試論縣級農網(wǎng)智能化建設的探討

論文摘要：隨著(zhù)我國全面推進(jìn)智能化電網(wǎng)建設，“十二五”期間將基本建成安全可靠、節能環(huán)保、技術(shù)先進(jìn)、管理規范的新型農村電網(wǎng)。因此，如何把握好新一輪農網(wǎng)改造升級的機遇，有效提高農網(wǎng)的供電能力和安全性，促進(jìn)新興能源的快速發(fā)展，以及實(shí)現節能減排目標，是電力企業(yè)深入思考和探討的一個(gè)問(wèn)題。文章闡述了智能化農網(wǎng)的基本概念，介紹了目前西部一些地區縣級電網(wǎng)的現狀和存在的一些問(wèn)題，分析了配網(wǎng)自動(dòng)化建設中需要注意的問(wèn)題，提出了適用于縣級電網(wǎng)智能化升級改造的建設方案。 
　　論文關(guān)鍵詞：智能化；農網(wǎng)；配網(wǎng)；升級 
　　 
　　當前，隨著(zhù)國家在西部大開(kāi)發(fā)的政策引導，小型城市及農村的現代化工業(yè)、農業(yè)正在崛起，使得中低壓電網(wǎng)配置與當地經(jīng)濟發(fā)展之間的矛盾日趨突出�！笆�二五”期間，國家將安排4100億元用于農網(wǎng)改造，對縣級電網(wǎng)而言，這是繼上世紀末農網(wǎng)改造之后的又一次大規模升級改造，對農網(wǎng)發(fā)展既是一個(gè)極好的機遇，也是一次嚴峻的挑戰。區域經(jīng)濟要發(fā)展，電力要先行，如何抓住這次電網(wǎng)改造升級的機遇，徹底解決目前存在的問(wèn)題，建設一個(gè)堅強的縣級電網(wǎng)，為區域政治、經(jīng)濟發(fā)展打好良好的基礎，是我們亟須認真思考的問(wèn)題。 
　　一、農網(wǎng)智能化的含義 
　　農網(wǎng)智能化的基本特征是技術(shù)上體現信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化，管理上體現集團化、集約化、精益化、標準化。 
　　信息化是指在農網(wǎng)中體現為有效整合農電管理信息資源，消除信息孤島，依靠農網(wǎng)智能通信手段，利用信息集成技術(shù)解決方案，為農電業(yè)務(wù)一體化管理提供智能決策支持。 
　　自動(dòng)化是指在農網(wǎng)中體現為適應農網(wǎng)特點(diǎn)和運行環(huán)境，適度提高農網(wǎng)智能裝備水平，依靠面向多點(diǎn)分散數據的低成本高可靠通信系統、實(shí)用化高效信息采集傳輸及集成應用自動(dòng)化與優(yōu)化運行系統，實(shí)現農網(wǎng)自動(dòng)化運行控制與管理水平提升。 
　　互動(dòng)化是指在農網(wǎng)中體現為電力供應與農村社會(huì )發(fā)展需要相適應，采用智能用電與互動(dòng)化新技術(shù)，通過(guò)信息實(shí)時(shí)溝通分析，為用戶(hù)提供透明、友好、便捷、安全的服務(wù)，實(shí)現農村分布式電源和儲能裝置的靈活接入，促進(jìn)電能的安全、高效、環(huán)保應用。 
　　二、西部縣級電網(wǎng)現狀 
　　在上世紀末全國農網(wǎng)改造中，對縣級電網(wǎng)的供電設施進(jìn)行了全面升級。以陜西黃龍供電分公司為例，通過(guò)當時(shí)的升級改造，在中壓配網(wǎng)線(xiàn)路分段和分支上采用了真空開(kāi)關(guān)，建成了陜西農網(wǎng)首個(gè)環(huán)網(wǎng)供電線(xiàn)路，并取得了線(xiàn)路損耗明顯下降，電壓質(zhì)量和供電可靠性顯著(zhù)提高的良好效果。但是隨著(zhù)城市的現代化建設、工業(yè)的發(fā)展、居民生活水平的不斷提高，這些老舊的電網(wǎng)構架、配變臺區的布點(diǎn)、設備的功能已不能滿(mǎn)足目前用戶(hù)的要求。 
　　1.中低壓配網(wǎng)構架布置不合理 
　　縣城配網(wǎng)饋路供電輻射半徑遠遠超過(guò)承受能力數倍，電源單一，10kV配網(wǎng)線(xiàn)路N-1比例過(guò)低，發(fā)生故障后引起大范圍停電的風(fēng)險較大。配電臺區布置供電半徑遠遠超過(guò)250M，配變容量配備不足，低壓導線(xiàn)截面制約負荷發(fā)展裕度，對居民生活產(chǎn)生一定影響。 
　　2.設備落后，電網(wǎng)升級發(fā)展基礎薄弱 
