10kV農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)探究

摘要：隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的不斷加快，電力系統(tǒng)的發(fā)展也越來越迅速。配電系統(tǒng)智能化建設(shè)一直是我國智能電網(wǎng)建設(shè)的主要目標(biāo)之一。但是，目前我國配電系統(tǒng)智能化建設(shè)還處于起步階段，存在設(shè)備質(zhì)量差、配電網(wǎng)供電情況復(fù)雜等問題。從實際出發(fā)，對我國10kV農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)進(jìn)行了探討，對存在的相關(guān)問題進(jìn)行了分析，提出了很多有建設(shè)性的想法。

關(guān)鍵詞：農(nóng)網(wǎng)配電；智能化；FTU；RTU

作者簡介：馬華中（1984-），男，江蘇蘇州人，蘇州供電公司營銷部副主任，電氣工程師。（江蘇 蘇州 215004）

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）30-0193-02

農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)，是《國家電網(wǎng)公司“十二五”電網(wǎng)智能化規(guī)劃》的重要組成部分，是提高農(nóng)網(wǎng)配電網(wǎng)生產(chǎn)管理水平和供電可靠性的重要途徑。它具有故障快速定位和隔離功能，在使用中可以大幅度提高電網(wǎng)的可靠性。目前已經(jīng)在很多地方被采用，但是總體來說還是處于起步階段，還存在一些問題。本文對農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)進(jìn)行了研究分析，提出了有建設(shè)性的意見。

一、農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)存在的問題及現(xiàn)狀

我國農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)還處在初級階段，不可避免地存在一些問題，只有通過對現(xiàn)有問題進(jìn)行認(rèn)真分析，提出并解決問題，才會促進(jìn)我國農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)更好更快地發(fā)展。

1.農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)存在的問題

主要表現(xiàn)在目前使用的設(shè)備陳舊、電源點不多、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理等，這些問題導(dǎo)致了系統(tǒng)的可靠性差。另外，現(xiàn)在的農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)在使用中，不僅變壓器損耗大，布點也不合理，大多數(shù)還是依靠人工操作，自動化的程度很低，導(dǎo)致勞動強(qiáng)度大，工作效率低。同時由于電半徑過長，致使電壓和線路損耗過大，供電質(zhì)量也不是很好。還有許多地區(qū)依然停留在老的管理方式上，現(xiàn)代化水平偏低，信息化程度很低。

針對目前農(nóng)網(wǎng)普遍存在的一系列問題，在農(nóng)網(wǎng)建設(shè)上一定要實行統(tǒng)一的原則和指導(dǎo)思想，才可以有計劃有步驟來進(jìn)行解決。首先要加強(qiáng)對一些重要地區(qū)和城鎮(zhèn)的電源點建設(shè)，在建設(shè)上盡量利用環(huán)狀網(wǎng)開環(huán)這種方式，對一些重要的線路要盡量使用絕緣導(dǎo)線。其次對電源點進(jìn)行合理的布局，利用低耗變壓器，并盡量縮小供電半徑，加大導(dǎo)線截面，才能更好地降低線損，提高供電質(zhì)量。最后對各種智能化系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，才能更好地統(tǒng)一實施。

2.農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)的發(fā)展現(xiàn)狀

農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)作為“十二五”規(guī)劃中的重點發(fā)展項目，經(jīng)過我國在“十一五”期間的建設(shè)投資，已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但是還是有很多的問題和不足，找出問題，完善不足，將一直是農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)的重要方向。從2005年開始，我國的部分地區(qū)就開始積極探索農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)，截止到2008年，全國已經(jīng)有13個省市在部分區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)了農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)，取得了一定的成績。2010年以后，隨著我國電網(wǎng)建設(shè)速度的加快，越來越多的地區(qū)開始實施農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)，目前在國家電網(wǎng)公司又已經(jīng)有30多個地區(qū)開展了農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)。

10kV農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)是電力系統(tǒng)建設(shè)的主要環(huán)節(jié)，相對于其他建設(shè)，它的運行環(huán)境更加復(fù)雜，配電線路點多面廣，同時路徑又復(fù)雜，由于各地的設(shè)備普遍質(zhì)量不高，所以這些年來為農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)帶來了很多難題。受氣候、環(huán)境、地理位置等多方面影響，設(shè)備故障頻發(fā)，故障原因也相對復(fù)雜。雖然國家電網(wǎng)的主網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)基本實現(xiàn)智能化，但是農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)卻一直是個薄弱環(huán)節(jié)，主要表現(xiàn)在配電網(wǎng)設(shè)施老舊、農(nóng)村電網(wǎng)薄弱等方面。所以農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)在我國還處于初級水平，是未來農(nóng)網(wǎng)發(fā)展的一個主要方向。

