配电线路接点温度远程监测与预测系统

余婷婷

摘要：在电力系统中存在大量的带电连接点，如输配电线路的T型接点、接续点，电力设备中的开关触头、母线连接点等，这些接点常因为受到腐蚀、接头松动、异物连接等原因造成接触电阻增大，进而导致温度增高，严重时甚至引起设备起火，线路断线等事故的发生。因此，若能实现对接点温度的实时监测并根据温度的历史变化规律推演出未来的变化趋势，将对电网安全运行具有重要的意义。基于此，对配电线路接点温度远程监测与预测系统进行研究，以供参考。

关键词：配电线路;接点温度;监测

引言

我国国土面积辽阔，地形复杂，配电线路分布广泛，而配电线路作为电力网络的重要组成部分，对保障电力能源的高效运输有关键性作用，但是因多方面因素影响，配电线路依然有一些比较常见的故障问题，不利于电力能源的运输。配电线路一旦出现故障，将会导致规模性停电，容易给社会带来不良影响，因此要重视配电线路常见故障的运检管理，促进我国电力行业技术能力的持续提升，有助于提高社会发展的持续性。

1系统整体结构

系统的总体结构分为配电线路接点、温度远程监测与预测系统按感知层、网络层、平台层和应用层4层结构进行设计与开发。感知层中由终端节点与汇聚节点两部分组成，终端节点安装在配电线路A，B，C三相的接续点处，以红外测温的方式获取接点温度数据，每个终端接点均配置无线通信模块。汇聚节点安装在某杆塔处，负责组网控制与数据的接收汇总;网络层中，终端节点与汇聚节点组成星型拓扑结构的无线网络，它们之间使用LoRa扩频调制技术进行组网与通信，并通过4G-LTEDTU透传至网络云平台中;平台层中，汇聚节点接入至阿里云并将温度数据上传，同时将温度历史数据进行存储;应用层中，从云平台中获取接点温度数据并输入至预测模型中，预测接点温度的未来变化趋势，还可在APP中与云平台同步显示接点温度监测值。

2配电线路常见故障

2.1单相接地故障

配电线路的实际施工中需要注意线路周围的绝缘设置，这是保障配电线路稳定、高效运行的重要基础，若线路周围的绝缘层遭到破坏将会影响其绝缘性能，而且可能会使线路出现单相接地故障，这一故障会有较高的危险性，如导致大面积停电、爆炸等，甚至会导致比较严重的安全问题。从实际调查分析来看，大多数单相接地故障与绝缘层老化有关。绝缘层需要定期更换，若未能够定期更换也会导致老化而形成单相接地故障隐患。此外，相关技术人员应当重点关注居民区域配电线路的绝缘层，定期更换，防范该问题的发生。

2.2客观因素分析

客观因素主要表示自然环境下产生的影响因素，属于不可抗因素，同时也是不可预见的，比如，常见的地震、雷电、强风等。配电线路所在地区发生了地震，地震后地面坍塌会引发配电线路发生二次灾害，也对输电线路产生大规模的破坏。大风会导致线路及设备发生损害或坍塌，甚至还会引发人员的伤亡。各种输电设备自带相应的电荷，从而会引发雷电事故，导致线路发生烧毁、断裂等。

