配電自動化技術在農(nóng)村智能電網(wǎng)中的應用分析

[摘 要] 農(nóng)村智能電網(wǎng)建設是加快推進農(nóng)村電網(wǎng)升級改造，滿足農(nóng)村用電需求，保障農(nóng)村經(jīng)濟社會高效穩(wěn)定發(fā)展的基礎。基于此，本文分析當前農(nóng)村智能電網(wǎng)建設中存在的問題，并詳細介紹配電自動化技術在農(nóng)村智能電網(wǎng)中的應用。

[關鍵詞] 農(nóng)村智能電網(wǎng)；配電自動化；主站系統(tǒng)；升級改造

[中圖分類號] TM76 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）13-87-2

智能配電網(wǎng)絡從技術上彌補了傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡的弊端，特別是通過應用配電自動化技術，來實現(xiàn)對配電網(wǎng)絡的動態(tài)、實時、高效管理。相比而言，農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展水平落后于城市電網(wǎng)，而加快農(nóng)村電網(wǎng)智能化建設，為滿足農(nóng)村用電需求，實現(xiàn)農(nóng)村經(jīng)濟社會發(fā)展提供了有力保障。從農(nóng)村智能電網(wǎng)建設總體目標來看，應有計劃地推進村鎮(zhèn)配電網(wǎng)絡規(guī)劃，落實整個智能配電網(wǎng)絡建設目標，明確建設施工標準，充分考慮地區(qū)發(fā)展實際，合理、科學、有效配置電網(wǎng)資源，實現(xiàn)農(nóng)村配電自動化升級改造。同時，考慮到農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿σ约拔磥韺﹄娋W(wǎng)負荷的需求變化，要從配電自動化建設功能及成本上，充分保障用電戶的用電需求，保障整體配電規(guī)劃具有前瞻性、先進性和可操作性。

1 當前農(nóng)村智能電網(wǎng)建設中存在的問題

農(nóng)村智能電網(wǎng)建設在實際操作中還存在一些問題。一是缺乏對電網(wǎng)負荷的有效、集中控制，導致電荷負載不均衡。比如農(nóng)村電網(wǎng)配電中三相負荷不平衡問題，電網(wǎng)變壓器運行不對稱問題，誘發(fā)勵磁電流造成中性點電壓偏移問題。二是智能電網(wǎng)配電自動化水平較低，導致電力設備配置不合理。有些地區(qū)在智能電網(wǎng)臺區(qū)建設中，缺乏對整個地區(qū)配電自動化建設總體規(guī)劃，難以保障電力設備配置合理，特別是一些偏遠鄉(xiāng)村，智能化電力系統(tǒng)改造不到位，依然停留在人工抄表等低水平工作方式上。三是在低壓設備運行方式匱乏，無法實現(xiàn)有效智能化管理。作為智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的低壓設備，因運行方式相對單一，無法實現(xiàn)對用電終端與采集系統(tǒng)的融合。另外，針對變壓器油溫、環(huán)境溫度等問題，也可能影響配電自動化系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2 農(nóng)村配電自動化系統(tǒng)及功能

從農(nóng)村配電網(wǎng)絡自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，由于配電網(wǎng)絡規(guī)模相對較小，通常采用兩級設計，即主站層和終端層，以滿足對電網(wǎng)的有效維護和全面擴充需要。從功能上來看，主站系統(tǒng)主要負責信息數(shù)據(jù)收集、故障隔離、供電恢復等功能，并設置在配電調(diào)度中心。在配電自動化調(diào)度中心，主站層系統(tǒng)能夠?qū)﹄娋W(wǎng)中各終端的實時信息進行采集，并通過通信網(wǎng)絡和配電終端來實現(xiàn)通信。主站系統(tǒng)還需要對電網(wǎng)運行進行全面監(jiān)控，采集并分析電網(wǎng)運行狀態(tài)，針對存在的用電故障及負荷分配等問題進行快速、準確、及時調(diào)度。配電網(wǎng)絡自動化系統(tǒng)中配電主站與區(qū)域調(diào)度自動化系統(tǒng)通過通信系統(tǒng)來交互信息，實現(xiàn)電網(wǎng)信息共享。配電終端層從類型上分為配變監(jiān)測終端、開閉所、配電所監(jiān)測控制終端等；還有配電站、開關站等設備，其功能主要負責電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、發(fā)出控制指令以及對故障信息進行處理。對于配電自動化網(wǎng)絡系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)，主要有主站通信層、通信子站通信層和終端通信層三級框架，利用B/S通信交互模式來分別對變電站、農(nóng)電所的通信子站及配電工作站進行遙控管理。

