浅析智能化农村配网建设

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【摘要】智能电网在世界范围内是新生事物。智能化电网建设的目标是提高电网整体可靠性和稳定性，尽量减少自然灾害引发的重大电网事故，实现电网效益的最优化。智能化电网的建设是一个系统工程，智能化电网的发展将惠及发电、输电、变电、配电、调度和用户服务等各个领域。

【关键词】配网建设；智能化；信息化

中图分类号：TM421 文献标识码：A

序言

从目前国内智能化电网的发展规划来看，配网智能化将是整个智能化电网建设中不可或缺的一个重要组成部分。如果说智能化电网的建设核心在于特高压输变电技术，在于智能化调度，那么，配网智能化建设的最大作用就在于为电网终端用户的服务，在于为核心电网和调度智能化提供最基本的供电分析数据，在于分布式能源的有效接入。

一智能化配网介绍

配网智能化要不要建设？回答应该是肯定的。从目前国家电网公司智能化电网建设中远期规划来看，近期建设重点是特高压和区域电网调度智能化，输电网智能化和配网智能化将在中后期展开。但是，这并不表明配网智能化建设就可以放缓步伐，恰恰相反，智能化配网需及早着手，因为智能化配网建设需要一个相当长的时期。

当前，应提高对配网智能化建设重要性的认识，要从科学发展配网的高度上来认识配网智能化建设的重要性和必要性。国家电网公司提出的“两个转变”就是要求各级供电企业从坚持科学发展上来认识智能化配网建设的重要性。

如何建设配网智能化？虽然目前并没有一个明确的答案。但从我国配网直接服务于用户的现状来说，智能化配网建设的重点无外乎在于保证不间断可靠供电，向用户提供优质电能和优质服务及配网事故的自动隔离这几个方面。不间断可靠供电：应该说是配网智能化的终极目标，也是配网经济效益之基础。

提供优质电能：提供合格优质电能是配网服务用户的主要指标。提供优质服务：是供电企业的基本社会服务责任。

配网事故自动隔离：尽可能降低自然灾害、外力事故对配网稳定的影响。那么，建设智能化配网如何实现这些目标和要求？重点需要解决的是配网建设的硬件和运行管理中的软件两个部分。

硬件：包括输变电自动化设施，城镇配电的环网工程和农村配网的手拉手工程，变电的N-1工程，以及与之相匹配的信息采集和传输设施。

软件：需要一个涵盖配网实时数据分析和预警系统。其实，国家电网公司推出的SG186工程系统，已经涵盖了这些软件系统。

二.建设难点所在

我国农村电网虽然经过“两改一同价”改造及近年推出的电气化县建设，但要按智能化配网要求的那样，做到不间断供电和提供优质电能的路还很长。从全国来看户户通电工程尚在建设之中，而沿海经济较发达地区，前些年受电源性缺电和经济快速增长的双重压力，配网建设跟不上经济发展对用电需求现象十分普遍，农村电气化工程的重点还是以解决低电压和网络“瓶颈”为主。因此，想在短时期内实现配网智能化不太现实。

农村配网不间断供电因受地理条件和用电负荷限制，从目前我国国情来说村村都实现多电源供电也是不可能的。由于农村配网分布点多面广线长，数据的采集相比高等级输变电系统繁杂得多，无论是防御自然灾害和抗击外力事故，在技术设计标准上根本不能同特高压或超高压输变电系统相比。因此，事实上配网智能化建设的难度和投入之大均不能小视。

当然，随着近年来配网高科技产品的不断推出和应用，已为今后的智能化配网建设在硬件设施上打下了部分基础。目前，这些高新配电技术设施因没有配套的管理系统而闲置的现象也是不得已而为之。其实，智能化配网建设可以因地而异，无论是硬件还是软件，只要有条件就上，有部分条件的部分先上。在我国区域经济差异大的情况下不失是一种明智选择。

