農(nóng)配網(wǎng)規(guī)劃需求統(tǒng)籌與方案智能設(shè)計(jì)

國(guó)網(wǎng)合肥供電公司發(fā)策部 陳 晨 王 翔 彭 茁 李勇濤

針對(duì)農(nóng)配網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀以及規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題，利用互聯(lián)網(wǎng)思維和大數(shù)據(jù)技術(shù)，開(kāi)展跨專業(yè)數(shù)據(jù)融合，并基于空間位置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)疊加與可視化展示，建成能夠支撐農(nóng)配網(wǎng)智慧規(guī)劃設(shè)計(jì)的電網(wǎng)數(shù)字化地圖服務(wù)，基于電網(wǎng)數(shù)字化地圖服務(wù)開(kāi)展農(nóng)配網(wǎng)現(xiàn)狀問(wèn)題自動(dòng)分析與原因診斷、需求統(tǒng)籌、規(guī)劃項(xiàng)目與設(shè)計(jì)方案自動(dòng)生成，將農(nóng)配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)延伸至低壓“到相到戶”，系統(tǒng)解決農(nóng)配網(wǎng)發(fā)展問(wèn)題和難點(diǎn)。

隨著新農(nóng)村建設(shè)的腳步日益加快，農(nóng)村用電需求越來(lái)越大，農(nóng)村配電網(wǎng)規(guī)模不斷加大，對(duì)農(nóng)配網(wǎng)供電安全和供電質(zhì)量的要求也就越來(lái)越高。從現(xiàn)階段實(shí)際情況來(lái)看，農(nóng)配網(wǎng)整體技術(shù)水平相對(duì)偏低，主要有：農(nóng)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)與布局不科學(xué)，如線路分布不合理、運(yùn)行負(fù)荷太大、設(shè)備故障頻繁；變壓器容量與需求不匹配，造成負(fù)荷和線損過(guò)大；三相負(fù)荷平衡問(wèn)題，使得電壓下降、變壓器過(guò)熱、線損上漲；線路超負(fù)荷運(yùn)行，使農(nóng)配網(wǎng)無(wú)功運(yùn)行功率提升，造成高次諧波出現(xiàn)。農(nóng)配網(wǎng)工程管理缺乏有效技術(shù)支撐手段，電網(wǎng)現(xiàn)狀和發(fā)展需求摸排缺少觸角，電網(wǎng)問(wèn)題診斷仍采用傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)分析，項(xiàng)目可研/設(shè)計(jì)缺乏可視化的電力廊道系統(tǒng)支撐。

農(nóng)配網(wǎng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)管理方面也存在很多不足之處，規(guī)劃引領(lǐng)作用未能有效發(fā)揮，存在需求收集不全面，需求響應(yīng)不及時(shí)、措施分析不系統(tǒng)、目標(biāo)網(wǎng)架不可控現(xiàn)象。規(guī)劃項(xiàng)目存在“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”、規(guī)劃計(jì)劃兩條線、項(xiàng)目重復(fù)建設(shè)、投資效率不高等問(wèn)題。

在當(dāng)前市縣一體和“放管服”改革不斷深化的背景下，為了解決農(nóng)配網(wǎng)發(fā)展問(wèn)題和難點(diǎn)，逐步提升農(nóng)配網(wǎng)發(fā)展管理水平，補(bǔ)齊短板，不斷促進(jìn)公司配網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展，需要開(kāi)展農(nóng)配網(wǎng)現(xiàn)狀問(wèn)題診斷、需求統(tǒng)籌與項(xiàng)目方案智能設(shè)計(jì)。

1 建設(shè)方案

1.1 業(yè)務(wù)原理

針對(duì)農(nóng)配網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀以及規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題，利用互聯(lián)網(wǎng)思維和大數(shù)據(jù)技術(shù)，開(kāi)展跨專業(yè)數(shù)據(jù)融合，并基于空間位置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)疊加與可視化展示，建成能夠支撐農(nóng)配網(wǎng)智慧規(guī)劃設(shè)計(jì)的電網(wǎng)數(shù)字化地圖服務(wù)，基于電網(wǎng)數(shù)字化地圖服務(wù)開(kāi)展農(nóng)配網(wǎng)現(xiàn)狀問(wèn)題自動(dòng)分析與原因診斷、需求統(tǒng)籌、規(guī)劃項(xiàng)目與設(shè)計(jì)自動(dòng)生成，將農(nóng)配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)延伸至低壓“到相到戶”，系統(tǒng)解決農(nóng)配網(wǎng)發(fā)展問(wèn)題和難點(diǎn)，業(yè)務(wù)原理如圖1所示。

圖1 農(nóng)配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)原理架構(gòu)圖

具體內(nèi)容如下：

（1）針對(duì)農(nóng)網(wǎng)運(yùn)行情況不清楚、需求收集不全面、需求響應(yīng)不及時(shí)、現(xiàn)狀問(wèn)題診斷來(lái)源供電所人員經(jīng)驗(yàn)等問(wèn)題，通過(guò)融合已經(jīng)建成的采集、感知和網(wǎng)省公司推廣系統(tǒng)數(shù)據(jù)，源頭診斷農(nóng)配網(wǎng)現(xiàn)狀問(wèn)題與原因。

