農(nóng)村智能電網(wǎng)配電自動化技術(shù)研究

陳希泉++孫藝博

摘要：在介紹農(nóng)村配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，總結(jié)其主要功能及實現(xiàn)方法。根據(jù)農(nóng)村配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)的總體要求，提出具體的升級改造措施及方法，為實現(xiàn)農(nóng)村智能電網(wǎng)配電自動化提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；配電自動化；主站系統(tǒng)；升級改造

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）09-0056-02

受自然條件、供電特點、歷史背景等諸多因素影響，農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展水平與城市電網(wǎng)相比存在著較大差距。因此，應(yīng)加快農(nóng)村電網(wǎng)智能化建設(shè)，使農(nóng)村電網(wǎng)朝更加高效穩(wěn)定的方向發(fā)展，切實滿足廣大農(nóng)村用電需求，為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供有力保障。

1 農(nóng)村智能電網(wǎng)配電自動化建設(shè)的總體要求

農(nóng)村智能電網(wǎng)配電自動化建設(shè)要遵循的基本原則和總體要求有：1） 符合村屯規(guī)劃和整個地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃要求。2） 規(guī)劃設(shè)計和施工建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要高、要求要嚴(yán)格。既要充分考慮當(dāng)前實際情況，又要著眼于未來發(fā)展前景，合理使用已有電網(wǎng)資源，科學(xué)合理制定規(guī)劃和改造方案。3） 建設(shè)和改造步驟要科學(xué)合理、有序安排，近期、中長期、遠(yuǎn)期目標(biāo)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)推進(jìn)，在保證功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)兼顧成本問題，使各個環(huán)節(jié)能夠充分滿足未來負(fù)荷增長需要，適應(yīng)長遠(yuǎn)發(fā)展要求。4） 在農(nóng)村智能電網(wǎng)建設(shè)過程中，既要注重實效，也要考慮長遠(yuǎn)，實現(xiàn)智能化、自動化的基礎(chǔ)和前提是提供安全穩(wěn)定可靠的電源，充分保障用戶的用電需求。5） 規(guī)劃設(shè)計方案兼顧先進(jìn)性、前瞻性和可操性。

2 農(nóng)村配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2.1 主站系統(tǒng)

農(nóng)村配電網(wǎng)的特點是規(guī)模較小、信息比較集中。在充分考慮電力系統(tǒng)的維護(hù)性、擴(kuò)充性等方面的基礎(chǔ)上，通常為其設(shè)計兩級組成框架：主站層和終端層。配電自動化主站系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集處理數(shù)據(jù)、隔離故障、恢復(fù)供電，一般設(shè)置安裝在調(diào)度中心。這樣進(jìn)行分級，一方面經(jīng)濟(jì)適用、靈活性較強(qiáng)，另一方面遵循整體規(guī)劃、逐步施行的原則。

2.2 主站層

將配電自動化主站系統(tǒng)設(shè)置安裝在調(diào)度中心。主站系統(tǒng)要獲取電網(wǎng)各部分的實時信息，必須有通信網(wǎng)絡(luò)和配電終端為其提供支持。主站系統(tǒng)可以對電網(wǎng)進(jìn)行全面監(jiān)控，科學(xué)分析電網(wǎng)運行狀態(tài)，有效保障終端配電網(wǎng)運行、故障隔離和負(fù)荷分配等功能準(zhǔn)確發(fā)揮作用。配電主站與區(qū)域調(diào)度自動化系統(tǒng)主站能夠通過通信系統(tǒng)進(jìn)行信息共享，及時轉(zhuǎn)發(fā)配電網(wǎng)信息。

2.3 配電終端層

配電終端有以下幾種類型：配變監(jiān)測終端、開閉所、配電所監(jiān)測控制終端。另外，還包括配電站、開關(guān)站等設(shè)備。配電終端的主要作用是采集分析數(shù)據(jù)、發(fā)出控制指令及對處理故障信息進(jìn)行檢測。

2.4 通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)包括三級框架，分別是主站通信層、通信子站通信層和終端通信層。如果采用B/S模式，在變電站和農(nóng)電所分別安裝通信子站和配電工作站，無法實現(xiàn)遙控變電站開關(guān)設(shè)備功能，但是可以遙控配電網(wǎng)開關(guān)站中的開關(guān)設(shè)備。

3 農(nóng)村配電自動化系統(tǒng)的主要功能

3.1 SCADA

通過SCADA系統(tǒng)可以實現(xiàn)對農(nóng)村配電網(wǎng)的調(diào)度和監(jiān)控，結(jié)合農(nóng)村實際情況適當(dāng)擴(kuò)充系統(tǒng)功能，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)管理、系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)庫管理、遙控和遙調(diào)等功能。

3.2 線路故障處理

農(nóng)村配電網(wǎng)線路故障處理主要有以下幾個方面：一是分析判斷瞬時、永久性故障，相間短路，斷路等；二是參照配電終端故障信息自動迅速定位故障區(qū)段，并在接線圖上顯示出來；三是支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)故障分析；四是對配電網(wǎng)不同線路故障和線路多點故障進(jìn)行綜合處理；五是根據(jù)配電線路重要程度劃分確定優(yōu)先級別，共同處理多個故障；六是在不受設(shè)備檢修、保護(hù)調(diào)試影響的情況下，機(jī)動設(shè)置故障處理閉鎖；七是通過故障定位結(jié)構(gòu)決定隔離方法；八是自動對未發(fā)生故障區(qū)段恢復(fù)供電，確保其它線路在此過程中發(fā)生過負(fù)荷問題；九是參考?xì)v史數(shù)據(jù)庫信息對故障進(jìn)行科學(xué)分析。

