試論縣級(jí)農(nóng)網(wǎng)智能化建設(shè)的探討

論文摘要：隨著我國(guó)全面推進(jìn)智能化電網(wǎng)建設(shè)，“十二五”期間將基本建成安全可靠、節(jié)能環(huán)保、技術(shù)先進(jìn)、管理規(guī)范的新型農(nóng)村電網(wǎng)。因此，如何把握好新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級(jí)的機(jī)遇，有效提高農(nóng)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(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，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(nóng)網(wǎng)的基本概念，介紹了目前西部一些地區(qū)縣級(jí)電網(wǎng)的現(xiàn)狀和存在的一些問(wèn)題，分析了配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)中需要注意的問(wèn)題，提出了適用于縣級(jí)電網(wǎng)智能化升級(jí)改造的建設(shè)方案。 
　　論文關(guān)鍵詞：智能化；農(nóng)網(wǎng)；配網(wǎng)；升級(jí) 
　　 
　　當(dāng)前，隨著國(guó)家在西部大開發(fā)的政策引導(dǎo)，小型城市及農(nóng)村的現(xiàn)代化工業(yè)、農(nóng)業(yè)正在崛起，使得中低壓電網(wǎng)配置與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾日趨突出。“十二五”期間，國(guó)家將安排4100億元用于農(nóng)網(wǎng)改造，對(duì)縣級(jí)電網(wǎng)而言，這是繼上世紀(jì)末農(nóng)網(wǎng)改造之后的又一次大規(guī)模升級(jí)改造，對(duì)農(nóng)網(wǎng)發(fā)展既是一個(gè)極好的機(jī)遇，也是一次嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。區(qū)域經(jīng)濟(jì)要發(fā)展，電力要先行，如何抓住這次電網(wǎng)改造升級(jí)的機(jī)遇，徹底解決目前存在的問(wèn)題，建設(shè)一個(gè)堅(jiān)強(qiáng)的縣級(jí)電網(wǎng)，為區(qū)域政治、經(jīng)濟(jì)發(fā)展打好良好的基礎(chǔ)，是我們亟須認(rèn)真思考的問(wèn)題。 
　　一、農(nóng)網(wǎng)智能化的含義 
　　農(nóng)網(wǎng)智能化的基本特征是技術(shù)上體現(xiàn)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化，管理上體現(xiàn)集團(tuán)化、集約化、精益化、標(biāo)準(zhǔn)化。 
　　信息化是指在農(nóng)網(wǎng)中體現(xiàn)為有效整合農(nóng)電管理信息資源，消除信息孤島，依靠農(nóng)網(wǎng)智能通信手段，利用信息集成技術(shù)解決方案，為農(nóng)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(nóng)網(wǎng)中體現(xiàn)為適應(yīng)農(nóng)網(wǎng)特點(diǎn)和運(yùn)行環(huán)境，適度提高農(nóng)網(wǎng)智能裝備水平，依靠面向多點(diǎn)分散數(shù)據(jù)的低成本高可靠通信系統(tǒng)、實(shí)用化高效信息采集傳輸及集成應(yīng)用自動(dòng)化與優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行控制與管理水平提升。 
　　互動(dòng)化是指在農(nóng)網(wǎng)中體現(xiàn)為電力供應(yīng)與農(nóng)村社會(huì)發(fā)展需要相適應(yīng)，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，為用戶提供透明、友好、便捷、安全的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村分布式電源和儲(chǔ)能裝置的靈活接入，促進(jìn)電能的安全、高效、環(huán)保應(yīng)用。 
　　二、西部縣級(jí)電網(wǎng)現(xiàn)狀 
　　在上世紀(jì)末全國(guó)農(nóng)網(wǎng)改造中，對(duì)縣級(jí)電網(wǎng)的供電設(shè)施進(jìn)行了全面升級(jí)。以陜西黃龍供電分公司為例，通過(guò)當(dāng)時(shí)的升級(jí)改造，在中壓配網(wǎng)線路分段和分支上采用了真空開關(guān)，建成了陜西農(nóng)網(wǎng)首個(gè)環(huán)網(wǎng)供電線路，并取得了線路損耗明顯下降，電壓質(zhì)量和供電可靠性顯著提高的良好效果。但是隨著城市的現(xiàn)代化建設(shè)、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(gòu)架、配變臺(tái)區(qū)的布點(diǎn)、設(shè)備的功能已不能滿足目前用戶的要求。 
　　1.中低壓配網(wǎng)構(gòu)架布置不合理 
　　縣城配網(wǎng)饋路供電輻射半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)承受能力數(shù)倍，電源單一，10kV配網(wǎng)線路N-1比例過(guò)低，發(fā)生故障后引起大范圍停電的風(fēng)險(xiǎn)較大。配電臺(tái)區(qū)布置供電半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)250M，配變?nèi)萘颗鋫洳蛔�，低壓�?dǎo)線截面制約負(fù)荷發(fā)展裕度，對(duì)居民生活產(chǎn)生一定影響。 
　　2.設(shè)備落后，電網(wǎng)升級(jí)發(fā)展基礎(chǔ)薄弱 