（2）針對(duì)農(nóng)網(wǎng)項(xiàng)目存在“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”、規(guī)劃計(jì)劃兩條線、項(xiàng)目（基建、技改、大修）重復(fù)立項(xiàng)、投資效率不高等問(wèn)題，建立需求閉環(huán)管理機(jī)制，針對(duì)區(qū)域內(nèi)待解決需求及需求影響范圍，自動(dòng)開(kāi)展需求去重和需求統(tǒng)籌工作，建立需求與規(guī)劃項(xiàng)目的映射規(guī)則，自動(dòng)生成規(guī)劃項(xiàng)目。

（3）將《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》中的具體標(biāo)準(zhǔn)要求演變成系統(tǒng)算法，自動(dòng)生成設(shè)計(jì)方案，規(guī)避農(nóng)配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案不科學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行不到位等情況，從源頭解決配變?nèi)萘颗c需求不匹配、變壓器落點(diǎn)及線路分布不合理、三相到戶不平衡及臺(tái)區(qū)線路損耗高等問(wèn)題。

1.2 技術(shù)路線

（1）開(kāi)展跨專業(yè)數(shù)據(jù)融合，基于空間位置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)疊加與可視化

充分利用PMS、營(yíng)銷、GIS、SCADA、用電信息采集系統(tǒng)、同期線損系統(tǒng)數(shù)據(jù)，融合覆蓋高/中/低壓全業(yè)務(wù)的電力設(shè)備、電氣聯(lián)絡(luò)、電網(wǎng)運(yùn)行、工程項(xiàng)目、電力客戶、電網(wǎng)損耗等相關(guān)數(shù)據(jù)，并在城市空間數(shù)據(jù)下基于位置信息進(jìn)行重構(gòu)，建成能夠支撐農(nóng)配網(wǎng)智慧規(guī)劃設(shè)計(jì)的電網(wǎng)數(shù)字化地圖服務(wù)。

（2）現(xiàn)狀問(wèn)題診斷與原因分析

基于電網(wǎng)數(shù)字化地圖服務(wù)中的低壓圖模、運(yùn)行數(shù)據(jù)以及同期線損率，根據(jù)地區(qū)用能特征和經(jīng)濟(jì)情況，差異配置診判依據(jù)，開(kāi)展10kV線路重過(guò)載、配變重過(guò)載、高線損臺(tái)區(qū)、低電壓等電網(wǎng)現(xiàn)狀問(wèn)題診斷，建立現(xiàn)狀問(wèn)題原因分析模型，找出接入負(fù)荷大、三相不平衡、無(wú)功補(bǔ)償、線徑細(xì)、供電半徑過(guò)長(zhǎng)、臺(tái)區(qū)布局偏移負(fù)荷中心點(diǎn)等原因，形成農(nóng)配網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題庫(kù)。

（3）基礎(chǔ)信息采集與完善

目前，大部分供電企業(yè)的低壓線路設(shè)備臺(tái)賬及其物理聯(lián)絡(luò)數(shù)據(jù)質(zhì)量相對(duì)較差，更沒(méi)有“到相”的用戶和表計(jì)信息。針對(duì)電網(wǎng)低壓數(shù)據(jù)不完善，無(wú)法基于系統(tǒng)直接開(kāi)展問(wèn)題診斷的情況，首先需要開(kāi)展基礎(chǔ)信息采集。基礎(chǔ)信息采集工作主要是通過(guò)移動(dòng)端掃碼識(shí)別、自動(dòng)定位、路徑繪制等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)低壓圖模數(shù)據(jù)的便捷采集，促進(jìn)存量低壓數(shù)據(jù)完善與增量數(shù)據(jù)管控，支撐農(nóng)配網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀問(wèn)題診斷與原因分析，具體內(nèi)容包括：通過(guò)GPS定位技術(shù)快速獲取電力設(shè)施的位置和坐標(biāo)等數(shù)據(jù)，維護(hù)設(shè)備名稱、運(yùn)行編號(hào)、型號(hào)、布置方式等設(shè)備臺(tái)賬信息，現(xiàn)場(chǎng)采集后實(shí)時(shí)回傳；通過(guò)智能掃碼識(shí)別技術(shù)以及定位技術(shù)快速識(shí)別和完善表箱、表計(jì)和到相用戶等信息；通過(guò)移動(dòng)GIS實(shí)現(xiàn)低壓主線、支線和接戶線路繪制，維護(hù)線徑、線型、絕緣、投運(yùn)年份、截面等線路信息。