三智能电网建设思路

电网自愈首先需要能够及时感知和掌控电网运行的状况和变化,近来快速发展的广域测量系统可实现对系统的动态测量,为自愈电网配备了敏锐的眼睛。而更为重要的是需要在主站建设智慧的大脑,根据对电网的感知快速分析、准确判断,形成维护电网安全运行的方案。在拥有正确的判断后,就需要操控各种控制手段,如保护、安控系统、FACTS装置等协调配合,共同完成对电网安全的防御;需要指出的是,在未来的智能电网中,FACTS技术(包括HV DC)以其对电网能量流动、节点参量快速灵活调节的能力,必将充当更为重要的角色。

全球能源危机的加剧和环境问题的日益严重促使了分布式发电的快速发展,分布式发电以其优秀的环保性和独立的供电方式能够满足能源清洁的要求和成为大电网系统的有力补充;但是,分布式发电间歇性和随机变动等特点必将导致大量分布式电源接入电网后对电 力系统运营产生深刻的影响。因此,分布式发电的发展需要一个强大、智能的电网配合,而 电网也必须采取积极的措施来应对分布式发电接入所带来的影响,实质上智能电网的内涵中有很大部分都是为了解决分布式发电并网的问题的[1,3]。

分布式发电的最大特征就是其间歇性,电网接纳分布式发电除了制定统一的接人标准和保证电网的足够坚强外,在电网的规划、调度、运行等多个方面都需要加强其适应性的研究,如研究较准确预测或控制分布式发电变化规律的方法,降低系统分析计算和运行方式确定的难度;适应多电源点的电网结构给各种保护机理带来的巨大变化;研究解决当分布式电源发展到一定规模所带来的电压、网损、短路电流等一系列电网运行的问题等。另外,为了维持供电平衡和系统稳定,在目前的技术手段下必须依靠传统发电为分布式发电接入系统提供一定的备用容量,比例可能高达1:1,从而加重了分布式发电的成本,限制了分布式发电的发展;解决这一问题,需要通过发展储能技术,包括大容量集中新能源发电的储能技术及分布式电能存储(如电动汽车技术)来提高分布式发电的可控能力,补偿分布式发电的不稳定性。分布式发电接入电网还将转变传统的辐射状供电为互动的供电方式,也将引起电力交易和体制方面出现一系列新的课题。在智能电网的概念中,涵盖了在电力企业和电力消费者间形成一种双向的交流模式,包括信息的交流和能量的互动,从而为充分提高分布式发电效率和客户的参与度创建基础和平台。

从长远来看,为用户提供更加优质和多样性的服务是智能电网的一个很重要的内涵,而实现该目标则需要建立在较成熟的电力市场、高效的信息平台和精细的企业管理体制基础上。优质用户服务不仅体现在电力供应更可靠、电能质量更高,更重要的应体现在一些新型的、智能化的服务领域,如利用智能电表或智能电器实现用户合理安排用电等,这已不单单是技术问题,还是服务观念上的创新。

作为电力企业,为实现优质服务需要加强自身统一高效信息平台和管理体制的建设,目前正在逐步推行的“SG186”工程和ERP系统就反映了这个方面的需求。通过统一规范的平台实现 电网信息的整合以及未来与用户的互动,将大大提升企业管理和电力运营的水平,从而保证为用户提供更加优质服务能力。

建设配网自动化工程的原则是:安全可靠的原则。系统结构应清晰、简单、模块化、标准化,保证各模块的稳定和系统集成时的稳定性。实用性强的原则。系统设备维护方便简单,能有效减轻配电运行、操作、故障处理人员的工作量。经济合理的原则。以最小的投入力求做到减小停电范围、缩短停电时间,减少停电损失,提高供电可靠性[2]。

四配网自动化建设需要注意的问题:

(1)通信问题。目前看来,相对稳定、可靠的应该是光纤通信。随着相关技术的发展,光纤设备的造价会下降很多,现在主要的问题是敷设问题。对于那些光纤还达不到的站点,可采用电缆屏蔽层载波等辅助通信方式。这种通信方式掉线率是比较高的,可能达到5%以上,对系统可靠性构成一定的影响,需要引起注意。

