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縣級農網智能化建設的探討論文
摘要：
隨著我國全面推進智能化電網建設，“十二五”期間將基本建成安全可靠、節(jié)能環(huán)保、技術先進、管理規(guī)范的新型農村電網。因此，如何把握好新一輪農網改造升級的機遇，有效提高農網的供電能力和安全性，促進新興能源的快速發(fā)展，以及實現(xiàn)節(jié)能減排目標，是電力企業(yè)深入思考和探討的一個問題。文章闡述了智能化農網的基本概念，介紹了目前西部一些地區(qū)縣級電網的現(xiàn)狀和存在的一些問題，分析了配網自動化建設中需要注意的問題，提出了適用于縣級電網智能化升級改造的建設方案。
關鍵詞：智能化；農網；配網；升級
當前，隨著國家在西部大開發(fā)的政策引導，小型城市及農村的現(xiàn)代化工業(yè)、農業(yè)正在崛起，使得中低壓電網配置與當?shù)亟洕l(fā)展之間的矛盾日趨突出�！笆濉逼陂g，國家將安排4100億元用于農網改造，對縣級電網而言，這是繼上世紀末農網改造之后的又一次大規(guī)模升級改造，對農網發(fā)展既是一個極好的機遇，也是一次嚴峻的挑戰(zhàn)。區(qū)域經濟要發(fā)展，電力要先行，如何抓住這次電網改造升級的機遇，徹底解決目前存在的問題，建設一個堅強的縣級電網，為區(qū)域政治、經濟發(fā)展打好良好的基礎，是我們亟須認真思考的問題。
一、農網智能化的含義。
農網智能化的基本特征是技術上體現(xiàn)信息化、自動化、互動化，管理上體現(xiàn)集團化、集約化、精益化、標準化。
信息化是指在農網中體現(xiàn)為有效整合農電管理信息資源，消除信息孤島，依靠農網智能通信手段，利用信息集成技術解決方案，為農電業(yè)務一體化管理提供智能決策支持。
自動化是指在農網中體現(xiàn)為適應農網特點和運行環(huán)境，適度提高農網智能裝備水平，依靠面向多點分散數(shù)據(jù)的低成本高可靠通信系統(tǒng)、實用化高效信息采集傳輸及集成應用自動化與優(yōu)化運行系統(tǒng)，實現(xiàn)農網自動化運行控制與管理水平提升。
互動化是指在農網中體現(xiàn)為電力供應與農村社會發(fā)展需要相適應，采用智能用電與互動化新技術，通過信息實時溝通分析，為用戶提供透明、友好、便捷、安全的服務，實現(xiàn)農村分布式電源和儲能裝置的靈活接入，促進電能的安全、高效、環(huán)保應用。
二、西部縣級電網現(xiàn)狀。
在上世紀末全國農網改造中，對縣級電網的供電設施進行了全面升級。以陜西黃龍供電分公司為例，通過當時的升級改造，在中壓配網線路分段和分支上采用了真空開關，建成了陜西農網首個環(huán)網供電線路，并取得了線路損耗明顯下降，電壓質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、工業(yè)的發(fā)展、居民生活水平的不斷提高，這些老舊的電網構架、配變臺區(qū)的布點、設備的功能已不能滿足目前用戶的要求。
1、中低壓配網構架布置不合理。
縣城配網饋路供電輻射半徑遠遠超過承受能力數(shù)倍，電源單一，10kV配網線路N-1比例過低，發(fā)生故障后引起大范圍停電的風險較大。配電臺區(qū)布置供電半徑遠遠超過250M，配變容量配備不足，低壓導線截面制約負荷發(fā)展裕度，對居民生活產生一定影響。
2、設備落后，電網升級發(fā)展基礎薄弱。
雖然一些縣級配網較早實現(xiàn)了環(huán)網供電，但是在聯(lián)絡、分段、分支的開關選型上，10kV真空開關沒有監(jiān)測、保護、控制測量接口，保護的整定不能按負荷階梯型來整定。配變沒有監(jiān)測、保護、遠抄接口，中壓配網一旦出現(xiàn)故障，仍然采用全線人工逐段排查，工作效率低，停電時間長，經濟損失大。
3、低壓配網導線載面偏小，集裝箱安裝方式缺陷多。
雖然在上世紀90年代的電網改造中，縣城城網就采取了電纜下線，電度表集中安裝，但隨著居民生活水平的提高，負荷的自然增率以每年20%遞增，每戶居民最高負荷可達7kW，之前選用的電纜已無法承擔目前的負荷。加之低壓供電半徑偏長，電壓質量無法保證。
4、電網規(guī)劃缺乏前瞻性。
由于西部的發(fā)展相對其他地區(qū)而言較為滯后，因此，電網的規(guī)劃水平受到經濟、信息、技術、人才等多方面的制約。尤其是缺乏與發(fā)達地區(qū)的技術交流，缺少專業(yè)的技術人才來管理和維護引入的先進系統(tǒng)，多種因素導致西部縣級電網結構和運行水平都處于較為落后的狀態(tài)。
三、縣級配網自動化建設需要注意的問題。
�。�1）一般縣級電網的規(guī)模不大，在開展配網自動化建設時，應該遵循穩(wěn)定可靠、實用、先進性與經濟性相結合的原則，避免追求配電自動化系統(tǒng)的大而全和盲目建設。
�。�2）從經濟方面考慮，縣級電網配網自動化建設要有針對性，抓住要解決的重點問題，避免建設結構復雜的自動化系統(tǒng)，否則一方面投入大，另一方面維護起來也比較吃力。
