農(nóng)村智能配網(wǎng)建設(shè)

張弘廷，代高杰

（河南省伊川縣電業(yè)局，河南伊川 471300）

1 當(dāng)前農(nóng)村智能配網(wǎng)建設(shè)中出現(xiàn)的問(wèn)題及現(xiàn)狀

1.1 農(nóng)村配網(wǎng)“遙控”操作實(shí)現(xiàn)難度高

目前，農(nóng)村配電網(wǎng)因不受重視、資金投入較少等原因，導(dǎo)致一次設(shè)備以手動(dòng)操作設(shè)備為主，電動(dòng)操作設(shè)備相對(duì)較少。因此對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行全面改造需要投入非常大的資金，并且存在改造難度大，改造周期長(zhǎng)等問(wèn)題。

1）在架空線路上，除極少數(shù)的柱上開(kāi)關(guān)（柱上真空斷路器）外，柱上刀閘、跌落式熔斷器，基本上都是手動(dòng)操作。

2）在電纜線路中，接地刀閘基本上是手動(dòng)操作，斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)也有很多是手動(dòng)操作的。

3）配電屏上，一般僅總路交流接觸器電動(dòng)操作，分路開(kāi)關(guān)多數(shù)手動(dòng)操作，即使電控沒(méi)備也都具有手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)。

最近幾年，農(nóng)村配網(wǎng)逐步安裝了電控操作機(jī)構(gòu)的一次設(shè)備，但是配網(wǎng)設(shè)備的工作環(huán)境比較惡劣，電控操作機(jī)構(gòu)容易出現(xiàn)卡住、銹死等故障而不能正常操作。此外配網(wǎng)設(shè)備分布比較分散，往往不能做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和及時(shí)修復(fù)，導(dǎo)致需要操作時(shí)發(fā)現(xiàn)電操機(jī)構(gòu)無(wú)法工作，而為了減少設(shè)備停電時(shí)間，對(duì)于電操機(jī)構(gòu)故障的設(shè)備一般要等到停電檢修時(shí)統(tǒng)一進(jìn)行處理。

配網(wǎng)的電氣操作以現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作為主，在進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，除去常規(guī)的一次設(shè)備改造外，還要充分考慮配網(wǎng)的特點(diǎn)及“遙控操作”的性價(jià)比。

1.2 通訊通道建設(shè)難度大

農(nóng)村配網(wǎng)設(shè)備數(shù)量眾多，而且分布分散、點(diǎn)多面廣[1]，這就導(dǎo)致農(nóng)村配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)時(shí)需要配置大量的采集控制終端設(shè)備，導(dǎo)致其建設(shè)和改造十分復(fù)雜，并且數(shù)量比較大。

當(dāng)前終端的主要通訊手段包括：

1）光纖、電纜等有線通訊方式。

2）CDMA、GPRS、3G、4G等遠(yuǎn)程無(wú)線通訊方式。

3）WIFI、ZigBee等短距自組網(wǎng)無(wú)線通訊方式。

4）電力線寬帶、窄帶載波通訊方式。

5）GSM短信通訊方式。

6）就地采集方式，如手抄器等。

以上各種通訊方式優(yōu)缺點(diǎn)比較明顯，僅僅依靠某種單一的通訊手段很難滿足配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)時(shí)功能、資金、后期改造的多方面要求，必須以多種方式相結(jié)合，采用多層集結(jié)的方式來(lái)降低通道的數(shù)量，以便充分發(fā)揮通信方式的高速信道作用，然而這樣又極大地增加了通道建設(shè)及管理的難度。

1.3 電源后期維護(hù)難度大

智能配網(wǎng)最基礎(chǔ)的作用是準(zhǔn)確定位故障區(qū)，及時(shí)隔離故障并保證非故障區(qū)的供電穩(wěn)定。為了體現(xiàn)這些作用，必須在故障發(fā)生的同時(shí)，準(zhǔn)確獲得故障區(qū)的相關(guān)信息，然后通過(guò)“遙控”的方式隔離故障區(qū)域，轉(zhuǎn)移負(fù)荷。

