電氣工程及其自動(dòng)化在農(nóng)村配電網(wǎng)的應(yīng)用分析

李 靜

（鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450000）

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)開(kāi)始運(yùn)行使用的配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)遍布各個(gè)中心城市和部分縣級(jí)地級(jí)城市，因此現(xiàn)階段的農(nóng)村配電網(wǎng)改革過(guò)程中存在著電氣工程和自動(dòng)化技術(shù)加入的必要性。通過(guò)將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到電力產(chǎn)業(yè)中，農(nóng)村可以獲得更高的經(jīng)濟(jì)收益，同時(shí)保障電力供應(yīng)的安全和穩(wěn)定，使電力運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)和量都得到保障。

1 配電網(wǎng)自動(dòng)化概述

配電網(wǎng)在整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)電能的分配，主要由配電變壓器、電纜、塔架和隔離開(kāi)關(guān)等主要設(shè)施和其他附屬部件組成。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到配電網(wǎng)的建設(shè)和改革中，就可以實(shí)現(xiàn)分區(qū)域配電數(shù)據(jù)的集中收集和有效傳輸，并通過(guò)中央的主處理器向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)輸送合適的電能。不同于傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)，自動(dòng)化配電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)可以將中央計(jì)算機(jī)和各個(gè)服務(wù)終端進(jìn)行連接，進(jìn)而有效降低配電過(guò)程中出現(xiàn)人為失誤的可能性，確保配電工作順利進(jìn)展。此外，自動(dòng)化技術(shù)和監(jiān)測(cè)設(shè)備的結(jié)合可以對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，及時(shí)通過(guò)信息數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)設(shè)備或軟件配置方面的故障，減少因電力傳輸受阻或不及時(shí)而產(chǎn)生的財(cái)產(chǎn)損失。比如，通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)監(jiān)控配電網(wǎng)中絕緣系統(tǒng)的運(yùn)作情況，可以盡快診斷絕緣設(shè)備是否存在老化和誤操作等問(wèn)題，并做到有針對(duì)性的設(shè)施維護(hù)，減少安全隱患。

2 農(nóng)村配電網(wǎng)存在的主要問(wèn)題和解決對(duì)策

2.1 農(nóng)村配電網(wǎng)存在的問(wèn)題

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)水平也得到了巨大的進(jìn)步，進(jìn)而帶動(dòng)了農(nóng)村用電量的快速攀升和用電壓力的增加。相應(yīng)地，農(nóng)村配電網(wǎng)存在布局混亂、電能支撐點(diǎn)少和壓力承受能力弱等問(wèn)題。但目前對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)的實(shí)際建設(shè)和用電情況仍然缺乏有效的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和綜合分析，現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)資料不能準(zhǔn)確反應(yīng)農(nóng)村配電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀，因此需要合理規(guī)劃對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)的實(shí)地考察任務(wù)，做好規(guī)劃和改革，減少因數(shù)據(jù)信息不準(zhǔn)確或與目標(biāo)不匹配等問(wèn)題，避免影響配電網(wǎng)改革的進(jìn)展。[1]

2.2 針對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)問(wèn)題的解決對(duì)策

首先，農(nóng)村配電網(wǎng)建設(shè)要遵循標(biāo)準(zhǔn)化流程，保障每一項(xiàng)任務(wù)和規(guī)劃都能得到有效地貫徹和實(shí)施，并協(xié)調(diào)大型公司參與到具體項(xiàng)目建設(shè)的投資過(guò)程中，來(lái)確保配電網(wǎng)建設(shè)的每一步都能按計(jì)劃執(zhí)行，同時(shí)也要注意根據(jù)實(shí)際情況不斷變換工作思路和方式，還要優(yōu)化任務(wù)流程和模式，盡量突破目前工作中存在的局限性。其次，針對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)建設(shè)資金匱乏和建設(shè)進(jìn)度滯后的問(wèn)題，要先對(duì)預(yù)算和計(jì)劃的準(zhǔn)確性和嚴(yán)謹(jǐn)性進(jìn)行比較分析，多方面考慮后再執(zhí)行建設(shè)計(jì)劃，使得投資的資金不會(huì)被浪費(fèi)和濫用，保證基本的利潤(rùn)水平。另外，由于農(nóng)村對(duì)電力的消費(fèi)需求呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，因此還要對(duì)配電網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理規(guī)劃，以達(dá)到電力運(yùn)輸過(guò)程中的最低損耗。