　　雖然一些縣級配網(wǎng)較早實(shí)現了環(huán)網(wǎng)供電，但是在聯(lián)絡(luò )、分段、分支的開(kāi)關(guān)選型上，10kV真空開(kāi)關(guān)沒(méi)有監測、保護、控制測量接口，保護的整定不能按負荷階梯型來(lái)整定。配變沒(méi)有監測、保護、遠抄接口，中壓配網(wǎng)一旦出現故障，仍然采用全線(xiàn)人工逐段排查，工作效率低，停電時(shí)間長(cháng)，經(jīng)濟損失大。 
　　3.低壓配網(wǎng)導線(xiàn)載面偏小，集裝箱安裝方式缺陷多 
　　雖然在上世紀90年代的電網(wǎng)改造中，縣城城網(wǎng)就采取了電纜下線(xiàn)，電度表集中安裝，但隨著(zhù)居民生活水平的提高，負荷的自然增率以每年20%遞增，每戶(hù)居民最高負荷可達7kW，之前選用的電纜已無(wú)法承擔目前的負荷。加之低壓供電半徑偏長(cháng)，電壓質(zhì)量無(wú)法保證。 
　　4.電網(wǎng)規劃缺乏前瞻性 
　　由于西部的發(fā)展相對其他地區而言較為滯后，因此，電網(wǎng)的規劃水平受到經(jīng)濟、信息、技術(shù)、人才等多方面的制約。尤其是缺乏與發(fā)達地區的技術(shù)交流，缺少專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人才來(lái)管理和維護引入的先進(jìn)系統，多種因素導致西部縣級電網(wǎng)結構和運行水平都處于較為落后的狀態(tài)。 
　　三、縣級配網(wǎng)自動(dòng)化建設需要注意的問(wèn)題 
　�。�1）一般縣級電網(wǎng)的規模不大，在開(kāi)展配網(wǎng)自動(dòng)化建設時(shí)，應該遵循穩定可靠、實(shí)用、先進(jìn)性與經(jīng)濟性相結合的原則，避免追求配電自動(dòng)化系統的大而全和盲目建設。 
　�。�2）從經(jīng)濟方面考慮，縣級電網(wǎng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設要有針對性，抓住要解決的重點(diǎn)問(wèn)題，避免建設結構復雜的自動(dòng)化系統，否則一方面投入大，另一方面維護起來(lái)也比較吃力。 
　�。�3）根據以往配網(wǎng)自動(dòng)化建設的經(jīng)驗，通信是配網(wǎng)自動(dòng)化的瓶頸。已有的配電自動(dòng)化系統中，往往由于通信通道故障，導致已有的系統運行結果不理想，甚至癱瘓。尤其是一些采用光纖通信的系統，由于光纜運行環(huán)境不好，容易受外力的破壞而中斷。所以，通信的管理和維護，是維持配網(wǎng)自動(dòng)化正常運轉的重中之重。 （4）在方案選擇上，不僅要注重故障處理的效果，還要關(guān)注達到這些效果所需要具備的條件，考慮各種情況下的可靠性。因為有些系統發(fā)揮正常的故障處理功能需要具備許多條件。例如單一的主站集中控制的處理模式，這種模式要正常功能發(fā)揮必須同時(shí)滿(mǎn)足以下條件：通信信道完好；主站計算機軟硬件系統穩定正常；故障處理基于的計算機上的配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )拓撲結構與現場(chǎng)一致；現場(chǎng)FTU設備和通信裝置運行正常。但問(wèn)題是上述4個(gè)要素經(jīng)常不能同時(shí)得到滿(mǎn)足。因此，在方案選擇時(shí)要深入分析，選擇適合自身條件的建設方案。 
　�。�5）配網(wǎng)自動(dòng)化涉及的技術(shù)專(zhuān)業(yè)面比較寬，所以在配網(wǎng)自動(dòng)化建設中，要注重專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才的培養和隊伍的組建，為后期的技術(shù)維護奠定基礎。 
　　四、適用于縣級配網(wǎng)的自動(dòng)化建設方案 
　　1.基于故障指示器的故障定位系統 
　　故障指示器通過(guò)檢測短路電流的特征來(lái)判別短路故障。通過(guò)在分支點(diǎn)和用戶(hù)進(jìn)線(xiàn)等處安裝短路故障指示器，可以在故障后借助于指示器的指示，迅速確定故障分支和區段，大幅度減少了尋找故障點(diǎn)的時(shí)間，有利于快速排除故障，恢復正常供電，提高了供電可靠性。近年來(lái)還發(fā)展了具有同時(shí)檢測單相接地故障和相間短路故障的的二合一故障指示器，使得指示器的功能進(jìn)一步擴展，而且它的通信可以采用GSM短信方式、GPRS／CDMA等通信方式，所以在此基礎上配合安裝一定數量的通信終端，可以將故障指示器的動(dòng)作狀態(tài)發(fā)送到控制中心，在控制中心的計算機地理圖上或單線(xiàn)圖上直接定位故障點(diǎn)，大大提高了故障指示器定位故障的自動(dòng)化程度和故障處理效率，是一種最經(jīng)濟實(shí)用的自動(dòng)化方案。這種方案不需要改造一次設備，主要是在現有設備條件的基礎上加裝故障指示器和通信終端，就可以初步實(shí)現故障的快速定位，減少故障巡查和故障處理時(shí)間，而且投資省，見(jiàn)效快，容易實(shí)施，也容易推廣。 