　　雖然一些縣級(jí)配網(wǎng)較早實(shí)現(xiàn)了環(huán)網(wǎng)供電，但是在聯(lián)絡(luò)、分段、分支的開關(guān)選型上，10kV真空開關(guān)沒(méi)有監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制測(cè)量接口，保護(hù)的整定不能按負(fù)荷階梯型來(lái)整定。配變沒(méi)有監(jiān)測(cè)、保護(hù)、遠(yuǎn)抄接口，中壓配網(wǎng)一旦出現(xiàn)故障，仍然采用全線人工逐段排查，工作效率低，停電時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)損失大。 
　　3.低壓配網(wǎng)導(dǎo)線載面偏小，集裝箱安裝方式缺陷多 
　　雖然在上世紀(jì)90年代的電網(wǎng)改造中，縣城城網(wǎng)就采取了電纜下線，電度表集中安裝，但隨著居民生活水平的提高，負(fù)荷的自然增率以每年20%遞增，每戶居民最高負(fù)荷可達(dá)7kW，之前選用的電纜已無(wú)法承擔(dān)目前的負(fù)荷。加之低壓供電半徑偏長(zhǎng)，電壓質(zhì)量無(wú)法保證。 
　　4.電網(wǎng)規(guī)劃缺乏前瞻性 
　　由于西部的發(fā)展相對(duì)其他地區(qū)而言較為滯后，因此，電網(wǎng)的規(guī)劃水平受到經(jīng)濟(jì)、信息、技術(shù)、人才等多方面的制約。尤其是缺乏與發(fā)達(dá)地區(qū)的技術(shù)交流，缺少專業(yè)的技術(shù)人才來(lái)管理和維護(hù)引入的先進(jìn)系統(tǒng)，多種因素導(dǎo)致西部縣級(jí)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行水平都處于較為落后的狀態(tài)。 
　　三、縣級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)需要注意的問(wèn)題 
　�。�1）一般縣級(jí)電網(wǎng)的規(guī)模不大，在開展配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)時(shí)，應(yīng)該遵循穩(wěn)定可靠、實(shí)用、先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合的原則，避免追求配電自動(dòng)化系統(tǒng)的大而全和盲目建設(shè)。 
　�。�2）從經(jīng)濟(jì)方面考慮，縣級(jí)電網(wǎng)配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)要有針對(duì)性，抓住要解決的重點(diǎn)問(wèn)題，避免建設(shè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)，否則一方面投入大，另一方面維護(hù)起來(lái)也比較吃力。 
　�。�3）根據(jù)以往配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，通信是配網(wǎng)自動(dòng)化的瓶頸。已有的配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，往往由于通信通道故障，導(dǎo)致已有的系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果不理想，甚至癱瘓。尤其是一些采用光纖通信的系統(tǒng)，由于光纜運(yùn)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(hù)，是維持配網(wǎng)自動(dòng)化正常運(yùn)轉(zhuǎn)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(dá)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?yàn)橛行┫到y(tǒng)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)滿足以下條件：通信信道完好；主站計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)穩(wěn)定正常；故障處理基于的計(jì)算機(jī)上的配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與現(xiàn)場(chǎng)一致；現(xiàn)場(chǎng)FTU設(shè)備和通信裝置運(yùn)行正常。但問(wèn)題是上述4個(gè)要素經(jīng)常不能同時(shí)得到滿足。因此，在方案選擇時(shí)要深入分析，選擇適合自身?xiàng)l件的建設(shè)方案。 
　　（5）配網(wǎng)自動(dòng)化涉及的技術(shù)專業(yè)面比較寬，所以在配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)中，要注重專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)和隊(duì)伍的組建，為后期的技術(shù)維護(hù)奠定基礎(chǔ)。 
　　四、適用于縣級(jí)配網(wǎng)的自動(dòng)化建設(shè)方案 
　　1.基于故障指示器的故障定位系統(tǒng) 