這需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備及線路信息進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及控制，并為現(xiàn)場(chǎng)安裝的大量終端裝置提供必備的工作電源。然而，在現(xiàn)實(shí)農(nóng)村配網(wǎng)系統(tǒng)中，一旦某線路或臺(tái)區(qū)出現(xiàn)停電，相應(yīng)的通信系統(tǒng)正常工作所需的電源、操作跳閘或合閘的電源，往往也會(huì)斷掉。為保證終端設(shè)備在停電后仍能工作，就必須安裝容量充足的蓄電池及配套的充電器和逆變站，以保證停電時(shí)系統(tǒng)操作的供電。但這又增加了很多后期維護(hù)工作，若維護(hù)不及時(shí)，則主站的作用就被大大削弱，這也是當(dāng)前農(nóng)村配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)用性不高的主要因素之一。

1.4 配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理，自動(dòng)化系統(tǒng)“大材小用”

農(nóng)村配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理，存在單輻射線路過(guò)多，手拉手線路過(guò)長(zhǎng)，負(fù)荷分布不均衡等諸多問(wèn)題[2]。而產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因多樣：歷史、城鎮(zhèn)化、輸變電建設(shè)等。改變這種現(xiàn)狀是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，智能配網(wǎng)建設(shè)必須考慮這些實(shí)際情況，因地制宜，達(dá)到合理化、實(shí)用化。

2 智能配網(wǎng)系統(tǒng)及其重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容

建沒(méi)農(nóng)村智能配網(wǎng)，需要考慮以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

1）一次設(shè)備及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)改造：改造資金及周期問(wèn)題。

2）通訊通道建設(shè)：高速通訊通道的建設(shè)資金投入及無(wú)線通訊的后期通訊費(fèi)用問(wèn)題。

3）終端裝置選型：惡劣氣候條件下的運(yùn)行能力、擴(kuò)展能力、電池的配置及維護(hù)問(wèn)題。

4）主站建設(shè)：信息的全面集成，在監(jiān)控的基礎(chǔ)上向安全操作管理、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理方面擴(kuò)展的能力。

在考慮上述問(wèn)題的基礎(chǔ)上，結(jié)合本地配網(wǎng)建設(shè)情況及供電可靠性要求，可以考慮適當(dāng)?shù)慕ㄔO(shè)原則和重點(diǎn)內(nèi)容。

1）重視重要節(jié)點(diǎn)的“三遙”化建設(shè)；重視“二遙”化建設(shè)；重視線路故障的快速定位，適當(dāng)考慮實(shí)現(xiàn)故障快速隔離功能；謹(jǐn)慎考慮“負(fù)荷轉(zhuǎn)移”及“網(wǎng)架重構(gòu)”功能，縮短故障查找時(shí)間，提高供電可靠性。

①重要節(jié)點(diǎn)建設(shè)“三遙”。對(duì)于終端無(wú)人值班變電所、開(kāi)閉所、環(huán)網(wǎng)柜的進(jìn)線及部分架空線路聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)、分段開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)“三遙”功能，以保證重大事故發(fā)生時(shí)的快速處理；終端裝置需要提供穩(wěn)定不間斷電源或是配置電池，保證持續(xù)工作能力。

②重視“二遙”建設(shè)。對(duì)于普通開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)或是非重要聯(lián)絡(luò)、分段設(shè)備實(shí)現(xiàn)“二遙”功能，做到重要數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，為決策捉供數(shù)據(jù)支持。二遙型可以不配置電池，只配置取電裝置，在失電的情況下不需要提供數(shù)據(jù)傳輸功能。

③重視線路故障的快速定位。配網(wǎng)線路發(fā)生永久故障時(shí)，故障點(diǎn)的查找一直是最耗時(shí)費(fèi)力的工作[3]。目前，故障處理其他環(huán)節(jié)都是按照標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，因此提高效率、縮短處理時(shí)間的空間非常有限，從而縮短故障查找時(shí)間就成為提高供電可靠性指標(biāo)最有效的手段。在線路上安裝故障指示器，綜合其他終端裝置，如FTU、DTU，建立饋線自動(dòng)化系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集及故障信息的實(shí)時(shí)上送，快速定位故障區(qū)間，也是比較實(shí)用的自動(dòng)化建設(shè)方案。

④通訊方式的選擇：多樣化的通訊方式。

a.終端無(wú)人值班變電所、開(kāi)閉所、需要遙控操作的環(huán)網(wǎng)柜、柱上聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)以光纖為主。

b.環(huán)網(wǎng)柜、柱上沒(méi)有遙控條件的設(shè)備以無(wú)線通訊為主。

c.故障指示器以無(wú)線通訊為主。

d.配變等實(shí)時(shí)性要求不高的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以就地采集為主。