　　2.在故障定位系統基礎上升級的二遙方案 
　　這種方案是在第一種方案的基礎上增加監測終端，除了具有第一種方案的功能外，可以實(shí)時(shí)監測電流和開(kāi)關(guān)狀態(tài)，實(shí)現對電網(wǎng)的基本監測。在故障自動(dòng)定位系統的基礎上增加線(xiàn)路電流的測量和監測，在很多情況下可以更進(jìn)一步滿(mǎn)足我們對配網(wǎng)的基本監測要求。而利用故障指示器本身作為電流測量探頭，正常情況下監測負荷電流并定時(shí)上送，故障情況下檢測故障電流并給出故障指示的技術(shù)已經(jīng)獲得突破，將大大提高該自動(dòng)化方案的實(shí)用性，使得我們不需要對現有任何一次設備進(jìn)行改造，即可實(shí)現對配網(wǎng)的兩遙監測（遙測、遙信）。事實(shí)上，大多數需要遙測的地方，只要監測負荷電流，已經(jīng)可以滿(mǎn)足我們對配網(wǎng)的監測要求。對于縣級電網(wǎng)而言，這種方案采用GPRS／CDMA等通信方式基本就能滿(mǎn)足需要。 
　　3.分布式智能控制方案 
　　這種方案主要是用智能控制器配合電動(dòng)開(kāi)關(guān)，實(shí)現故障自動(dòng)隔離和自動(dòng)轉供電，是在原來(lái)的電壓分斷器、電流分斷器、重合器技術(shù)基礎之上發(fā)展出的一種技術(shù)，投資省、見(jiàn)效快、可靠性高，不需要通訊。通過(guò)給電動(dòng)負荷開(kāi)關(guān)、斷路器配置一臺智能自動(dòng)化裝置，綜合監測線(xiàn)路電流、開(kāi)關(guān)兩側電壓、結合開(kāi)關(guān)狀態(tài)的檢測，在故障情況下可以自主判斷故障位置，自動(dòng)跳開(kāi)故障區段的兩側開(kāi)關(guān)，自動(dòng)合上聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)，實(shí)現故障區段的自動(dòng)隔離和非故障區域的恢復供電。如果在這種方案的基礎上增加通信裝置，可以自動(dòng)升級為標準的FTU，實(shí)現三遙（遙測、遙信、遙控）功能，比較適合手拉手供電的環(huán)網(wǎng)系統使用。 
　　4.具有通信功能的分布式智能控制方案 
　　這種方案是在第三種方案的基礎上，增加局部光纖通信，環(huán)網(wǎng)內的各FTU互相交互信息，在故障后毫秒級的時(shí)間內直接跳開(kāi)離故障點(diǎn)最近的兩側開(kāi)關(guān)，而變電站出線(xiàn)開(kāi)關(guān)并不需要跳閘，這使得停電區域最小，同時(shí)聯(lián)絡(luò )開(kāi)關(guān)自動(dòng)合閘轉供，保證停電時(shí)間最短，而且這種方案即使在網(wǎng)絡(luò )通信失效的情況下，該環(huán)網(wǎng)中的設備會(huì )自動(dòng)轉為第三種方案工作，從而保證故障處理的功能不會(huì )喪失。這種方案的特點(diǎn)是停電范圍最小、停電時(shí)間最短、效率高、投資省、見(jiàn)效快、可靠性高，適合具有光纖通信通道的場(chǎng)合，對供電可靠性要求較高的電網(wǎng)可以考慮使用這種方案。 
　　五、結語(yǔ) 
　　“十二五”期間的電網(wǎng)改造升級是電力大發(fā)展的極好機遇，但我們必須保持清醒的認識，認識到智能化電網(wǎng)建設不能一蹴而就。對于縣級電網(wǎng)而言，必須本著(zhù)經(jīng)濟、實(shí)用的原則，統籌規劃、綜合考慮配網(wǎng)絡(luò )結構、設備情況、資金規模等因素，選擇最具效果的方案，分步分期實(shí)施，逐步升級，實(shí)現縣級農網(wǎng)智能化，為地方經(jīng)濟發(fā)展提供強有力的保障。 

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