基于LoRa的智能配电系统设计

孙涛 田野

河南康隆电力装备有限公司

摘要：由于海量数据的快速技术进步、网络技术、虚拟化技术的引入以及标准化、网络化的Shared Services基础架构，开发节能电源系统对于智能组通信至关重要。传统配电系统再也不能满足当今网络数字化的要求，无线技术简化了配电系统并简化了系统操作。但是，在无线技术应用中，在准确性、全面性和电信性方面都存在问题。

。基于此，对基于LoRa的智能配电系统设计进行研究，仅供参考。

关键词：ＬｏＲａ；配电系统；设计

引言

配电是家庭住宅不可或缺的设施，用于各功能室电力分配。目前，单元住宅的配电盒都是安置在墙壁上，内含若干空气断路器，住户手动控制各居室民用电源的接通和断开。这种配电方式落后、功能单一，缺乏人工智能，远远不能满足现代智能家居需要。为此，一款智能化的新型配电系统应运而生。它不仅实现了家居智能配电，还提供自动控制电源，具备家居防火防盗防煤气泄漏的安全报警功能。

1基于ＬｏＲａ的智能配电系统总体架构设计

整体系统设计分为三个阶段:Smart Lora通信节点、集中式集线器和服务器，从下到上。要设置最终用户智能配电装置(PDU)参数，参数和命令将通过云服务器传输到中心集线器，然后在中心集线器下分发到相应的智能组件。将智能元件数据传输到云服务器的过程是通过一个中心中心服务器进行的，该中心服务器定期收集数据并将其传输到服务器以存储数据。通过最终用户手持设备从中心中心中心服务器收集数据并将其传输到服务器。将智能PDU数据与服务器分开加载。

2目前的配电系统中存在的问题

2.1安装单位检查不到位

配电系统短路泄漏电流对建筑电子系统的安全性影响较大，低压系统短路泄漏时首先保护保险丝和断路器。但如今，低压系统中许多高层建筑电子设计的安全装置都存在缺陷，日常工作中缺乏对能耗的控制，可能会导致火灾和电气事故，直接危害居民生活空间的安全，给企业带来巨大的财务损失。

2.2系统设计科学化选择

结合目前我国电力领域发展情况分析，既要增强电力领域综合实力，又要满足各领域的用电需求，我国相关部门对变配电所供配电系统设计工作相当重视，并且还由专业化工作队伍对系统内部结构、应用功能、各领域用电要求等因素全面分析，一方面，能够为变配电所供配电系统设计提供重要依据，使电力资源终端使用条件更充分；另一方面，还考虑到特定机房设备服务要求，对变配电所供配电系统设计难点、重点详细探究，突出变配电所供配电系统设计必要性。其中，在变配电所供配电系统设计过程中，应遵循安全、可靠、经济、合理地原则，最主要的难点工作之一就是系统设计科学化选择，考虑到系统内部结构复杂性、线路负荷要求较高、不同线路有不同规格与数量等，还需注重系统设计环节处理，避免在某项设计环节中出现问题，而影响系统整体运行质量。此外，在系统设计科学化选择的过程中，还考虑到所使用到的材料质量，如：电缆材料，要选择耐腐蚀、耐耗损等性质的电缆，降低系统运行过程中安全事故发生率，从而确保变配电所供配电系统稳定运行。

2.3人员素质不高

配电系统管理人员往往不需要文化程度高，他们掌握一定的技术，一旦出现不规范、不专业的操作就可能带来很多的安全隐患。就目前的状况来看，很多人并没有接触过建筑电气设计中低压配电系统的理论知识的培训，这导致这部分人素质普遍较低，对安全管理的意识不高，可能在工作的时候出现很多问题。人们对于供电系统中的接地质量重视程度不够也是产生安全隐患的主要原因之一。