當(dāng)前我國(guó)在工程建筑方面監(jiān)督機(jī)制不健全，主要是根據(jù)監(jiān)理計(jì)量的現(xiàn)場(chǎng)管理以及決算的后期審查進(jìn)行操作，在施工的過(guò)程中，后期的審計(jì)工作也只是根據(jù)前期的監(jiān)理簽字資料和施工設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行核算，導(dǎo)致在現(xiàn)場(chǎng)施工的過(guò)程中出現(xiàn)一些違規(guī)行為。

2）主站強(qiáng)調(diào)智能化、集成化建設(shè)。

根據(jù)國(guó)家對(duì)智能電網(wǎng)需以信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的戰(zhàn)略目標(biāo)[4]，結(jié)合農(nóng)村配電網(wǎng)實(shí)際現(xiàn)狀和運(yùn)行、管理模式的要求，當(dāng)前農(nóng)村智能配網(wǎng)系統(tǒng)需要有很強(qiáng)的信息集成能力和接口能力[5]。

①注重信息的全面集成。在技術(shù)層次上重點(diǎn)關(guān)注生產(chǎn)運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集和信息集成/共享，并實(shí)現(xiàn)部分分析。在數(shù)據(jù)采集上，著重解決數(shù)據(jù)收集體系的殘缺問(wèn)題。一方面可以結(jié)合電網(wǎng)新建和改造，增加對(duì)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集；另一方面充分利用巡檢過(guò)程記錄的數(shù)據(jù)，設(shè)備檢修和試驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，作為遠(yuǎn)程資產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)據(jù)不足的重要補(bǔ)充。

②智能配網(wǎng)系統(tǒng)具備向安全操作管理、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理擴(kuò)展的能力。移動(dòng)作業(yè)管理將成熟的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到智能配網(wǎng)解決方案中來(lái)，使用智能手持PDA，開(kāi)展安全移動(dòng)終端在安全生產(chǎn)、應(yīng)急指揮、物資管理移動(dòng)辦公等方面的應(yīng)用[6]。移動(dòng)作業(yè)管理使用數(shù)據(jù)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及智能終端、控制中心和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員之間能夠及時(shí)有效地流動(dòng)，推進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)維工作的效率和準(zhǔn)確性?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員能夠從各種電壓、電流傳感器、智能表計(jì)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器和線路監(jiān)視傳感器中，獲得更多準(zhǔn)確、及時(shí)的數(shù)據(jù)。通過(guò)這些數(shù)據(jù)，—方面能夠預(yù)測(cè)故障，另一方面在故障發(fā)生時(shí)，能夠顯示故障的位置和可能的故障原因，幫助運(yùn)行人員迅速地給出詳細(xì)的故障修復(fù)指示，或者給出報(bào)警，隔離可能發(fā)生危險(xiǎn)的區(qū)域。也可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)照片、視頻將故障現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)情況及時(shí)上傳到控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程專家診斷和監(jiān)視，給現(xiàn)場(chǎng)搶修人員提供有力的技術(shù)支持和診斷提供保證[7]。

3 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)，農(nóng)村智能配網(wǎng)建設(shè)仍然任重而道遠(yuǎn)，面臨著諸多的困難。相關(guān)的科技研究人員需要加強(qiáng)對(duì)農(nóng)村配網(wǎng)系統(tǒng)的研究，在不斷學(xué)習(xí)國(guó)外、城網(wǎng)先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，進(jìn)行改革創(chuàng)新，以便設(shè)計(jì)出符合農(nóng)村情況的智能配網(wǎng)系統(tǒng)，提南農(nóng)村配電網(wǎng)的自動(dòng)化程度，從而保證供電的穩(wěn)定性和可靠性。

[1] 翟世隆，李全中，黃德仁.供用電實(shí)用技術(shù)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)水利電力出版社，1998.

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[3] 何利民，尹全英.怎樣查找電氣故障[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[4] 劉振亞.智能電網(wǎng)知識(shí)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

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[6] 徐丙垠，李天佑.智能配電網(wǎng)與配電自動(dòng)化[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，33（17）：58-63.XU Bingyin，LI Tianyou.Smart grid&distribution automation[J].Automation of Power System，2009，33（17）：58-63（in Chinese）.

[7] 黃建.配電自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)的探討[J].工業(yè)技術(shù)，2009（2）：22-27.HUANG Jian.Discussion of automation applications in the distribution[J].Industrial Technology，2009（2）：22-27（in Chinese）.