3.3 配電自動化系統(tǒng)與其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互

農(nóng)村配電自動化系統(tǒng)需要與實時數(shù)據(jù)平臺、計量自動化系統(tǒng)、配電生產(chǎn)管理系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。要想實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，必須具備標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口服務(wù)，SOA軟件系統(tǒng)符合IEC61968及61970的CIS服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，不同系統(tǒng)模型導(dǎo)入導(dǎo)出符合XML/SVG方式，提供標(biāo)準(zhǔn)SVG圖形服務(wù)，支持E模型描述語言。

4 農(nóng)村智能電網(wǎng)配電自動化建設(shè)的方法

4.1 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

4.1.1 建設(shè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng) 數(shù)據(jù)信息遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)是指在輸電線路中安裝電壓監(jiān)測設(shè)備，并運用GSM公眾無線通信網(wǎng)絡(luò)短信服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。使用微機(jī)系統(tǒng)對不同饋線中的電壓進(jìn)行實時監(jiān)測。如果饋線難以達(dá)標(biāo)，可以根據(jù)實際情況，適當(dāng)增加配變布點數(shù)量或安裝低壓無功自動補(bǔ)償，在必要情況下，可以在高壓線路上加裝無功自動補(bǔ)償設(shè)備。

4.1.2 應(yīng)用負(fù)荷管控系統(tǒng) 以GPRS和GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為基礎(chǔ)建立通信平臺，進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，一方面能夠提高服務(wù)效率，另一方面能夠安全有序用電，自動抄表、負(fù)荷監(jiān)控、監(jiān)測電能質(zhì)量等能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程操作。對用戶實時用電情況進(jìn)行全面測，有效避免竊電現(xiàn)象發(fā)生。農(nóng)村智能電網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)對提高用電管理水平、提升系統(tǒng)自動化程度具有重要作用。

4.1.3 設(shè)置安裝監(jiān)測終端 基于監(jiān)測終端監(jiān)控平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集，有效掌控變壓器實時運行情況，結(jié)合實際合理進(jìn)行三相平衡和無功補(bǔ)償，依據(jù)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行配電網(wǎng)運行優(yōu)化管理。在發(fā)生異常情況或出現(xiàn)故障時及時發(fā)出報警，并對故障點進(jìn)行妥善處理，及時恢復(fù)非故障區(qū)域供電，確保農(nóng)村電網(wǎng)正常供電。

4.2 改造主站自動化系統(tǒng)

對農(nóng)村智能電網(wǎng)配電主站自動化系統(tǒng)進(jìn)行升級，需要對農(nóng)村配電網(wǎng)中的SCADA主站系統(tǒng)、電網(wǎng)配電軟件系統(tǒng)和電網(wǎng)配電系統(tǒng)進(jìn)行改造。電網(wǎng)配電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（配電網(wǎng)的SCADA主站系統(tǒng)）作為整個電網(wǎng)控制系統(tǒng)中最重要的部分，對整個配電系統(tǒng)運行有深刻影響。配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)主要由配電網(wǎng)遠(yuǎn)程終端設(shè)備服務(wù)器、地理位置監(jiān)控服務(wù)器、調(diào)試和報表工作站、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控報務(wù)器等組成。前置機(jī)服務(wù)器作為電網(wǎng)配電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程終端設(shè)備服務(wù)器，在電網(wǎng)配電系統(tǒng)中安裝多臺，如果其中一臺出現(xiàn)故障問題，配電系統(tǒng)會將有關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到其它前置機(jī)服務(wù)器中，確保配電系統(tǒng)整體正常運行。從系統(tǒng)運行過程看，電網(wǎng)配電主站系統(tǒng)中的配電網(wǎng)子站系統(tǒng)服務(wù)器裝置是針對配電系統(tǒng)前置機(jī)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)?，通過配電系統(tǒng)前置機(jī)對子站服務(wù)器數(shù)據(jù)信息進(jìn)行接收，處理完后再進(jìn)行存儲，最后實現(xiàn)共享。在配電主站系統(tǒng)中，電網(wǎng)配電系統(tǒng)經(jīng)過自動化改造升級后，應(yīng)用軟件系統(tǒng)可以對配電系統(tǒng)運轉(zhuǎn)情況進(jìn)行技術(shù)診斷，并對系統(tǒng)故障進(jìn)行維護(hù)。通過以上技術(shù)，可以實現(xiàn)農(nóng)村電網(wǎng)配電系統(tǒng)自動化。

4.3 建設(shè)終端系統(tǒng)自動化

為實現(xiàn)對農(nóng)村電網(wǎng)配電系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控，必須對配電終端系統(tǒng)進(jìn)行自動化改造升級。在實現(xiàn)遙控、故障識別檢測等功能的基礎(chǔ)上，幫助主站系統(tǒng)和子站系統(tǒng)對整個配電系統(tǒng)運行進(jìn)行實時監(jiān)控，確保電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。在終端系統(tǒng)中，變電站開閉所自動化終端通過光纖以太網(wǎng)連接技術(shù)與服務(wù)器進(jìn)行連接，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。終端系統(tǒng)通過無線連接或使用光纖連接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和交換。這樣的終端配置相對靈活，應(yīng)用范圍也較廣，但為滿足系統(tǒng)運行中的多樣性需求，也可以針對相關(guān)系統(tǒng)配置進(jìn)行改造。

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