3基于LoRa的智能配电系统设计策略

3.1安全用电保护

系统配备了家用交流接触器，具有防雷保护功能。当保护器感应到电网浪涌时，自动断开交流接触器，切断家居电路和外网的连接。遇雷暴天气，住户可通过手机APP发出指令，驱使单片机通过浪涌保护器强行断开交流接触器，防止智能配电盒和其他家用电器遭雷击损坏。交流接触器断开后，家居总电源被切断，只有手动合闸才能恢复配电。配备的空气短路器具有过流和漏电保护功能，充分保证家居用电安全。

3.2注重系统全面化管理

注重系统全面化管理，不是单纯地考虑到变配电所供配电系统设计要求，而应从系统设计、运行、服务等角度做出全面化分析，能够使变配电所供配电系统整体设计更合理。同时，在此项工作开展过程中，根据相关部门所出台的规定为主要依据，再由专业化工作人员进行设计。需要注意的是，在变配电所供配电系统设计环节中，坚决不能出现肆意变更情况，因各项工作开展都有明确的标准与要求，如果在变配电所供配电系统设计环节中遇到了相关问题，或因某项因素影响而引发问题，均需详细记录具体内容，上报到相关部门进行相应处理。并且，在变配电所供配电系统设计环节中，监管部门及监管人员会积极参与到各项工作环节中，依据变配电所供配电系统设计方案及相关标准，分析各项工作程序完整性及合理性。并在变配电所供配电系统设计完成后，对其进行启动、执行、审核处理，确保变配电所供配电系统处于良好的运行状态。

3.3集中器

该集线器在整个配电系统中起着重要作用，并允许信息传递。对于中央设备维护和应急管理，必须建立适当的串行端口进行调试。集线器的硬件设计如图2所示。集线器的核心是中央处理器，包括USB除错连接埠、储存电路、4 G/ 5G讯号模组、WiFi功能模组、乙太网路模组，以及连接至中央处理器的系统状态识别电路。选择中央处理器芯片时，应考虑端口资源和计算能力。中央CPU核心主板选择采用arm 32位皮质M3体系结构的STM32F 1030ZET微处理器，工作频率最高72 MHz，集成512 KB内存和高速SRAM，以及三种低功耗操作模式的睡眠模式、待机模式和待机模式，以简化具有卓越计算和中断响应能力的系统设计。

3.4降低各类系统设备的能耗

在生产过程中，会涉及到对许多种类机电系统和设备的应用，如排水系统、煤矿通风系统、煤矿提升系统、煤矿电气设备、煤矿照明设备等等，而这些系统设备的能耗，均直接影响着煤矿生产的整体能耗。所以，若想有效实现煤矿供配电系统节能设计目标，必须要想方设法降低各类系统设备的能耗。①降低煤矿排水系统的能耗。煤矿排水系统作为煤矿重要系统之一，对于保证煤矿安全性非常关键，同时，排水系统也是煤矿的耗电大户，根据相关统计数据表明，排水系统能耗占据到整个煤矿能耗的30%左右。在排水系统中，水泵电机是主要的耗能部件，在设计时，可通过对水泵进行改造的方式实现节能的效果。设计中可通过对平衡盘间隙进行调节实现对水泵工作状态的有效调整，也可对送水管路进行调整的方式，提升水泵的工作效率，对于水泵的填充料也可进行更换，从而有效降低煤矿排水系统中由于摩擦带来的能耗。②降低煤矿通风系统的能耗。根据相关的测算表明，煤矿通风系统的整体能耗可以占据到整个煤矿能耗的1/5左右，特别随着煤矿开采范围的不断扩大，带来的风阻也在持续提升，再加上通风系统会出现不同程度的漏风问题，导致通风系统运行效果较差，增加了通风系统整体的能耗。技术人员在对煤矿通风系统进行设计时，应当重点提升煤矿通风系统的整体的运行能力，确保通风系统的运行效果与具体的工作需求相适应，较好提升煤矿通风系统运行的经济性与合理性。

结束语

通过主变中性点安装电容隔直装置，减弱了直流电流冲击，避免了随之而来的噪声加剧、振动增加、无功损耗大等一系列问题，保证了主变长时间正常稳定运行。

参考文献

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