農(nóng)村電網(wǎng)配電自動(dòng)化探析

徐俊賢

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司湛江供電局，廣東湛江524000）

0 引言

農(nóng)村配電網(wǎng)的技術(shù)水平與城市配電網(wǎng)相差較大，配電網(wǎng)發(fā)展相對(duì)落后，主要表現(xiàn)為線路截面小，載流量低，過(guò)負(fù)荷運(yùn)行狀況嚴(yán)重；供電設(shè)備老舊，嚴(yán)重影響安全運(yùn)行和可靠供電；部分線路供電半徑過(guò)大，造成末端電壓嚴(yán)重偏低，并且線路過(guò)長(zhǎng)給正常的運(yùn)行檢修和事故處理帶來(lái)了諸多困難。因此，隨著農(nóng)村用電負(fù)荷增長(zhǎng)迅速，對(duì)農(nóng)網(wǎng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)需要提出更高的、新的要求，按照新的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和要求實(shí)施升級(jí)改造，提高電網(wǎng)供電能力和電能質(zhì)量。

1 農(nóng)村配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)難點(diǎn)

農(nóng)村配電系統(tǒng)自身特點(diǎn)以及技術(shù)水平與城市配電網(wǎng)相比有很大差距，在建設(shè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)存在以下主要難點(diǎn)：

（1）農(nóng)網(wǎng)用電設(shè)備多在露天或簡(jiǎn)易環(huán)境下工作，受外界環(huán)境影響大，因此對(duì)農(nóng)網(wǎng)供電可靠性以及監(jiān)控設(shè)備可靠性要求高。但是，我國(guó)農(nóng)村配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大多未經(jīng)過(guò)嚴(yán)格設(shè)計(jì)，存在線路截面小、載流量低等問(wèn)題，同時(shí)配網(wǎng)線路、設(shè)備老舊，維護(hù)檢修困難，難以與可靠性需求相匹配，常導(dǎo)致大面積停電的情況。

（2）絕大部分農(nóng)村地區(qū)負(fù)荷分散，通信、監(jiān)控和維護(hù)難度高。農(nóng)村居民居住相對(duì)分散，使電網(wǎng)在延展性、數(shù)據(jù)傳輸和信息共享上出現(xiàn)了較大的阻礙，而且村落之間難以建立統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，給布線、日常維修帶來(lái)了困難，再加上農(nóng)村生產(chǎn)用電存在著季節(jié)性的特點(diǎn)，導(dǎo)致用電負(fù)荷不穩(wěn)定，這就要求監(jiān)控調(diào)度有比較好的調(diào)控能力。

（3）農(nóng)村電網(wǎng)分布區(qū)域廣，地形環(huán)境復(fù)雜多樣，要求通信方式多樣。現(xiàn)有的通信方式難以單獨(dú)符合農(nóng)村配電自動(dòng)化系統(tǒng)通信需求，常常需要多種通信相互配合進(jìn)行多層立體集結(jié)，從而減少通道數(shù)量，充分發(fā)揮高速信道的能力，這樣就更增加了通信系統(tǒng)的建設(shè)難度。

2 技術(shù)需求分析

配電自動(dòng)化系統(tǒng)是配電網(wǎng)生產(chǎn)和指揮的重要平臺(tái)系統(tǒng)，農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)也對(duì)配電自動(dòng)化提出了更新、更高的要求，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

2.1 統(tǒng)一支撐平臺(tái)技術(shù)需求

農(nóng)村配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)是需要建立完整、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐潆娋W(wǎng)模型，因此需要深入研究海量信息處理和公共信息建模技術(shù)，同時(shí)需要建立一個(gè)支持多系統(tǒng)的高效信息集成、服務(wù)共享和業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)的統(tǒng)一支撐平臺(tái)。在此平臺(tái)上，可實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、信息交換、可視化展現(xiàn)和相關(guān)功能擴(kuò)展，以滿足配電自動(dòng)化、調(diào)控一體化、配電生產(chǎn)指揮和智能配電應(yīng)用的需求。

2.2 信息共享集成與互動(dòng)化應(yīng)用需求

農(nóng)村配電自動(dòng)化系統(tǒng)以配網(wǎng)調(diào)度和生產(chǎn)為應(yīng)用主體，信息流涉及大運(yùn)行、大檢修和大生產(chǎn)，需要遵循信息交互總線，采取規(guī)范的接口方式，實(shí)現(xiàn)與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、營(yíng)銷(xiāo)管理系統(tǒng)等的互聯(lián)，提高配電運(yùn)行管理的智能化水平。

2.3 智能化應(yīng)用需求

（1）故障自愈控制：建立整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)拓?fù)淠Ｐ停诖嘶A(chǔ)上根據(jù)上傳的故障電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)隔離、負(fù)荷轉(zhuǎn)供及恢復(fù)供電。在配電網(wǎng)中，若發(fā)生永久性故障，通過(guò)開(kāi)關(guān)設(shè)備的順序動(dòng)作實(shí)現(xiàn)故障區(qū)隔離；在環(huán)網(wǎng)運(yùn)行或環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)、開(kāi)環(huán)運(yùn)行的配電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)供，恢復(fù)供電。這一過(guò)程是自動(dòng)進(jìn)行的。

（2）運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析：運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析提供豐富的風(fēng)險(xiǎn)警示顯示手段，能夠迅速定位風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域；實(shí)時(shí)分析配電網(wǎng)存在的風(fēng)險(xiǎn)，做到提前發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理，提高了配電網(wǎng)的供電可靠性。