SCADA是以計算機為基礎的電力自動化監(jiān)控系統(tǒng)，在農(nóng)村配電自動化網(wǎng)絡中的運用，主要結(jié)合農(nóng)村配電電網(wǎng)實際來進行動態(tài)調(diào)度與監(jiān)控，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、系統(tǒng)管理及遙控與遙調(diào)等管理功能。其主要功能有兩大領域，一方面，處理配電網(wǎng)絡線路故障。比如對某段電網(wǎng)瞬時性、永久性故障的分析，對相間短路、斷路問題的判斷；結(jié)合不同配電終端故障信息來鎖定故障區(qū)段，并給予系統(tǒng)圖示；滿足不同線路故障、多線路多故障點綜合處理；支持配電網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)故障分析；對配電網(wǎng)絡線路進行分級管理；滿足機動設置故障處理閉鎖；對故障點實施隔離；對未發(fā)生故障區(qū)段實施自動恢復供電等。另一方面，滿足配電自動化系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的有效融合與對接。根據(jù)農(nóng)村配電網(wǎng)絡自動化建設需求，從自動化計量、配電網(wǎng)絡數(shù)據(jù)平臺，以及配電網(wǎng)絡自動化數(shù)據(jù)交互等方面，來實現(xiàn)不同軟件間數(shù)據(jù)共享。比如SOA系統(tǒng)應符合IEC61968及61970標準；不同系統(tǒng)模型在數(shù)據(jù)導入導出上應滿足XML/SVG方式，且滿足標準SVG圖形服務，支持E模型描述語言等。

3 配電自動化技術在農(nóng)村智能電網(wǎng)中的應用

3.1 科學規(guī)劃，完善配電自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

在構(gòu)建農(nóng)村智能電網(wǎng)建設中，科學規(guī)劃是保障配電網(wǎng)絡系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的基礎。具體來講，在遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設計上，通過電壓監(jiān)測設備來實現(xiàn)與GSM公眾無線網(wǎng)絡通信服務，并滿足電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息的傳輸要求。在該系統(tǒng)中，通過對不同饋線電壓的實時監(jiān)測，當饋線電壓不達標時，則增加配變布點數(shù)量，或者加裝低壓無功自動補償；當然，在一些高壓線路結(jié)構(gòu)中，也可以通過加裝無功自動補償設備來提升配網(wǎng)系統(tǒng)管理有效性。在應用負荷管控系統(tǒng)中，利用GPRS、GSM移動通信網(wǎng)絡為基礎通信平臺，實現(xiàn)對配電終端設備的遠程管理。比如滿足自動抄表、電能質(zhì)量監(jiān)測、用電負荷監(jiān)控等功能；為了提升農(nóng)村配電網(wǎng)絡用電可靠性和安全性，可以實現(xiàn)對用戶用電過程的動態(tài)、實時監(jiān)測，防范竊電問題。在監(jiān)測終端設置上，利用監(jiān)控平臺來完成電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息采集，并全面掌握各變壓器運行狀態(tài)，根據(jù)用電實際合理配置三相平衡、無功補償，確保配電網(wǎng)絡運行最優(yōu)化管理。比如在出現(xiàn)用電故障、電網(wǎng)異常情況下，利用報警系統(tǒng)來顯示故障類型，并通過故障點自動化功能來恢復無故障區(qū)段的供電需求。

3.2 對主站自動化系統(tǒng)進行改造

主站自動化系統(tǒng)改造是農(nóng)村智能電網(wǎng)升級的重點，主要包括SCADA主站系統(tǒng)、電網(wǎng)配電軟件系統(tǒng)、電網(wǎng)配電系統(tǒng)設備改造等內(nèi)容。主站系統(tǒng)的改造，需要對整個配電控制系統(tǒng)進行升級，包括配電網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)、遠程終端設備服務器、調(diào)試和報表工作站、地理位置監(jiān)控服務器等。對于前置機服務器，主要滿足電網(wǎng)配電系統(tǒng)遠程終端的服務，將配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸至前置機。在軟件系統(tǒng)升級上，需要對配電系統(tǒng)主站、配電網(wǎng)子站等安裝應用軟件，來滿足智能化、自動化配電系統(tǒng)管理要求。

3.3 對配電終端系統(tǒng)自動化改造

農(nóng)村電網(wǎng)配電自動化升級，需要在配電終端系統(tǒng)自動化改造中來完成。增加配電終端故障識別監(jiān)測、遠程遙控等功能，并從主站系統(tǒng)、子站系統(tǒng)實時交互上，通過光纖網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡技術等，配電終端的靈活配置，滿足系統(tǒng)運行多樣化需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與交換。利用配電自動化系統(tǒng)，對于提升農(nóng)村電網(wǎng)智能化管理水平，提高系統(tǒng)維護自動化程度具有重要作用。