3 農(nóng)村配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)方法

農(nóng)村配電網(wǎng)的電氣工程和自動(dòng)化配電需要依賴信息化和計(jì)算機(jī)技術(shù)，來(lái)對(duì)農(nóng)村的整體配電網(wǎng)分布進(jìn)行有效監(jiān)控和管理。在具體方式上，采取了分層次分區(qū)域的調(diào)配方法，對(duì)每個(gè)區(qū)域進(jìn)行配套的電能調(diào)配。另外，自動(dòng)化建設(shè)還利用了配電基站、子站點(diǎn)和光纖終端等多個(gè)層級(jí)模式，將配電信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)利用計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)將轉(zhuǎn)變后的數(shù)據(jù)信息快速傳遞到另一個(gè)終端，同時(shí)有效利用網(wǎng)絡(luò)的控制調(diào)配功能對(duì)全局進(jìn)行調(diào)整和變更，實(shí)現(xiàn)每個(gè)服務(wù)終端和中心計(jì)算機(jī)之間的信息傳輸，使得電能調(diào)配工作能更有效地得到執(zhí)行。最后，電氣工程和自動(dòng)化在變電系統(tǒng)中的使用大大減少了復(fù)雜任務(wù)出現(xiàn)操作失誤的可能性，為變電站的整體穩(wěn)定性奠定了基礎(chǔ)。可以說(shuō)，自動(dòng)化技術(shù)的引入使得計(jì)算機(jī)可以代替人力進(jìn)行工作，在有效降低成本費(fèi)用的同時(shí)大大提高了監(jiān)測(cè)范圍和電力調(diào)動(dòng)效率，并使多線程操作成為可能，在有限的時(shí)間內(nèi)完成同步管理、同步監(jiān)測(cè)和快速維修等多個(gè)分支目標(biāo)。

3.1 網(wǎng)絡(luò)配置的優(yōu)化

設(shè)立數(shù)據(jù)信息遠(yuǎn)程傳送系統(tǒng)是通過(guò)在電力傳輸線上設(shè)置電壓監(jiān)測(cè)裝置，結(jié)合GSM 無(wú)線公共網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)來(lái)完成信息和數(shù)據(jù)的傳送，之后再利用中央處理計(jì)算器來(lái)對(duì)接收到的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，如果不符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，就根據(jù)實(shí)際需求相應(yīng)地增加配電網(wǎng)點(diǎn)的數(shù)量，或選擇安裝無(wú)功低壓設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充。GSM 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)與GPRS 組合并構(gòu)成一個(gè)完整的配電遠(yuǎn)程通信綜合平臺(tái)，一方面可以提升服務(wù)的質(zhì)量和效率，另一方面也可以保障用電過(guò)程安全平穩(wěn)，做到自動(dòng)抄寫(xiě)電表、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力和負(fù)荷狀態(tài)等功能。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一家住戶的用電能耗可以有效預(yù)防電能遭到偷竊，并根據(jù)變壓器的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)功能對(duì)電流電能進(jìn)行平衡和無(wú)功補(bǔ)充。當(dāng)出現(xiàn)故障情況或電流受阻等問(wèn)題時(shí)，監(jiān)控平臺(tái)會(huì)迅速發(fā)出警告，幫助管理人員和維修人員準(zhǔn)確排查故障，盡快恢復(fù)整個(gè)區(qū)域的正常供電。[2]

3.2 主系統(tǒng)的改造

改革農(nóng)村配電網(wǎng)系統(tǒng)就需要首先對(duì)配電信息收集主系統(tǒng)和配電網(wǎng)的軟硬件進(jìn)行改造。配電信息收集系統(tǒng)是整體電網(wǎng)控制活動(dòng)的中心，對(duì)配電系統(tǒng)的整體運(yùn)作有著重大影響。配電信息收集系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)程配電服務(wù)終端設(shè)備、實(shí)時(shí)地理方位監(jiān)測(cè)設(shè)備、調(diào)試和匯報(bào)工作基站以及信息收集服務(wù)設(shè)備等構(gòu)成。其中，遠(yuǎn)程配電服務(wù)終端設(shè)備是前置型的服務(wù)設(shè)備，當(dāng)某一個(gè)終端設(shè)備發(fā)生問(wèn)題時(shí)，配電網(wǎng)平臺(tái)可以將相關(guān)的信息傳輸?shù)搅硪粋€(gè)終端設(shè)備來(lái)確保配電系統(tǒng)處于正常運(yùn)作狀態(tài)。配電系統(tǒng)運(yùn)作的整體流程可以概括為：首先配電平臺(tái)的子站點(diǎn)將終端服務(wù)設(shè)備收集到的數(shù)據(jù)信息傳送到配電平臺(tái)前置服務(wù)器中，之后配電平臺(tái)前置服務(wù)器將收到的子站點(diǎn)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行一定程度的處理和儲(chǔ)存，并最終在整個(gè)配電系統(tǒng)平臺(tái)中進(jìn)行信息共享。通過(guò)對(duì)配電信息收集主系統(tǒng)的改造和升級(jí)，可以利用分析軟件對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的整體運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行研究，并隨之采取相應(yīng)的故障排查和處理手段解決問(wèn)題，為農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)的電力工程自動(dòng)化改革提供幫助。

