【摘 要】随着农村电网现代化的不断推进，传统配电管理模式已经很难满足现代农村电力供应。物联网技术的迅速发展为农村电网智能流通提供了新的技术途径。目前，农村电网存在设备分散、运营管理困难、故障响应迟缓等问题，迫切需要通过自动化提高电力的可靠性和管理效率。文章旨在研究物联网技术在农村电力分配自动化系统中的应用，开发适合农村特点的智能电力分配解决方案。通过技术创新推动农村电网数字化、智能化改造，为实施农村振兴战略提供电力安全保障。

【关键词】物联网；农村配电；自动化系统

引言

随着乡村振兴的发展和农业能源的转换，农村配电网需要解决提高能源可靠性、获取能源、提高能源运行效率等越来越多的困难。传统农村配电自动化设计以辐射为主，线路半径长、负荷分散、设备陈旧，通过人力巡检的方式，无法适应现代供电发展的需求。物联网是一种为农村地区提供电力信息传输服务并处理自动化的工具或模式，在感知层面对设备的各种信号进行全面收集与采集，并将其进行可靠的存储与传输[14]。本文研究了基于物联网架构的农村配电系统的关键技术和设计方法，分析了农村配电网数据采集及在线状态监测、故障检测以及电压响应控制等功能，评价了系统的实际应用情况，并对该系统的运行效果进行了科学化和合理性的分析，旨在帮助其成为新时代农村配电网的一种升级改造方案。

一、我国农村配电网络的现状与面临的挑战

我国农村配电网经过多年的转型，取得了显著发展，但总体发展水平仍相对滞后。早期施工标准不高，一些设备老化严重，线路绝缘率低，抵御自然灾害的能力差，对供电可靠性是一个挑战。

挑战主要集中在三个方面：（1）运输困难，传统手动巡视方式效率低下、故障定位和隔离时间长，对居民用电和农业生产都有很大的影响；（2）情报水平不足，现有电视系统、线路和客户缺乏实时知识，无法实现平稳管理和主动报警；（3）随着农村振兴的推进，分布式光伏等新能源的大规模接入和负荷的季节性波动增加，给电网安全稳定运行和电能质量带来了新的压力。这些现象和挑战严重限制了农村地区电力服务质量的提高[5]。

二、物联网技术在农村配电自动化中的应用架构

基于物联网的农村配电自动化系统采用四层“云”架构设计。终端层由智能传感器、智能交换机和其他设备组成，这些设备捕获电压、电流、功率和设备状态信息等电气参数，并通过低功耗广域网技术，如远距离无线电（Long Range Radio，LoRa）和窄带物联网（Narrow Band Internet of Things，NBIoT）上传数据。边缘计算层部署在主要变电站或节点，以实现数据预处理、本地控制和快速响应，从而减少云的处理压力。网络通信层使用有线和无线网络的组合，主网络使用光纤通信，终端接入使用无线技术确保全覆盖和可靠的传输。平台层基于云计算环境，融合了数据存储、分析计算和可视化渲染等功能，支持大数据分析和智能决策。该系统通过统一的数据标准和开放接口，提供了现有监视控制与数据采集（Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA）系统和电气信息采集系统的互操作性。安全系统涵盖所有级别，确保数据和系统的安全。该体系结构充分考虑了农村电网的特点，具有灵活布局、可扩展性、简单运行等优点，为农村配电自动化提供了完整的解决方案[69]。

三、关键技术与系统设计

（一）感知层：智能终端设计

智能终端作为系统识别层的核心，必须满足在复杂农村环境中稳定运行的需求。该设计采用模块化体系结构，集成了电气测量、状态监控和通信等功能模块。测量模块精确收集满足临时过程分析要求的电压、电流等基本电气参数。状态监控模块收集设备的温度和湿度等环境参数，并评估工作状态。通信模块支持多种无线传输协议，可适应各种区域网络的覆盖范围。设备的硬件设计考虑到防雷、防潮、防尘等保护要求，确保在恶劣环境下稳定运行。固件设计支持功能扩展和维护的远程更新。终端具有本地存储功能，可缓存数据，并在网络故障时确保数据的完整性。设备安装考虑到农村电力分配设施的特点，提供了方便的拧紧方案，降低了安装难度[10]。

（二）网络层：异构通信网络设计

农村配电自动化系统应建立适合复杂地形的可靠通信网络，采用分层异构网络体系结构和骨干网络，利用现有光纤资源建立高带宽传输通道。