透過實測驗證，該方案可有效解決“一遙”終端的停用問題，保證終端產品的可靠執行，為配網故障定位系統高效、經濟執行提供了有益借鑑。

隨著配電自動化技術的發展，大量配電終端、通訊裝置等被應用於配電網，為實時獲取配電網執行與故障資訊奠定了基礎。基於此，很多供電企業建設應用了配網故障定位系統，解決了配電線路故障排查困難和效率低下的問題，節省了供電搶修成本，減少了停電時間。偏遠地區由於通訊網路建設困難，大多采用無線通訊的配網故障定位系統，其對於故障的實時監測工作是依靠故障指示器進行相應的定位，從而提升配網執行的安全性和可靠性。

1 現狀分析

甘肅農村地區2017年之前安裝的較多故障指示器採用全球移動通訊系統（global system for mobile communication, GSM）、分碼多重進接（code division multiple access, CDMA）或無線分組業務（general packet radio service, GPRS）等2G通訊方式與主站系統（系統執行後臺）進行通訊。線上路發生短路或接地後，故障轉發器將接收的3個故障採集器傳送的故障電流資料轉換為通用的檔案後上送主站系統。

主站系統根據各採集單元傳送的資訊進行綜合研判，定位出故障區間並向運維或搶修人員傳送故障定位資訊，為故障搶修提供輔助決策資訊。

2019年下半年，甘肅部分地區運營商已被告知將逐步退出2G業務，為確保已建成的配網故障定位系統正常執行，本文提出一種基於物聯網通訊技術的配網故障定位系統升級改造方案，以期切實提高2G終端在壽命期內的利用率，降低配網故障定位系統的重複投資，發揮其在配電故障定位中的價值，保障供電搶修效率和縮短故障停電時間。

2 基於物聯網通訊技術的升級改造方案

隨著物聯網的快速發展，物聯通訊組網技術已經得到了一定的應用推廣，譬如共享單車等。當前的物聯網應用主要使用近場通訊（near field com- munication, NFC）技術和低頻率廣域網（low-power wide-area network, LPWAN）技術。

大多基於NFC的物聯應用需要依賴傳統的長距離網路資訊處理技術，如蜂窩網路。“NFC技術+蜂窩網路”的資料聯網模式佔用網路資源極大，導致物聯網通訊的應用成本居高不下。因此不適用大規模擴充套件的終端接入。

而LPWAN技術滿足廣覆蓋效益和低功率成本的要求，其主要技術有：基於現有移動蜂窩網路裝置的窄頻物聯網（NB-IoT）和LTE-M技術、基於無線區域網的802.11ah和802.11p協議技術、基於獨立組網和未授權頻段的長距離廣域網（LoRaWAN）技術以及Sigfox技術等[5]。NB-IoT借用現有的蜂窩網路設施可以實現廣域覆蓋和長距離傳輸，且可以實現無線協議的簡化和低功耗應用，因此基於窄頻物聯網技術越來越受到了重視並得到推廣。

為解決“一遙”2G終端停用和更換成本問題，本文設計一套基於物聯網通訊卡的配網故障資訊採集方案。該方案透過將故障定位系統終端故障指示器通訊模組升級為物聯網絡卡通訊模式，構成遠端物聯網元件，可在故障定位終端和遠端電力通訊系統之間實現資料採集、繫結和傳輸，結合物聯網資料加密防護對傳輸資料進行驗證和反饋。最後完成資料的點對點遠端傳輸，實現驗證資料的準確回傳。其具體方案的流程如圖1所示。

圖1 基於物聯網通訊技術升級改造方案

從圖1可以看出，基於物聯網通訊技術的升級改造主要解決“一遙”2G終端的通訊問題。圖1詳細給出了目前故障指示器資訊採集、傳輸的完整鏈路。針對“一遙”故障指示器的停用風險，應結合通訊模組更換與否、終端剩餘使用壽命和更換經濟性進行綜合評估。

總結升級策略主要如下：

1）如果2G通訊已停用，在剩餘壽命大於3年且廠家更換通訊模組費用較小的情況下，直接更換4G通訊模組；其餘情況下，將通訊模組軟體升級為支援物聯網絡卡通訊模式，採集資訊透過物聯網絡卡傳輸至物聯網雲平臺，雲平臺將物聯網絡卡通訊資訊轉換為普通2G/4G通訊格式資訊。

2）2G通訊暫未停用，在終端壽命大於3年且廠家更換通訊模組費用較小的情況下，結合當地2G停用計劃，在終端日常維護和定期巡檢中安排更換計劃；在終端壽命大於3年且廠家通訊模組不可更換的情況下，結合當地2G停用計劃，在終端日常維護和定期巡檢中安排將通訊模組軟體升級為支援物聯網絡卡的通訊模式；在終端壽命小於3年情況下，沿用目前方式不變，在壽命期內根據停用計劃選擇直接更換“二遙”故障指示器或短期物聯網絡卡過渡方案。

3 驗證測試

為驗證本文所提方案的有效性，本文從以下兩個方面進行了例項測試驗證，其線路接線圖如圖2所示。

圖2 10kV饋線115梨花路線接線圖

1）“一遙”物聯網通訊驗證

圖3 梨花路線2#故障指示器的故障報文

2）“一遙”物聯網通訊二遙”4G通訊故障定位相容驗證

透過軟體模擬10kV饋線115梨花線路2#故障指示器和5#故障指示器短路訊號動作，訊號分別被傳遞至2#故障指示器轉發器和5#故障指示器轉發器。5#轉發器透過4G網路直接將故障資訊傳送至故障定位系統；2#轉發器將訊號轉發至物聯網通訊雲平臺，雲平臺將資訊解碼為統一格式後，轉發至故障定位系統後臺。5#故障指示器和2#故障指示器顯示的故障報文分別如圖4和圖5所示，115梨花線路故障定位資訊如圖6所示，進一步驗證了本文所提方案在故障定位應用中的有效性。

圖4 梨花路線5#故障指示器的故障報文

圖5 梨花路線2#故障指示器的故障報文

圖6 115梨花路線故障定位資訊

4 結論

為解決採用2G通訊模式的配網“一遙”故障指示器通訊問題和提高壽命期內的經濟價值，本文給出了基於物聯網絡卡通訊的解決方案，分析了升級改造的思路，並透過“一遙”故障指示器的實測驗證和“一遙”、“二遙”故障指示器混合通訊鏈路故障定位適用性驗證，證明了本文所提方案的有效性和可靠性。