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

農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)通常都是由鄉(xiāng)鎮(zhèn)與城區(qū)、鄉(xiāng)村與遠(yuǎn)郊這兩個系統(tǒng)組成。一般情況下，鄉(xiāng)鎮(zhèn)與城區(qū)系統(tǒng)是利用環(huán)狀網(wǎng)開環(huán)運行的方式，達(dá)到一種供電多個途徑的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，它的供電半徑短并且負(fù)荷密度大。鄉(xiāng)村與遠(yuǎn)郊系統(tǒng)是利用輻射狀網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，一般供電半徑比較長，負(fù)荷相對較小。

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)，基本都是在計算機(jī)局域網(wǎng)上建立。不同用戶的外饋線開關(guān)處裝置FTU，并且在比較重要的配電變壓器裝置一個終端設(shè)備，并且還要裝置一個終端設(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，之后再傳輸?shù)娇刂浦行娜ィ@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、采集獨立。其主要是對已經(jīng)投入運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)獨立。其主要是運用智能電表里的實時測量功能，對保護(hù)裝置進(jìn)行單獨的設(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。方式一是利用SCADA系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，來獲得需要的信息。其中SCADA系統(tǒng)一定要具有轉(zhuǎn)發(fā)功能，并保持配電智能化的控制中心與SCADA系統(tǒng)的溝通，主要優(yōu)點體現(xiàn)在對RTU沒有特殊要求，也不用給配電智能化控制中心設(shè)專門通道。缺點就是對配電網(wǎng)供電的進(jìn)線開關(guān)不能遙控，還必須要求SCADA系統(tǒng)有轉(zhuǎn)發(fā)功能。方式二是利用一發(fā)兩收RTU，獲取需要的信息。這里需要RTU一定要具有一發(fā)兩收的功能，并且還要給配電智能化控制中心設(shè)置專門的通道。優(yōu)點在于對配電網(wǎng)供電的進(jìn)線能夠?qū)崿F(xiàn)遙控控制，缺點在于必須要求RTU具有一發(fā)兩收的功能，還要在配電智能化控制中心設(shè)置專門的通道。工作平臺主要是使用Windows98，其中網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是使用 Windows NTserver V4.0，在目前的使用中，網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信的協(xié)議大多都是基于TCP/IP，使用客戶/服務(wù)器這種方式。并且在數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)上，大多使用MSSQL Server V6.5以及配電的地理信息系統(tǒng)的這個平臺，充分地利用了服務(wù)器鏡像的技術(shù)，目的是為了把系統(tǒng)的可靠性進(jìn)一步提高上去。

總的來看，就當(dāng)前的技術(shù)來說，配電智能化的需求能夠得到全面滿足的單一方式是沒有的，必須要在配電網(wǎng)中將多種方式混合使用才能取得更好的效果。

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。

配電變壓器的智能化功能對鄉(xiāng)村和遠(yuǎn)郊系統(tǒng)的智能化建設(shè)起關(guān)鍵作用，一般在配電變壓器低壓側(cè)安裝智能化終端及無功補(bǔ)償，一方面可采集臺變的運行信息，另一方面可以使線路的損耗降到最小、減少電壓在沿線的降低程度。如對配電變壓器進(jìn)行巡檢時，可及時發(fā)現(xiàn)停電問題和對電壓水平隨時進(jìn)行掌握。由于系統(tǒng)的供電半徑很大，使用公用通信網(wǎng)來達(dá)到控制中心和TTU之間的通信的辦法是非常可行的。

三、農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)的主要手段

1.配電網(wǎng)架要進(jìn)行科學(xué)合理的規(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，線路分段點和分段量都要合理設(shè)置，盡可能地保證供電可靠性。

2.應(yīng)用智能化設(shè)備

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，實現(xiàn)出現(xiàn)故障時，自動隔絕，自動調(diào)整。

3.完善通訊網(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行點對點的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

通常采用的分布式能源有太陽能、風(fēng)能、燃料電池等，它們的使用是農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)的重要技術(shù)特征之一。分布式能源分布、環(huán)保清潔，可以帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益，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，接入分布式能源是一個非常有意義的方法。

四、結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的發(fā)展更是越來越快。農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)一直是電力系統(tǒng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，也是目前建設(shè)的主要方向。筆者在電力系統(tǒng)工作多年，結(jié)合實際對當(dāng)前我國農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)的發(fā)展進(jìn)行了分析，提出了自己的看法，在我國農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)智能化建設(shè)的發(fā)展道路上進(jìn)行了有意義的探索。

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