　　故障指示器通過(guò)檢測(cè)短路電流的特征來(lái)判別短路故障。通過(guò)在分支點(diǎn)和用戶進(jìn)線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(qū)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(fù)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(cè)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(kuò)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(chǔ)上配合安裝一定數(shù)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(jì)算機(jī)地理圖上或單線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(jì)實(shí)用的自動(dòng)化方案。這種方案不需要改造一次設(shè)備，主要是在現(xiàn)有設(shè)備條件的基礎(chǔ)上加裝故障指示器和通信終端，就可以初步實(shí)現(xiàn)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(tǒng)基礎(chǔ)上升級(jí)的二遙方案 
　　這種方案是在第一種方案的基礎(chǔ)上增加監(jiān)測(cè)終端，除了具有第一種方案的功能外，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流和開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的基本監(jiān)測(cè)。在故障自動(dòng)定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加線路電流的測(cè)量和監(jiān)測(cè)，在很多情況下可以更進(jìn)一步滿足我們對(duì)配網(wǎng)的基本監(jiān)測(cè)要求。而利用故障指示器本身作為電流測(cè)量探頭，正常情況下監(jiān)測(cè)負(fù)荷電流并定時(shí)上送，故障情況下檢測(cè)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(duì)現(xiàn)有任何一次設(shè)備進(jìn)行改造，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)的兩遙監(jiān)測(cè)（遙測(cè)、遙信）。事實(shí)上，大多數(shù)需要遙測(cè)的地方，只要監(jiān)測(cè)負(fù)荷電流，已經(jīng)可以滿足我們對(duì)配網(wǎng)的監(jiān)測(cè)要求。對(duì)于縣級(jí)電網(wǎng)而言，這種方案采用GPRS／CDMA等通信方式基本就能滿足需要。 
　　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)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)隔離和自動(dòng)轉(zhuǎn)供電，是在原來(lái)的電壓分?jǐn)嗥�、電流分�(jǐn)嗥鳌⒅睾掀骷夹g(shù)基礎(chǔ)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(fù)荷開關(guān)、斷路器配置一臺(tái)智能自動(dòng)化裝置，綜合監(jiān)測(cè)線路電流、開關(guān)兩側(cè)電壓、結(jié)合開關(guān)狀態(tài)的檢測(cè)，在故障情況下可以自主判斷故障位置，自動(dòng)跳開故障區(qū)段的兩側(cè)開關(guān)，自動(dòng)合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段的自動(dòng)隔離和非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。如果在這種方案的基礎(chǔ)上增加通信裝置，可以自動(dòng)升級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)的FTU，實(shí)現(xiàn)三遙（遙測(cè)、遙信、遙控）功能，比較適合手拉手供電的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)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(chǔ)上，增加局部光纖通信，環(huán)網(wǎng)內(nèi)的各FTU互相交互信息，在故障后毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)直接跳開離故障點(diǎn)最近的兩側(cè)開關(guān)，而變電站出線開關(guān)并不需要跳閘，這使得停電區(qū)域最小，同時(shí)聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動(dòng)合閘轉(zhuǎn)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(shè)備會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)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(duì)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(jié)語(yǔ) 
　　“十二五”期間的電網(wǎng)改造升級(jí)是電力大發(fā)展的極好機(jī)遇，但我們必須保持清醒的認(rèn)識(shí)，認(rèn)識(shí)到智能化電網(wǎng)建設(shè)不能一蹴而就。對(duì)于縣級(jí)電網(wǎng)而言，必須本著經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的原則，統(tǒng)籌規(guī)劃、綜合考慮配網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)備情況、資金規(guī)模等因素，選擇最具效果的方案，分步分期實(shí)施，逐步升級(jí)，實(shí)現(xiàn)縣級(jí)農(nóng)網(wǎng)智能化，為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供強(qiáng)有力的保障。 

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