淺談縣級農(nóng)網(wǎng)配電智能化建設(shè)

王可峰?趙成東

[摘 要]城鎮(zhèn)化建設(shè)要求電網(wǎng)智能化，而配網(wǎng)自動化是電網(wǎng)智能化的基礎(chǔ)，農(nóng)村電網(wǎng)因其自身特點(diǎn)和城網(wǎng)配電網(wǎng)建設(shè)并不相同，本文從農(nóng)網(wǎng)配電網(wǎng)自動化建設(shè)發(fā)展出發(fā)，淺要分析了智能化電網(wǎng)升級的措施。

[關(guān)鍵詞]農(nóng)網(wǎng)配電；自動化系統(tǒng)；智能化

當(dāng)前，我國全面推進(jìn)智能化電網(wǎng)建設(shè)，“十二五”期間將基本建成安全可靠、節(jié)能環(huán)保、技術(shù)先進(jìn)、管理規(guī)范的新型農(nóng)村電網(wǎng)。在此期間國家將安排4100億元用于農(nóng)網(wǎng)改造，因此，如何把握好新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級的機(jī)遇，有效提高農(nóng)網(wǎng)的供電能力、供電質(zhì)量及供電可靠性，促進(jìn)新興能源的快速發(fā)展，以及實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，是電力企業(yè)深入思考和探討的一個問題。文章闡述了目前一些地區(qū)縣級電網(wǎng)的現(xiàn)狀和存在的一些問題，分析了農(nóng)村配電系統(tǒng)自動化建設(shè)的主要途徑，提出了適用于縣級電網(wǎng)智能化升級改造的一些建設(shè)手段。

一、縣電網(wǎng)現(xiàn)狀及存在的問題

縣配網(wǎng)環(huán)網(wǎng)率還處于不高的水平，地處山區(qū)，雷多雨多，自然條件惡劣，造成轉(zhuǎn)供率偏低，大大影響了供電可靠性。由于地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，電網(wǎng)的規(guī)劃水平受到經(jīng)濟(jì)、信息、技術(shù)、人才等多方面的制約。尤其是缺乏與發(fā)達(dá)地區(qū)的技術(shù)交流，缺少引入的先進(jìn)系統(tǒng)及專業(yè)的技術(shù)人才來管理和維護(hù)，多種因素導(dǎo)致縣級電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行水平都處于較為落后的狀態(tài)。以某縣公司為例，通過當(dāng)時的升級改造，在中壓配網(wǎng)線路分段和分支上采用了真空開關(guān)，建成了農(nóng)網(wǎng)首個環(huán)網(wǎng)供電線路，并取得了線路損耗明顯下降，電壓質(zhì)量和供電可靠性顯著提高的良好效果。但是隨著城市的現(xiàn)代化建設(shè)、工業(yè)的發(fā)展、居民生活水平的不斷提高，這些老舊的電網(wǎng)構(gòu)架、配變臺區(qū)的布點(diǎn)、設(shè)備的功能已不能滿足目前用戶的要求。

