淺析農(nóng)村電網(wǎng)配電自動化建設(shè)方向及預(yù)期成效

史鳳齊

摘 要：近年來，國家加快了電網(wǎng)建設(shè)的步伐，電網(wǎng)智能化的發(fā)展是在配網(wǎng)自動化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，特別是對于農(nóng)村電網(wǎng)，由于其具有自身的特點(diǎn)，所以其與城市配電網(wǎng)建設(shè)還存在著較大的差異。經(jīng)過這些年的農(nóng)網(wǎng)改造，我國農(nóng)村電網(wǎng)取得了快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施水平大幅提升，有效推進(jìn)了農(nóng)村電網(wǎng)配電系統(tǒng)自動化實(shí)施進(jìn)程，確保了農(nóng)村電力安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了人性化的電力服務(wù)以及高效益的運(yùn)行狀態(tài)，在促進(jìn)農(nóng)網(wǎng)改造升級方面有著十分關(guān)鍵的意義。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村電網(wǎng);配電自動化;建設(shè)

配電自動化是保證供電可靠性、提高電網(wǎng)供電能力的有效途徑。目前對配電自動化的研究主要側(cè)重在城市配電網(wǎng)，而對農(nóng)村配電自動化的研究相對較弱。隨著農(nóng)村用電負(fù)荷增長迅速，對農(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)施升級改造，提高電網(wǎng)供電能力和電能質(zhì)量。

一、農(nóng)村配電網(wǎng)自動化建設(shè)背景

中國農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展水平與城市相比還有相當(dāng)大的差距，農(nóng)網(wǎng)有以下特點(diǎn)：地域分布廣、范圍大、負(fù)荷分散的特點(diǎn)。農(nóng)村電網(wǎng)點(diǎn)多面廣，農(nóng)網(wǎng)末端地形、地貌相對復(fù)雜，電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境相對惡劣。通信和信息自動化水平低。通信手段多以電力載波或微波為主，只局部用光纖，抗干擾能力弱，可靠性差;同時，安全、營銷、生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)沒有實(shí)現(xiàn)一體化，使得信息流的價值和工作效率偏低。電力專業(yè)人員素質(zhì)整體偏低。

二、系統(tǒng)構(gòu)架模式

1.總體構(gòu)架模式。目前在配電網(wǎng)自動化建設(shè)過程中，其總體結(jié)構(gòu)模式通以三層結(jié)構(gòu)為主，分別為主站、子站和終端。這其中子站在饋線較少的情況是可以不進(jìn)行設(shè)置的。根據(jù)目前農(nóng)村城鎮(zhèn)化建設(shè)的特點(diǎn)，自然村逐漸在消失，而中心村開始逐漸形成，這樣在城鎮(zhèn)化建設(shè)過程中電力負(fù)荷則會越來越向集中化發(fā)展，所以為了有效的提高數(shù)據(jù)采集可靠性和實(shí)時性，則需要采用三層建設(shè)來確保配電網(wǎng)自動化的水平。

2.配電主站系統(tǒng)。在配電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)過程中，其最為核心的部分即是配電網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)，其基本功能為數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和配電網(wǎng)拓?fù)浞治鰬?yīng)用、信息交互等功能，而且還可以在配電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度指揮和生產(chǎn)管理提供相關(guān)的技術(shù)支撐。在配電自動化主動系統(tǒng)的建設(shè)過程中，從管理上可將建設(shè)模式分為調(diào)配—體主站系統(tǒng)模式和獨(dú)立配電主站系統(tǒng)模式，在中小型配電網(wǎng)中多采用調(diào)配一體主站系統(tǒng)模式，其不僅具有共享的支撐軟件平臺，而且系統(tǒng)的軟件和硬件還可以實(shí)現(xiàn)資源的有效共享，有效的減少了運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用。目前在農(nóng)村配電網(wǎng)主站系統(tǒng)建設(shè)和規(guī)劃過程中通常有三種一體化的方式可以選擇，即調(diào)度、配電、集控和GIS一體化、調(diào)度、配電和集控一體化，還有調(diào)度和配電—體化模式。