3配电线路接点温度远程监测与预测

3.1通信方式的选择

配电网的分支多、覆盖范围广，杆塔与杆塔之间的距离为50m左右，在某一监测区域内的终端节点和汇聚节点之间最远距离可达数百米，因此工作在2.4GHz频段传统的无线射频芯片无论从通信距离或工作能耗上并不能满足终端与汇聚节点之间的通信要求。低功耗广域网技术（LPWAN）覆盖面广、传输速率低、能耗小、成本低廉、连接数量大等特点，非常适合运用在接点温度监测中，其中LoRa扩频调制通信采用特殊的扩频技术及降低通信速率，通信最远距离可达到15km。终端与汇聚节点均使用型号为A39-T400A21S1a的LoRa无线通信模组，该模块将SX1268LoRa射频芯片与主控芯片之间的通信方式从SPI转换为串口通信，避免了移植复杂的LoRa协议栈。汇聚节点接收到的温度数据通过4G-LTEDTU发送至云端，云端可存储接点温度的历史数据，同时也可显示接点当前的温度。选用型号为ATK-M751的4G-LTEDTU，通过RS485接口与汇聚节点通信，采用AT指令集进行驱动，内部集成了诸如MQTT，HTTP，TCP等互联网协议，只需将数据通过RS485接口传输至DTU内部，便可完成数据的协议转化，无需额外移植相关的协议栈至汇聚节点内，减少了汇聚节点的主控芯片工作量。

3.2加强线路改造，提高线路运行管理效果

我国电力系统的发展和进步，大多数电力企业需要更换陈旧的线路降低线路发生故障的概率，提供电力系统安全运行。线路更新中，需要从多个角度评估线材，利用全新的技术生产出的导线具有极强的稳定性和安全性。在实施线路改造和优化的时候，要针对其发展现状实施分析，不合理的线路要及时做出优化处理。技术人员要对线路运行不稳定影响因素实施评估，制定风险因素规避发难，保证线路安全稳定运行。电力企业管理部门需要定期开展线路的维护和检查，制定不同的管理方案，适当增大配电线路的检查频率，避免10kV配电线路在恶劣环境下运行。配电线路安装的过程中，电力企业还要制定合理的监督机制，针对影响线路安全运行的不良因素进行分析，制定针对性的解决方案。

3.3完善配电运检管理制度

随着时代的发展，我国的电力需求越来越大，而保障配电线路的安全是社会现代化发展的重要前提，对此必须要重视提升对配电线路的运维检修。通过对电力部门的电力运维检修制度分析来看，其中存在的有一定的不足，并不能真正适用于当下实际。新时代背景下，电力运维管理部门要提高重视，加强对检修制度的创新优化，注重解决管理制度中存在的不足，并及时给予改进。在人员管理方面，要加强对奖惩制度的应用，对于因操作问题而引发故障的工作人员应当给予处罚，而对于工作积极性高、专业技术水平强的工作人员要给予奖励，做到赏罚分明的透明化管理。此外，检修管理制度不仅要有全面性、综合性，更要能够抓住细节，不放过每一个可能导致故障的细节问题。

3.4外围电路

终端节点的主控芯片选择STM32F103C8T6，汇聚节点的主控芯片选择STM32F103ZET6，两种主控芯片的程序存储空间与变量存储空间、控制引脚和通信引脚数量均满足终端节点和汇聚节点的要求，与最小系统外围电路共同组成控制中枢。终端节点采用锂电池+太阳能板联合供电的方式。锂电池选择铝包电池，输出电压为通信模块供电的同时，经过LDO芯片降压并辅以滤波电路为主控芯片与其余电路供电。太阳能板可在光照充足时，通过充放电管理芯片对锂电池充电，铝包电池内部集成了充放电保护电路，防止过充过放现象的发生。汇聚节点功耗较大，不适合使用太阳能+锂电池的供电方式，因此部署在安装有FTU的杆塔上。单相220V交流电经过开关电源被整流降压至直流12V为4G-LTEDTU供电，同时经过汇聚节点中的LDO芯片和电容滤波电路被降压至5V和3.3V两个等级的电压，分别为通信模块和主控芯片供电。

结束语

随着我国社会经济的发展，生产水平不断提高，且人们生活质量的提高，生产和生活对供电都提出了更高的要求，因此需要电力系统进一步加强线路运行的稳定性和安全性。由于配电线路连接范围较广，运行过程中极易受到外界因素的影响，电力企业需要重視对配电线路的检查和维护，制定针对性的管理对策，促进配电线路运行的安全性和稳定性。

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