（4）需求統(tǒng)籌與項(xiàng)目生成

一方面利用系統(tǒng)將診斷出的問(wèn)題自動(dòng)轉(zhuǎn)化成農(nóng)配網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題需求；另一方面，利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)潛在客戶等發(fā)展規(guī)劃類需求收集和現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題需求的補(bǔ)充收集。基于電網(wǎng)數(shù)字化地圖服務(wù)實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)、運(yùn)行、網(wǎng)架、設(shè)備各類農(nóng)配網(wǎng)需求上圖，支撐規(guī)劃對(duì)多元需求的獲得與統(tǒng)籌。

基于變電站、中壓線路、臺(tái)區(qū)三級(jí)設(shè)備，建立需求與規(guī)劃項(xiàng)目的映射規(guī)則，自動(dòng)統(tǒng)籌生成中壓線路切改、中壓線路新建、臺(tái)區(qū)新建、臺(tái)區(qū)改造、臺(tái)區(qū)分臺(tái)共5類項(xiàng)目，形成項(xiàng)目?jī)?chǔ)備庫(kù)。規(guī)劃設(shè)計(jì)人員也可以手動(dòng)統(tǒng)籌需求，生成儲(chǔ)備項(xiàng)目。儲(chǔ)備項(xiàng)目以變電站、中壓線路、臺(tái)區(qū)三級(jí)設(shè)備樹(shù)形式展示，同時(shí)基于電網(wǎng)數(shù)字化地圖可視化展示。

（5）規(guī)劃方案自動(dòng)設(shè)計(jì)

利用大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)和GIS技術(shù)，基于電網(wǎng)數(shù)字化地圖服務(wù)智能輔助中壓線路切改、中壓線路新建、臺(tái)區(qū)新建、臺(tái)區(qū)改造、臺(tái)區(qū)分臺(tái)等類型項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容包括：

①臺(tái)區(qū)新建類項(xiàng)目。針對(duì)區(qū)域性低壓用戶新建的需求（一般為新農(nóng)村建設(shè)）項(xiàng)目，自動(dòng)開(kāi)展臺(tái)區(qū)新建方案自動(dòng)設(shè)計(jì)，包括臺(tái)區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)、變壓器數(shù)量與容量計(jì)算、變壓器位置落點(diǎn)、低壓三相入戶計(jì)算、中壓線路路徑規(guī)劃與工程造價(jià)估算。

②臺(tái)區(qū)分臺(tái)項(xiàng)目。針對(duì)供電半徑過(guò)長(zhǎng)、臺(tái)區(qū)接入負(fù)荷大或者其他組合打包問(wèn)題的項(xiàng)目，開(kāi)展臺(tái)區(qū)分臺(tái)方案自動(dòng)設(shè)計(jì)，包括臺(tái)區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)、變壓器數(shù)量與容量計(jì)算、變壓器位置落點(diǎn)、低壓三相入戶計(jì)算、中壓線路路徑規(guī)劃與工程造價(jià)估算。

③臺(tái)區(qū)改造項(xiàng)目。針對(duì)臺(tái)區(qū)接入負(fù)荷大、高損或老舊設(shè)備且不需要分臺(tái)的項(xiàng)目，開(kāi)展方案自動(dòng)設(shè)計(jì)，包括臺(tái)區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)、變壓器容量計(jì)算、變壓器位置落點(diǎn)、低壓三相入戶計(jì)算、中壓線路路徑規(guī)劃與工程造價(jià)估算。

④中壓線路切改項(xiàng)目。針對(duì)線路重過(guò)載需求項(xiàng)目，開(kāi)展中壓線路切改方案自動(dòng)設(shè)計(jì)，包括切改負(fù)荷計(jì)算、中壓電源點(diǎn)獲取、切改點(diǎn)計(jì)算、中壓線路路徑規(guī)劃及工程造價(jià)估算。

⑤中壓線路新建項(xiàng)目。針對(duì)新增負(fù)荷需求或變電站同期配套需求項(xiàng)目，開(kāi)展中壓線路新建方案自動(dòng)設(shè)計(jì)，包括上級(jí)變電站可用間隔計(jì)算、中壓線路聯(lián)絡(luò)點(diǎn)計(jì)算、中壓線路路徑規(guī)劃及工程造價(jià)估算。

結(jié)論：本文描述了利用大數(shù)據(jù)和GIS技術(shù)輔助供電企業(yè)開(kāi)展農(nóng)配網(wǎng)需求統(tǒng)籌和智慧規(guī)劃設(shè)計(jì)，降低基層農(nóng)配網(wǎng)需求摸排難度，使得規(guī)劃部門掌握的需求更完整和有效，提高了項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)水平，讓農(nóng)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備運(yùn)行更合理，降低線路和設(shè)備損耗。

通過(guò)本項(xiàng)目建設(shè)，保障了農(nóng)配網(wǎng)用電安全，提升農(nóng)村配電網(wǎng)運(yùn)行可靠性，降低故障發(fā)生頻率，提升電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)效率；提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，帶動(dòng)“兩網(wǎng)”高質(zhì)量高效率建設(shè)發(fā)展，為新農(nóng)村建設(shè)提供更強(qiáng)力高質(zhì)量用電保障。