3.3 自動(dòng)化應(yīng)用的升級(jí)

目前，國(guó)內(nèi)的部分農(nóng)村地區(qū)將電氣工程和自動(dòng)化技術(shù)整合到了本區(qū)域配電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行中。通常來(lái)說(shuō)，電氣工程和自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際使用具有配電系統(tǒng)的集成化和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的數(shù)字化等優(yōu)點(diǎn)。在完成基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)后，以此為基礎(chǔ)再融合智能的數(shù)據(jù)處理軟件，并依據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)特有算法和智能化技術(shù)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行篩查和處理后，就能對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)的整體運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行前瞻性的預(yù)測(cè)和解析，預(yù)先了解該區(qū)域配電網(wǎng)的最大承壓能力。通過(guò)自動(dòng)化應(yīng)用和智能化計(jì)算技術(shù)的引進(jìn)，可以使電力信息的傳送速度提高，分析結(jié)論更為精準(zhǔn)，并使整體控制系統(tǒng)得到充分的應(yīng)用，保證了計(jì)算和分析的有效性和實(shí)用性。[3]

3.4 故障排查和遠(yuǎn)程控制

配電網(wǎng)自動(dòng)化升級(jí)可以通過(guò)“三遙”來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)作情況的動(dòng)態(tài)遙測(cè)、遙信和遙控，進(jìn)而對(duì)從主配電網(wǎng)絡(luò)到各個(gè)農(nóng)村住戶之間的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效掌控，幫助實(shí)現(xiàn)故障排查和隔離，減少問(wèn)題報(bào)告產(chǎn)出的時(shí)間。此外，為了增加配電網(wǎng)絡(luò)的可靠性，可以在系統(tǒng)平臺(tái)中引入安全接收區(qū)域，以接收信息交換系統(tǒng)來(lái)達(dá)到公用網(wǎng)絡(luò)和主運(yùn)算設(shè)備之間的有效隔離，同時(shí)對(duì)設(shè)備和處理器之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信設(shè)置身份識(shí)別，以完成對(duì)無(wú)關(guān)信息和不符合規(guī)范的流程進(jìn)行過(guò)濾，保護(hù)信息傳輸和遠(yuǎn)程控制的安全。

3.5 引進(jìn)電力電能定制技術(shù)

電力電能定制技術(shù)的主要組成部分為電壓穩(wěn)定裝置、頻率監(jiān)測(cè)裝置、快速斷路設(shè)備和無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備等，并在理解了柔性輸電技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理、云計(jì)算技術(shù)等多種信息技術(shù)后，融合使用于配電網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化改革中。電力電能定制不僅可以使電力輸送系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)階段保持穩(wěn)定運(yùn)行，還可以將其靈活應(yīng)用于配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，幫助進(jìn)行輸電內(nèi)部路線的合理規(guī)劃和微調(diào)，改進(jìn)電力設(shè)施和輸電系統(tǒng)，并結(jié)合農(nóng)村居民用電的實(shí)際需求來(lái)進(jìn)行個(gè)性化和動(dòng)態(tài)的定制，在一定程度上避開(kāi)諧波，進(jìn)而更進(jìn)一步地提高輸電效能和減少輸電過(guò)程中產(chǎn)生的消耗。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，考慮到目前農(nóng)村對(duì)用電量的快速攀升和現(xiàn)有農(nóng)村配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不完整，電網(wǎng)企業(yè)必須要適應(yīng)性地提升供電網(wǎng)絡(luò)的可靠性。電氣工程及相關(guān)的自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)村配電網(wǎng)的改革建設(shè)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，因此需要在對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)的現(xiàn)狀和問(wèn)題進(jìn)行充分探討和分析后，有針對(duì)性地提出解決對(duì)策。在完成上述工作的基礎(chǔ)上，再將農(nóng)村配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)方案提上日程，并將重點(diǎn)放在網(wǎng)絡(luò)配置的優(yōu)化、主系統(tǒng)的改造和自動(dòng)化應(yīng)用的升級(jí)等主要方面，推動(dòng)農(nóng)村配電網(wǎng)向智能化方向快速發(fā)展，構(gòu)筑起一整套動(dòng)態(tài)發(fā)展、適應(yīng)性強(qiáng)的配電網(wǎng)絡(luò)框架，最終達(dá)到提升供電質(zhì)量和增加電力傳輸性能的目的。