3.配電子站與配電終端。（1）配電子站。配電子站是配電自動化系統(tǒng)的中間層，一般配置在變電站或重要的開閉所內(nèi)。它在配電自動化系統(tǒng)中起區(qū)域性數(shù)據(jù)匯集節(jié)點(diǎn)的作用。配電子站上與配電主站，下與配電終端，相互通信交換信息，完成對配電終端的數(shù)據(jù)采集與控制功能，向主站進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā);同時，接收主站的各種命令，完成各種操作任務(wù)。配電子站，根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境以及用戶對子站功能的不同需求，可以有兩種模式：監(jiān)控功能型子站和通信匯集型子站。通信控制型配電子站，子站功能比較簡單、可靠、免維護(hù)，適用于無人值班的變電站或開閉所內(nèi)。FA故障自動處理集中在配電主站進(jìn)行處理?？紤]到農(nóng)村電網(wǎng)人員素質(zhì)低，采集數(shù)據(jù)多，建議采用通信控制型配電子站。（2）配電終端。配電終端設(shè)備是配電自動化系統(tǒng)的幕礎(chǔ)，用于配電開關(guān)、配電變壓器、等配電設(shè)備的監(jiān)控。根據(jù)監(jiān)控對象不同，配電自動化遠(yuǎn)方終端設(shè)各可分為：饋線遠(yuǎn)方終端包括訂PTU（安裝在配電網(wǎng)饋線回路的柱上、開關(guān)規(guī)等處）和DTU（安裝在開閉所、配電所等處）、配變遠(yuǎn)方終端TTu（安裝于配電變壓器處）。配電終端應(yīng)根據(jù)一次系統(tǒng)具體設(shè)備、用戶功能要求以及終端設(shè)備性價比進(jìn)行選擇，但要尤其注意選擇配電終端時，應(yīng)該選用擴(kuò)展性好的，支持多種故障算法的配電終端，這樣才能做到隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化，饋線自動化模式隨著變化，而不必對原配電終端進(jìn)行更換或改造從而造成重復(fù)投資。

4.饋線自動化系統(tǒng)。農(nóng)村配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要有以下三種控制模式：就地控制有重合器模式、重合器和分段器模式、點(diǎn)對點(diǎn)通信模式。這三種模式存在一個共同的問題：沒有主站，系統(tǒng)孤立，無法對配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，不能從全局出發(fā)提供最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方案。但無需架設(shè)通信通道，投資少維護(hù)方便。在用電質(zhì)量要求不是很高的地區(qū)，可考慮采用此方案。遠(yuǎn)方集中控制模式由變電站出線斷路器、各柱上負(fù)荷開關(guān)、饋線監(jiān)控終端、通信網(wǎng)絡(luò)、配電主站組成。每個開關(guān)或環(huán)網(wǎng)柜的饋線監(jiān)控終端要與配電主站通信，故障隔離操作由配電主站以遙控方式集中控制。該模式可避免饋線出線開關(guān)多次重合，能快速準(zhǔn)確定位和隔離故障，并能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)供電。但系統(tǒng)投資較大，F(xiàn)A功能完全依賴于配網(wǎng)通信系統(tǒng)，對通信系統(tǒng)可靠性要求較高。遠(yuǎn)方與就地控制相結(jié)合的FA方案。農(nóng)村配網(wǎng)接線復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)配網(wǎng)接線方式因地制宜選用FA控制模式，即對于電力環(huán)路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用遠(yuǎn)方控制模式;對于放射形網(wǎng)絡(luò)，選用就地控制模式。即以遠(yuǎn)方控制模式為主，就地控制模式為備用。這種組合型控制模式的關(guān)鍵是FTu的功能必須滿足組合型FA控制模式的需求。

三、農(nóng)村電網(wǎng)配電系統(tǒng)自動化工程實(shí)現(xiàn)方案

1.建設(shè)目標(biāo)。根據(jù)“配電自動化建設(shè)與改造”的總體要求，下面分別從配網(wǎng)設(shè)備、主站、通信各方面對建設(shè)目標(biāo)進(jìn)行了細(xì)化：（1）配網(wǎng)設(shè)備自動化改造目標(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)線路全范圍自動化;（2）主站建設(shè)目標(biāo)包括遵循IEC 61968/IEC 61970國際標(biāo)準(zhǔn)，能完成配電SCADA、饋線自動化等基礎(chǔ)功能，其軟件平臺能接納和處理大于50萬點(diǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)量，符合農(nóng)村配電網(wǎng)未來8～10年的發(fā)展需要。（3）通信系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)包括基于光纖及無線網(wǎng)絡(luò)緊耦合組網(wǎng)方式，做到配電自動化終端及主站之間進(jìn)行實(shí)時可靠的信息傳輸，做到各類配電自動化通信業(yè)務(wù)的承接，做到各類通信方式統(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，通過將其納入到主網(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。

2.配電自動化主站改造。（1）整體要求：硬件通過使用開放式、分布式架構(gòu)，遵循可擴(kuò)容升級、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)自動化發(fā)展的需求，且擴(kuò)容升級無需再進(jìn)行大規(guī)模改造。應(yīng)用軟件適應(yīng)硬件升級，無需另外修改，同時軟件升級也不影響系統(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)通信都遵循國際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，符合國網(wǎng)二次安防要求。（3）硬件要求：充分考慮農(nóng)村電網(wǎng)現(xiàn)在及未來配電自動化系統(tǒng)建設(shè)對硬件的需求。（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、對時裝置及相關(guān)外設(shè)等。

通過農(nóng)村配電網(wǎng)自動化建設(shè)，可以縮短農(nóng)村供電線路故障后的停電時間，加快恢復(fù)供電，可以大大提高供電可靠性，從而達(dá)到為建設(shè)社會主義新農(nóng)村提供穩(wěn)固電力保證的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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