(2)终端电源问题。假如采用蓄电池供电的方式,蓄电池的寿命在3-5年之间,且经常出问题。一个城市有成千上万个站点,蓄电池现场维护的工作量是相当大的。近年来,超级电容技术迅速发展,像常规蓄电池这么大的容积可以做到十几个法拉,就能够维持终端工作半个小时。能够满足系统的应用要求。

(3)互感器问题。常规使用的电压、电流互感器,体积庞大,带来的后果是安装、维护很不方便。因此需要开发适用于DA的专用传感器。

(4)解决小电流接地故障检测问题。在中性点非有效接地系统中,小电流接地故障占绝大多数,现有的DA系统均不具备检测小电流接地故障的功能,其应用效果大打折扣。

(5)解决“单一自动化”问题。应用基于IEC61968标准的企业信息集成总线技术,打通配电GIS系统、SCADA系统、营销管理系统、生产管理系统、或CIS、负控系统、AMR系统、TCM系统之间的联络,充分发挥配电管理信息化的作用。

结语

智能电网不是一个单纯的技术问题,还涉及到电网企业的业务流程和管理模式。因此,在考虑智能电网时,要首先对电网企业的业务流程进行梳理,业务变革和管理变革要先行。旧的国际实践表明智能电网不是一个固定的、一成不变的方案电网企业要根据自己的业务目标和要解决的关锐问肠,对韧能电网进行裁剪和调整,以适合自己的情况智能电网在规划和设计时要自上而下,要有完整的建设思路、框架和步骤在建设时要自下而上,并根据电网企业的实际情况,选择较小范围或试点来开始进行。我们建议中国电网企业在进行智能电网试点时,先重点关注电力生产运行,从条件比较成熟的地域和业务着手。比如,可以选择基础条件较好的城市的某个城区配电网络进行智能电网试点对输电网,选择条件比较好的线路工区和变电工区进行智能电网试点,并可以与新建变电站或变电站改造结合。在技术层次上重点关注生产运行相关数据采集和信息集成共享,并实现部分分析。在数据采集上,一方面可以结合电网不是一个固定的、一成不变的方案电网企业要根据自己的业务目标和要解决的关锐问肠,对韧能电网进行裁剪和调整,以适合自己的情况智能电网在规划和设计时要自上而下,要有完整的建设思路、框架和步骤在建设时要自下而上,并根据电网企业的实际情况,选择较小范围或试点来开始进行。我们建议中国电网企业在进行智新建和改造,增加对设备状态数据的实时采集另一方面充分利用巡检过程记录的数据、设备检修和试验产生的数据,作为远程资产实时监视数据不足的重要补充。移动作业管理可以与生产管理系统配合建设,或者作为生产管理系统的一部分,有效提高生产业务数据的获取。还可以集成营销系统的部分数据,作为自动计里数据不足的重要补充在信息集成上,重点关注调度业务信息与生产管理信息的集成,建设调度综合数据平台,实现调度业务相关信息的共享,然后与第三、四安全分区中的生产业务数据集成,形成支持“大生产”的企业生产运行数据平台,为数据分析和优化打下基础。要实现信息集成,数据模型和信息标准的建立十分关键在信息集成的基础上,从不同的维度和层次,对数据进行分析。根据集成的数据情况,确定分析内容,首先实现第一、二两个层次的分析。在这项工作中,最重要的是建立企业生产运行业务分析结构,作为信息集成和分析优化的指导。

参考文献:

[1]张宇.城区公司配网自动化的建设与应.承德石油高等专科学校学报[J].第12卷第1期.

[2]罗奕湘.关于配网自动化系统设计原则及结构应用的分析[J].科技资讯,2010第8期.

[3]林冬.论配网自动化系统规划及实施中应注意的问题[J].科技创新导报,2010第10