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1、 基于LPWA无线物联网技术的配电网运营管理研究 胡俊+陈绵璞摘 要： 随着配电网规模增大、网架复杂，用户对供电安全要求的不断提升，需要通过自动化技术扩大配电网的供电能力、提高供电可靠性和供电质量，避免“盲调”和避免灾害性事故造成的长时间大面积停电。通过综合分析，选用基于LPWA的无线物联网技术，具有广域覆盖、超低功耗、强抗干扰、组网维护简单等优势，非常适合用于低功耗长期电池使用的定位与监测类应用。关键词： LPWA；物联网；配电1.研究背景随着配电网建设及规模日趋增大、网架日趋复杂，用户对供电安全和可靠性要求的不断提升，配电网面临的外界压力将越来越大，需要进一步通过自动化技术扩大配电网的供电
2、能力、提高供电可靠性、供电经济性和供电质量，避免“盲调”和避免灾害性事故造成的长时间大面积停电。同时开展信息整合工作，提高信息和数据的共享性，为自动化的高级应用功能提供基础。结合国网配网自动化建设 “统筹规划、统一标准、试点先行、整体推进”工作原则，采取“主站一体化、终端和通信差异化”的模式，全面推进配电自动化建设，着力提升配电自动化应用水平，全面支撑配电网精益管理和精准投资，不断提高配电网供电可靠性、供电质量和效率效益。通过研究，存在以下4方面问题：如何实现配电网通信设备可观可控？如何增强配电网通信设备故障快速响应能力？如何提高配电网通信设备故障主动抢修能力以及设备状态管控能力？如何提升配电
3、网通信设备精益化管理水平？为有效支撑配电网，达到配电网运行维护的要求，结合实际情况，我们选择对LPWA无线物联网技术的配电网运营管理研究。2.LPWA技术概述随着智能电网的发展，智能配电网已经是智能电网的重要组成部分，而智能配电网中含有大量的传感设备和通信设备，使配电网运营管理的设备种类繁多，专业跨度更大。针对配电网的这些特点，本研究采用具有低功耗、长距离、大量连接的LPWA（Low Power Wide Area Network）新技术，实现对配电网智能运营管理。LPWA技术由2015年开始兴起，发展非常快，得益于最近几年物联网的快速发展。物联网是最近几年发展起来的解决物与物、人与物、人与人
4、之间的互连的网络，是通过各种传感技术、各种通讯手段，将任何物体与互联网相连接，以实现远程监视、自动报警、控制、诊断和维护，进而实现“管理、控制、营运”一体化的一种网络，已广泛应用于智能楼宇、智能家居、智能交通等领域。物联网的核心在低功耗和无线传输，目前已有的几种无线传输技术（LPWARFIDZigbeeWALNLTE-M）对比如下表：从上表中我们可以看出，现在应用最多的WIFI、蓝牙、ZigBee等无线物联网传输技术，覆盖能力有限、只适合短距离通信。而LTE-M等移动蜂窝网技术，虽然可以满足大范围或者移动性的应用需求，但存在依赖运营商网络、部分地区无法覆盖、以及成本高的问题。LPWA具有以下优
5、点：1. 广域覆盖（市区5公里，郊区15公里，高穿透性）2.超低功耗（大多数场景终端可以使用3年甚至10年）3. 强抗干扰（-140dbm接受灵敏度，可低于噪声传输）4. 组网维护简单（以太网传输、可行业自行运营）非常适合用于低功耗长期电池使用的定位与监测类应用。针对配电网运营管理和LPWA技术的特点，设想运用物联网LPWA技术组建通信专网，在配网设备（如开关、杆塔等）上粘贴或悬挂LPWA终端，对配电网通信设备的在位状态进行检测，為巡检维护人员提供准确的设备信息及设备现状报告；同时可以在LPWA终端扩充配电网通信设备状态监测功能和运行环境监测功能，根据设备运行参数及环境参数分析设备故障概率，做
6、到主动排查、主动消除，真正做到防患于未然；另外也可搭建业务管理平台，运用中心数据库的采集数据及数据分析结果，为配电网通信设备安全科学运行提供必要的保障。3.如何降低设备运维中的故障目前省内各地市局可能存在不同品牌的信息设备，但是其原理与硬件信息基本一致，与其他地区维护人员交流的过程中发现，我们花费了很大的精力去排除的故障，其它地区也许出现过相同的故障，如果在故障出现之前我们就交流过的话，那么对于这个故障的修复会节省大量的时间。我们可以设想一下，每天的维护数据填写在I6000服务器之后，服务器实时的对这些数据进行分析处理，包括故障产生的原因以及如何修复等，全省性的大数据分析更具有普遍性和说服力，
7、服务器会定期给每个维护人员推送设备维护相关的知识，就像微信推送服务一样简单方便，这会使得设备维护工作的效率大大提高，减少排故时间，更有可能查找出设备运行中的隐患，降低设备运行中的故障率。4.如何利用系统及硬件进行维护每年都会有新员工参加工作，而新入职的员工对于信息安全及设备维护一知半解，很容易出现一些低级的错误，造成不必要的损失，然而大数据的出现可以打破这种模式，它以更加客观、真实的内容呈现在各个员工面前，人们可以获取他需要的任何内容，而且我们可以设定需要学习的内容，通过周报月报等统计方式向全局以新闻的模式普及一些常见的软件、硬件故障，一些周期性会突发的情况如何去预防方案。利用I6000、桌面
8、系统全面采集现有设备，硬件设施，网络状态，使用软件信息，通过日常维护收集故障率等信息，利用大数据挖掘技术对相关设备进行多样化的性能分析和性能预测，对故障率多的用户进行有针对性的培训。大数据给公司带来的好处不仅如此，大数据是每个维护人员的集思广益的综合体，它给维护人员的维护过程制定了标准，对于故障，维护人员可以准确、有效的应对，还能预防一些故障的出现，对于人为的”错、忘、漏“能够有效的避免，这是天天开会都无法达到的效果。可以预见，若干年以后，大数据的技术会更加成熟，在信息维护中起到的作用也会更加重要，作为信息维护人员，应该更好的去主动接触、学习相关的知识，为信息维护工作打下坚实的基础。5.实施之
9、后实现功能通过实施，发现具有以下功能特点：1实现配电网通信设备可观可控；2增强配电网通信设备故障快速响应能力；3增强配电网通信设备故障快速响应能力；4提高配电网通信设备故障主动抢修能力以及设备状态管控能力；5提升配电网通信设备精益化管理水平。6.长期计划1运用于主网设备管理：运用LPWA技术，我们将能够预知主网设备的设备及板卡状态，在出现故障前进行维护，大大降低主网故障风险。2运用于电采系统：运用LPWA技术，可优化远程抄表，降低电量数据丢失风险。3提供配网自动化备用通信通道：具备配电网通信设备传输功能，组网简单，成本较低。7. 综述为提高配电网运营管理水平提供了一个较好的方向，丰富了运维管理成效。数据中心平台建设的构想为设备运行积累大量的数据，为数据挖掘及分析打下良好的基础，也为以后的运营模拟仿真提供条件。物联专网建设、运行的构想可为电力物联专网建设积累经验、开拓更多的业务模式并发掘更多的物联网应用。参考文献1 刘振亚.智能电网技术M.北京：中国电力出版社，2010.2 中国电机工程学会.中国电力大数据发展白皮书R.北京：中国电机工程学会，2013.作者简介 蔡翔宇（1984年3月），男，河南信阳人，本科，工程师，国网河南省电力公司信阳供电公司职工，主要从事网络与信息安全工作。endprint -全文完-