（3）供電可靠性統(tǒng)計(jì)：可靠性指標(biāo)是評(píng)價(jià)配電網(wǎng)運(yùn)行的重要指標(biāo)之一。配網(wǎng)中壓供電可靠性統(tǒng)計(jì)以所有配網(wǎng)停電事件為基礎(chǔ)，以公變、專(zhuān)變?yōu)榻y(tǒng)計(jì)對(duì)象，以主要可靠性指標(biāo)和參考可靠性指標(biāo)兩類(lèi)分別匯總、統(tǒng)計(jì)、展示。

2.4 高效通信手段需求

以低成本、可靠混合通信和傳感網(wǎng)通信技術(shù)為研究重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村配電網(wǎng)中自主智能系統(tǒng)、設(shè)備和傳感器之間的信息無(wú)縫交互，以解決農(nóng)村電網(wǎng)大范圍、多測(cè)量點(diǎn)通信的問(wèn)題，用以管理配電網(wǎng)中分散的資源，為農(nóng)村配電網(wǎng)電力基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)控提供通信支撐平臺(tái)。

3 農(nóng)村電網(wǎng)配電系統(tǒng)自動(dòng)化工程實(shí)現(xiàn)方案

3.1 建設(shè)目標(biāo)

根據(jù)“配電自動(dòng)化建設(shè)與改造”的總體要求，下面分別從配網(wǎng)設(shè)備、主站、通信各方面對(duì)建設(shè)目標(biāo)進(jìn)行了細(xì)化：

（1）配網(wǎng)設(shè)備自動(dòng)化改造目標(biāo)包括將10 kV線路絕緣化率提高到100%；將10 kV電壓合格率提高到99.95%；將10 kV線損降至3.0%；將供電可靠率提高到99.99%；將線路N-1率提高到100%；實(shí)現(xiàn)10 kV配網(wǎng)線路全范圍自動(dòng)化；

（2）主站建設(shè)目標(biāo)包括遵循IEC 61968/IEC 61970國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，能完成配電SCADA、饋線自動(dòng)化等基礎(chǔ)功能，其軟件平臺(tái)能接納和處理大于50萬(wàn)點(diǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量，符合農(nóng)村配電網(wǎng)未來(lái)8～10年的發(fā)展需要。

（3）通信系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)包括基于光纖及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)緊耦合組網(wǎng)方式，做到配電自動(dòng)化終端及主站之間進(jìn)行實(shí)時(shí)可靠的信息傳輸，做到各類(lèi)配電自動(dòng)化通信業(yè)務(wù)的承接，做到各類(lèi)通信方式統(tǒng)一接口、規(guī)范以及網(wǎng)管；建設(shè)配電通信網(wǎng)一體化管理平臺(tái)，通過(guò)將其納入到主網(wǎng)通信監(jiān)控系統(tǒng)中，將各種通信設(shè)備和網(wǎng)內(nèi)資源都?xì)w入統(tǒng)一的管理，方便操作且節(jié)省成本。

3.2 配電自動(dòng)化主站改造

（1）整體要求：硬件通過(guò)使用開(kāi)放式、分布式架構(gòu)，遵循可擴(kuò)容升級(jí)、方便維護(hù)的要求，使系統(tǒng)可接納和處理的信息容量符合配電網(wǎng)自動(dòng)化發(fā)展的需求，且擴(kuò)容升級(jí)無(wú)需再進(jìn)行大規(guī)模改造。應(yīng)用軟件適應(yīng)硬件升級(jí)，無(wú)需另外修改，同時(shí)軟件升級(jí)也不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性并兼容原有硬件設(shè)備。

（2）通信要求：所有系統(tǒng)內(nèi)通信都遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，符合國(guó)網(wǎng)二次安防要求。

（3）硬件要求：充分考慮農(nóng)村電網(wǎng)現(xiàn)在及未來(lái)配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)對(duì)硬件的需求。

（4）配置方案：主站系統(tǒng)采用雙網(wǎng)冗余配置，系統(tǒng)要求完全跨平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，構(gòu)成包括服務(wù)器（前置采集/SCADA服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、Web服務(wù)器等）、工作站（調(diào)度員工作站、維護(hù)工作站、報(bào)表工作站等）以及物理隔離裝置、防火墻、局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、對(duì)時(shí)裝置及相關(guān)外設(shè)等。

3.3 配電自動(dòng)化通信體系改造

按照通信實(shí)現(xiàn)方法可劃分成光纖通信、無(wú)線通信兩大組成部分。為方便配電自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信進(jìn)行獨(dú)立管理，在配電主站與變電站之間利用已有的光纖信道獨(dú)立建設(shè)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的骨干層環(huán)形網(wǎng)，由各個(gè)變電站之間進(jìn)行互聯(lián)然后和頂層核心交換機(jī)構(gòu)成一個(gè)光纖通信環(huán)網(wǎng)，不但保證了各個(gè)變電站之間網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，也為各個(gè)變電站的信息上傳給主站提供了更多條通道，如圖1所示。

圖1 配電主站至變電站通信網(wǎng)絡(luò)

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要針對(duì)如何將配電系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)村電網(wǎng)中這一問(wèn)題展開(kāi)了研究，旨在通過(guò)推進(jìn)農(nóng)村電網(wǎng)配電系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)施進(jìn)程，進(jìn)一步打造安全可靠的電力環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人性化的電力服務(wù)以及高效益的運(yùn)行狀態(tài)。