�。�3）根據(jù)以往配網自動化建設的經驗，通信是配網自動化的瓶頸。已有的配電自動化系統(tǒng)中，往往由于通信通道故障，導致已有的系統(tǒng)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(tǒng)，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，是維持配網自動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(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)揮必須同時滿足以下條件：通信信道完好；主站計算機軟硬件系統(tǒng)穩(wěn)定正常；故障處理基于的計算機上的配網網絡拓撲結構與現(xiàn)場一致；現(xiàn)場FTU設備和通信裝置運行正常。但問題是上述4個要素經常不能同時得到滿足。因此，在方案選擇時要深入分析，選擇適合自身條件的建設方案。
（5）配網自動化涉及的技術專業(yè)面比較寬，所以在配網自動化建設中，要注重專業(yè)技術人才的培養(yǎng)和隊伍的組建，為后期的技術維護奠定基礎。
四、適用于縣級配網的自動化建設方案。
1、基于故障指示器的故障定位系統(tǒng)。
故障指示器通過檢測短路電流的特征來判別短路故障。通過在分支點和用戶進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的時間，有利于快速排除故障，恢復正常供電，提高了供電可靠性。近年來還發(fā)展了具有同時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(shù)量的通信終端，可以將故障指示器的動作狀態(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圖上直接定位故障點，大大提高了故障指示器定位故障的自動化程度和故障處理效率，是一種最經濟實用的自動化方案。這種方案不需要改造一次設備，主要是在現(xiàn)有設備條件的基礎上加裝故障指示器和通信終端，就可以初步實現(xiàn)故障的快速定位，減少故障巡查和故障處理時間，而且投資省，見效快，容易實施，也容易推廣。
2、在故障定位系統(tǒng)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(jiān)測終端，除了具有第一種方案的功能外，可以實時監(jiān)測電流和開關狀態(tài)，實現(xiàn)對電網的基本監(jiān)測。在故障自動定位系統(tǒng)的基礎上增加線路電流的測量和監(jiān)測，在很多情況下可以更進一步滿足我們對配網的基本監(jiān)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(jiān)測負荷電流并定時上送，故障情況下檢測故障電流并給出故障指示的技術已經獲得突破，將大大提高該自動化方案的實用性，使得我們不需要對現(xiàn)有任何一次設備進行改造，即可實現(xiàn)對配網的兩遙監(jiān)測（遙測、遙信）。事實上，大多數(shù)需要遙測的地方，只要監(jiān)測負荷電流，已經可以滿足我們對配網的監(jiān)測要求。對于縣級電網而言，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開關，實現(xiàn)故障自動隔離和自動轉供電，是在原來的電壓分斷器、電流分斷器、重合器技術基礎之上發(fā)展出的一種技術，投資省、見效快、可靠性高，不需要通訊。通過給電動負荷開關、斷路器配置一臺智能自動化裝置，綜合監(jiān)測線路電流、開關兩側電壓、結合開關狀態(tài)的檢測，在故障情況下可以自主判斷故障位置，自動跳開故障區(qū)段的兩側開關，自動合上聯(lián)絡開關，實現(xiàn)故障區(qū)段的自動隔離和非故障區(qū)域的恢復供電。如果在這種方案的基礎上增加通信裝置，可以自動升級為標準的FTU，實現(xiàn)三遙（遙測、遙信、遙控）功能，比較適合手拉手供電的環(huán)網系統(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上，增加局部光纖通信，環(huán)網內的各FTU互相交互信息，在故障后毫秒級的時間內直接跳開離故障點最近的兩側開關，而變電站出線開關并不需要跳閘，這使得停電區(qū)域最小，同時聯(lián)絡開關自動合閘轉供，保證停電時間最短，而且這種方案即使在網絡通信失效的情況下，該環(huán)網中的設備會自動轉為第三種方案工作，從而保證故障處理的功能不會喪失。這種方案的特點是停電范圍最小、停電時間最短、效率高、投資省、見效快、可靠性高，適合具有光纖通信通道的場合，對供電可靠性要求較高的電網可以考慮使用這種方案。
五、結語。
“十二五”期間的電網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，認識到智能化電網建設不能一蹴而就。對于縣級電網而言，必須本著經濟、實用的原則，統(tǒng)籌規(guī)劃、綜合考慮配網絡結構、設備情況、資金規(guī)模等因素，選擇最具效果的方案，分步分期實施，逐步升級，實現(xiàn)縣級農網智能化，為地方經濟發(fā)展提供強有力的保障。
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