力的普及应用。但是，农村电网在发展的过程中，受环境和条件的限制，仍然处于比较滞后的状态。供电可靠性较低，而且在农村电网的建设中会发现网架结构是落后的主体原因。农村的用电需求量近年来不断增多，如果供电能力较低和滞后，电网无法实现供求增长速度相适应，那么就会导致农村电网发生生产和应用之间的矛盾。在现有技术的基础上进行相关技术的评估，选择试点工程具体的推进智能化建设的要求上，农网智能设备少，技术低，通信不完善，那么采用4G的农电台区设备智能管理，主要是为了通过现有的先进技术成果，完善和优化智能化建设的要求，实现农电台区设备质量管理，能够提升和推进农网建设的整体进步。

2.2 实现的目标  受到电力市场环境的影响，配电自动化系统的经济性，也逐渐成为对使用者产生影响的重要因素之一，而与此同时，配电自动化功能间的协调性，也需在有关要求下提升，在信息需求量逐渐增大的情况下，对配电自动化功能集成与综合，要求也愈发严格。对于谐波抑制与三相不平衡治理来讲，应尽可能发挥智能化、数字化要求的作用，动态补偿，无功功率，消除谐波畸变，治理各项电压不对称等方面，主体目的即为促进电能质量与供电可靠性的提升，站在网络通信与数据传输的角度上来看，实现远程监控和统一的设计和指挥[4]。农网智能化建设的要求需要进行数据化管理和网络化管理，那么，基于4G环境下的农电台区设备智能监控，就突出了4G网络建设的优势，将数据传输作为快速智能监控的基础性技术，实现农网智能化建设与现代网络通信技术的高度融合。

2.3 主体模式  在4G技术的网络背景下，农电台区的设备智能监控系统主体建设模式，要实施设备配置和功能配置的相关任务执行。主站系统要采取统一的数据采集和基础功，集中监控平台，对智能台区的监控信息要实施终端采集的遥信遥测和与配电终端的遥控命令同步，在调容调压控制器采集的过程中，实施环境监控仪的具体应用。采用无功补偿的遥测遥信，实时监测电容的投切状态。配电变压器需要更换为节能型的配电变压器，特别是在季节性负荷较大的时候，或者昼夜的峰值变化较大的时候，不规律的周期变化通常选用有载调容变压器，以有效降低设备损耗和线路损耗，提高变压器的经济运行水平，在智能低压配电的设计中，采取模块化划分，采用纵横分布的方式，实施相关的配合。配电监控终端需要采用国网统一标准的智能配电终端，对信息进行采集和监测保护，以及用户的分布管理上，要实施数据的双向传输，在功能配置上主要是要配置标准型的智能配电台区，实现监测保护和通讯功能，采集和配电台区管理功能上有效实现，漏电保护监测管理低压线损分析，配电环境监测，台区信息互动等基础性的功能。

3  系统功能的设计与实现

3.1 信息的自动采集  4G技术的主要优势是数据传输的速度较快，那么在信息的自动采集方面，主站系统对用户的自动采集和计量，就会实现高速的管理状态。在用电分析管理，自动缴费和用电信息查询，电网信息发布，智能用电设备交互等方面，可以实施智能的采集终端操作，通过数据管理和数据双向传输，来达到及时执行命令的标准，在电网信息设备上能够实现与各个分站之间的联系，通过三层或者二层通信模式实现了，从采集器到集中器但无线传输，实现了4G无线专网通讯的效果，在农电台区的設备管理中，信息采集尤为重要。

3.2 电能质量控制  在农电台区设备智能监控系统中，对于电能质量的治理是一项重点内容。智能配电终端通过电能综合治理的设备进行监控，例如在无功补偿中，主要包括了电容器和滤波器两个部分，通过无功补偿主要是实现三项共谱，分相补偿，或者三相共谱与分相补偿之间的混合补偿模式，采用这种方式进行电能质量控制，主要是实现无功就地平衡，以保障农电网络在实施电能供应的时候，能够达到减少环境污染，实施生态化发展的要求[5]。

3.3 远程费用监控  农村电网建设中对用户的电费监控也是一项重点的内容，在传统的方案实施过程中，往往由于无法实现远程的费用监控，而使不良用户在电能应用方面管理松散，那么通过4G技术的网络环境下，就可以实现远程监控的优势化作用。通过智能终端，对用户进行控制时，可以通过终端实施付费控制的投入命令，根据用户的用电数据进行计算，那么这种精确的计算是通过4G网络下准确的数据为背景作为参考标准的。如果用户一旦没有足够的费用，那么就会实时报警和跳闸，实现警告和断电的具体管理，远程控制功能实际上是为了通过具体的操作实施对用户的远程费控，这种方式是实现农村电网管理标准化建设的重要任务。

3.4 视频监控系统  4G技术的主要优势是无线传输与数据传输的精准运行，那么通过4G技术的发展背景，在农电台区设备管理中，通过视频监控系统能够实现主站通讯和其他分站之间的随时联系。管理人员可以通过各个施工视频监控的设备，进行IP地址的访问，通过查看摄像头的监视内容，可以实现远程监控和现场监控融合的发展方式，通过现场运行和环境安全等情况的传输，这些内容就会传输到配电指挥调度中心，管理人员能够明确了解现场的基本情况，对设备的监管水平能够实现准确的监控，视频监控系统的应用对配电台区设备智能管理具有至关重要的作用，通过视频监控系统，能够准确直接的找到问题发生的关键部位，根据问题发生的部位进行系统化的问题排查操作，使农电台区的设备智能管理，能够真正为农电网络建设服务。

4  结论

4G网络时代的到来给农电台区设备监控提供了新的条件。在网络技术环境下监控系统的设计和实现，需要从现实出发，更需要对智能终端进行分析和开发。在实施开发的过程中，应当将功能性能和界面儿进一步的完善后续设计和开发工作，根据智能终端的分析和系统功能，实现相关设备的进一步开发和研究，通过4G技术来提高网络化管理水平，充分利用4G技术的网络化建设优势，使农电台区的设备智能管理简化程序实施直接的管理，突出农电管理的新时期的新特点，以提高农电台区设备智能监控的整体效能，实现农网改造的科学性发展。

参考文献：

[1]徐彬. 配电台（区）智能在线监控系统设计与实现[D]. 2014.

[2]程刚.智能台区在线监控系统的设计与实现[D].

[3]徐友刚，朱能，李建宁，等.基于无线数传电台的箱式变电站温度在线监测系统设计与应用[J].电力与能源，2017（4）.