淺析農村電網配電自動化建設方向及預期成效

史鳳齊

摘 要：近年來，國家加快了電網建設的步伐，電網智能化的發展是在配網自動化的基礎上實現的，特別是對于農村電網，由于其具有自身的特點，所以其與城市配電網建設還存在著較大的差異。經過這些年的農網改造，我國農村電網取得了快速發展，基礎設施水平大幅提升，有效推進了農村電網配電系統自動化實施進程，確保了農村電力安全生產，實現了人性化的電力服務以及高效益的運行狀態，在促進農網改造升級方面有著十分關鍵的意義。

關鍵詞：農村電網;配電自動化;建設

配電自動化是保證供電可靠性、提高電網供電能力的有效途徑。目前對配電自動化的研究主要側重在城市配電網，而對農村配電自動化的研究相對較弱。隨著農村用電負荷增長迅速，對農網的建設標準需要提出更高的、新的要求，按照新的建設標準和要求實施升級改造，提高電網供電能力和電能質量。

一、農村配電網自動化建設背景

中國農村電網發展水平與城市相比還有相當大的差距，農網有以下特點：地域分布廣、范圍大、負荷分散的特點。農村電網點多面廣，農網末端地形、地貌相對復雜，電網運行環境相對惡劣。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、生產信息管理系統沒有實現一體化，使得信息流的價值和工作效率偏低。電力專業人員素質整體偏低。

二、系統構架模式

1.總體構架模式。目前在配電網自動化建設過程中，其總體結構模式通以三層結構為主，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行設置的。根據目前農村城鎮化建設的特點，自然村逐漸在消失，而中心村開始逐漸形成，這樣在城鎮化建設過程中電力負荷則會越來越向集中化發展，所以為了有效的提高數據采集可靠性和實時性，則需要采用三層建設來確保配電網自動化的水平。

2.配電主站系統。在配電網系統建設過程中，其最為核心的部分即是配電網自動化主站系統，其基本功能為數據采集、監控和配電網拓撲分析應用、信息交互等功能，而且還可以在配電網進行調度指揮和生產管理提供相關的技術支撐。在配電自動化主動系統的建設過程中，從管理上可將建設模式分為調配—體主站系統模式和獨立配電主站系統模式，在中小型配電網中多采用調配一體主站系統模式，其不僅具有共享的支撐軟件平臺，而且系統的軟件和硬件還可以實現資源的有效共享，有效的減少了運行維護的費用。目前在農村配電網主站系統建設和規劃過程中通常有三種一體化的方式可以選擇，即調度、配電、集控和GIS一體化、調度、配電和集控一體化，還有調度和配電—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的中間層，一般配置在變電站或重要的開閉所內。它在配電自動化系統中起區域性數據匯集節點的作用。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據采集與控制功能，向主站進行轉發;同時，接收主站的各種命令，完成各種操作任務。配電子站，根據不同的應用環境以及用戶對子站功能的不同需求，可以有兩種模式：監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，適用于無人值班的變電站或開閉所內。FA故障自動處理集中在配電主站進行處理。考慮到農村電網人員素質低，采集數據多，建議采用通信控制型配電子站。（2）配電終端。配電終端設備是配電自動化系統的幕礎，用于配電開關、配電變壓器、等配電設備的監控。根據監控對象不同，配電自動化遠方終端設各可分為：饋線遠方終端包括訂PTU（安裝在配電網饋線回路的柱上、開關規等處）和DTU（安裝在開閉所、配電所等處）、配變遠方終端TTu（安裝于配電變壓器處）。配電終端應根據一次系統具體設備、用戶功能要求以及終端設備性價比進行選擇，但要尤其注意選擇配電終端時，應該選用擴展性好的，支持多種故障算法的配電終端，這樣才能做到隨著電網結構的變化，饋線自動化模式隨著變化，而不必對原配電終端進行更換或改造從而造成重復投資。

4.饋線自動化系統。農村配網自動化系統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、點對點通信模式。這三種模式存在一個共同的問題：沒有主站，系統孤立，無法對配電網的運行狀態進行實時監控，不能從全局出發提供最優的網絡重構方案。但無需架設通信通道，投資少維護方便。在用電質量要求不是很高的地區，可考慮采用此方案。遠方集中控制模式由變電站出線斷路器、各柱上負荷開關、饋線監控終端、通信網絡、配電主站組成。每個開關或環網柜的饋線監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多次重合，能快速準確定位和隔離故障，并能實現最優經濟供電。但系統投資較大，FA功能完全依賴于配網通信系統，對通信系統可靠性要求較高。遠方與就地控制相結合的FA方案。農村配網接線復雜，應根據配網接線方式因地制宜選用FA控制模式，即對于電力環路網絡結構，采用遠方控制模式;對于放射形網絡，選用就地控制模式。即以遠方控制模式為主，就地控制模式為備用。這種組合型控制模式的關鍵是FTu的功能必須滿足組合型FA控制模式的需求。

三、農村電網配電系統自動化工程實現方案

1.建設目標。根據“配電自動化建設與改造”的總體要求，下面分別從配網設備、主站、通信各方面對建設目標進行了細化：（1）配網設備自動化改造目標包括將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%;實現10 kV配網線路全范圍自動化;（2）主站建設目標包括遵循IEC 61968/IEC 61970國際標準，能完成配電SCADA、饋線自動化等基礎功能，其軟件平臺能接納和處理大于50萬點實時數據量，符合農村配電網未來8～10年的發展需要。（3）通信系統建設目標包括基于光纖及無線網絡緊耦合組網方式，做到配電自動化終端及主站之間進行實時可靠的信息傳輸，做到各類配電自動化通信業務的承接，做到各類通信方式統一接口、規范以及網管;建設配電通信網一體化管理平臺，通過將其納入到主網通信監控系統中，將各種通信設備和網內資源都歸入統一的管理，方便操作且節省成本。

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，遵循可擴容升級、方便維護的要求，使系統可接納和處理的信息容量符合配電網自動化發展的需求，且擴容升級無需再進行大規模改造。應用軟件適應硬件升級，無需另外修改，同時軟件升級也不影響系統的穩定性并兼容原有硬件設備。（2）通信要求：所有系統內通信都遵循國際標準和工業標準，符合國網二次安防要求。（3）硬件要求：充分考慮農村電網現在及未來配電自動化系統建設對硬件的需求。（4）配置方案：主站系統采用雙網冗余配置，系統要求完全跨平臺實現，構成包括服務器（前置采集/SCADA服務器、歷史數據服務器、應用服務器、Web服務器等）、工作站（調度員工作站、維護工作站、報表工作站等）以及物理隔離裝置、防火墻、局域網絡設備、對時裝置及相關外設等。

通過農村配電網自動化建設，可以縮短農村供電線路故障后的停電時間，加快恢復供電，可以大大提高供電可靠性，從而達到為建設社會主義新農村提供穩固電力保證的目標。

參考文獻

[1]郭軍.配電網自動化技術[M].機械工業出版社，2016.

[2]劉濤.中小型配電自動化系統構架模式的設計與實現[D].南京理工大學.2016