二、配網(wǎng)發(fā)展分析

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷開展，10kV 配網(wǎng)系統(tǒng)必然向著自動化、智能化方向發(fā)展，我國推廣配網(wǎng)自動化已有多年，但智能配網(wǎng)并沒有得到預(yù)期的發(fā)展效果，這與電力企業(yè)多年來重主網(wǎng)、輕配網(wǎng)的建設(shè)思路有著密切的關(guān)系。然而，配網(wǎng)系統(tǒng)直接深入到負(fù)荷終端，作為供電環(huán)節(jié)的重要一環(huán)，不僅沒有二次系統(tǒng)的保護(hù)和專門針對配網(wǎng)開發(fā)的一次設(shè)備，而且也沒有明確的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，這些問題都阻礙了智能配網(wǎng)的快速發(fā)展。基于此，筆者認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能配網(wǎng)，就必須多方面聯(lián)動；一、二次設(shè)備不能分開，應(yīng)當(dāng)基于整個配網(wǎng)進(jìn)行設(shè)備研發(fā)，使一、二次能夠有機(jī)地結(jié)合在一起，并在此基礎(chǔ)上建立一套屬于智能配網(wǎng)的科學(xué)化標(biāo)準(zhǔn)。就配網(wǎng)一次開關(guān)設(shè)備的發(fā)展而言，可以實(shí)現(xiàn)故障的就地隔離：①要解決的問題是故障不能上傳到上一級，擴(kuò)大停電范圍；②設(shè)備應(yīng)當(dāng)具備緊湊小型化特點(diǎn)，這主要適用于配網(wǎng)環(huán)境變化，減少土地的占用量。同時還要追求低碳環(huán)保，以及設(shè)備自身的穩(wěn)定性、可靠性以及長壽命性和免維護(hù)性。

三、農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)主要途徑

1.重要鄉(xiāng)鎮(zhèn)與城區(qū)子系統(tǒng)的智能化建設(shè)。鄉(xiāng)鎮(zhèn)與城區(qū)子系統(tǒng)的智能化建設(shè)主要是采取柱上開關(guān)終端設(shè)備的饋線智能化方式，通常在集控中心建設(shè)一個城區(qū)配電智能化集控中心，同時在后臺建設(shè)一個農(nóng)網(wǎng)智能化系統(tǒng)，基本都是在計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)上建立。不同用戶的外饋線開關(guān)處裝設(shè)FTU，并且在比較重要的配電變壓器裝設(shè)一個終端設(shè)備，并且還要裝設(shè)一個終端設(shè)備在10kV的開閉所位置，終端設(shè)備要采用變電式的。

如要想系統(tǒng)設(shè)備之間的互聯(lián)，還需要建立一個配電自動化的通信通道才能夠?qū)崿F(xiàn)。饋線自動化原理是利用分層結(jié)構(gòu)，把原本分散的FTU與RTU集結(jié)成為很多點(diǎn)，之后再傳輸?shù)娇刂浦行娜?，這樣不僅可以節(jié)約主干信道，還讓控制中心的這個主站監(jiān)控系統(tǒng)能夠繼承輸電網(wǎng)的智能化成果。

區(qū)域工作站可以用以下兩種方式進(jìn)行設(shè)置：首先依據(jù)距離的遠(yuǎn)近劃分，配電網(wǎng)密集時，在小區(qū)內(nèi)的監(jiān)測要選擇比較近的地點(diǎn)建立工作站。其次，當(dāng)配電網(wǎng)比較狹長，或在性能較高的一些數(shù)據(jù)通道中，可適當(dāng)?shù)卦O(shè)立一些區(qū)域工作站。開閉所和配電變電站的智能化基本上都是采用以下3種模式： （1）電能采集、保護(hù)及監(jiān)控相互對立。其中監(jiān)控里面的遙信、遙控、搖測都是使用集中組屏這種辦法，所以在智能化的改造中，二次連線的情況發(fā)生得比較多，比較適合投入運(yùn)行的中心站進(jìn)行智能化改造。 （2）保護(hù)和監(jiān)控相互結(jié)合、采集獨(dú)立。其主要是對已經(jīng)投入運(yùn)行的開閉所和變電站有了一定的保護(hù)設(shè)備。這種情況下，對屏上開孔和把智能化設(shè)備固定都不是很方便，所以這種模式比較適合在新電站中使用。 （3）電能采集與監(jiān)控相互結(jié)合，保護(hù)獨(dú)立。其主要是運(yùn)用智能電表里的實(shí)時測量功能，對保護(hù)裝置進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)置，達(dá)到減少二次連線的目的，這種模式造價低廉同時也安全可靠。重要鄉(xiāng)鎮(zhèn)與城區(qū)之間智能化配電網(wǎng)的進(jìn)線監(jiān)控，主要是利用SCADA系統(tǒng)和變電站這種一發(fā)兩收的RTU2種方式。

2.鄉(xiāng)村和遠(yuǎn)郊子系統(tǒng)的智能化建設(shè)。鄉(xiāng)村和遠(yuǎn)郊子系統(tǒng)的智能化建設(shè)可以分步進(jìn)行實(shí)施，利用智能化開關(guān)設(shè)備之間配合的饋線智能化方式。一般鄉(xiāng)村和遠(yuǎn)郊子系統(tǒng)的供電半徑都比較大，使用任何一種單一的方式都不能夠很好地完成目標(biāo)，加上線路基本都是利用輻射狀網(wǎng)，所以使用這種方式是比較合理的。不過這種饋線智能化要盡量使故障區(qū)域能智能化隔離，并對相關(guān)健全區(qū)域的供電智能恢復(fù)。但是由于控制中心不能對故障區(qū)域進(jìn)行迅速了解，所以在使用中最好能夠和縣級電網(wǎng)的調(diào)度智能化系統(tǒng)結(jié)合。由電網(wǎng)調(diào)度智能化系統(tǒng)對主變電站里的10kV線路開關(guān)第一次重合與第二次跳閘的時間間隔進(jìn)行檢測，通過檢測結(jié)果來判斷故障區(qū)域，同時對故障區(qū)域進(jìn)行顯示提醒。

四、農(nóng)網(wǎng)配電智能化升級改造的一些建設(shè)手段

1.科學(xué)合理的配電網(wǎng)架規(guī)劃。10kV農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)，必須要有正確的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和科學(xué)合理的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，要在合理的供電半徑內(nèi)，盡可能地保證規(guī)劃范圍內(nèi)的電力質(zhì)量，并且不同線路之間要做到有互聯(lián)的可能，線路分段點(diǎn)和分段量都要合理設(shè)置，盡可能地保證供電可靠性。

2.智能化設(shè)備的應(yīng)用。智能開關(guān)等智能化設(shè)備在10kV農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)中起到非常關(guān)鍵的作用，智能開關(guān)可以遙控控制電網(wǎng)智能化系統(tǒng)中的主站與子站，實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)故障時，自動隔絕，自動調(diào)整。

3.完善的通訊網(wǎng)絡(luò)。配電網(wǎng)的通訊技術(shù)是農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)的關(guān)鍵，它的好壞決定了農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化的好壞。由于配電網(wǎng)關(guān)鍵一級____10kV開閉所光纖覆蓋率不高，不利于10kV農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)的發(fā)展。建議對開閉所與上級變電之間實(shí)行點(diǎn)對點(diǎn)的SDH網(wǎng)絡(luò)，相對集中的環(huán)網(wǎng)柜采用EPON，相對分散的10kV環(huán)網(wǎng)柜采用公網(wǎng)的GPRS通訊。

4.接入分布式能源。農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)通常采用的分布式能源有小型的屋頂太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、微型家用風(fēng)電機(jī)、沼氣和生物質(zhì)能發(fā)電以及傳統(tǒng)的分布式電源。分布式能源具有能效利用合理、損耗小、污染少、運(yùn)行靈活，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，可以彌補(bǔ)在供電過程中負(fù)荷變化所帶來的一系列弊端。因此，在農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)中，接入分布式能源是重要技術(shù)特征之一，也是一個非常有意義的做法。

五、結(jié)語

綜上所述，農(nóng)村配網(wǎng)自動化建設(shè)應(yīng)考慮到：提高供電可靠性、在低碳環(huán)保的前提下實(shí)現(xiàn)緊湊小型化、實(shí)現(xiàn)免維護(hù)、長壽命。這將為我國實(shí)現(xiàn)智能配網(wǎng)提供堅(jiān)強(qiáng)有力的保障。

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