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试论县级农网智能化建设的探讨
论文摘要：随着我国全面推进智能化电网建设，“十二五”期间将基本建成安全可靠、节能环保、技术先进、管理规范的新型农村电网。因此，如何把握好新一轮农网改造升级的机遇，有效提高农网的供电能力和安全性，促进新兴能源的快速发展，以及实现节能减排目标，是电力企业深入思考和探讨的一个问题。文章阐述了智能化农网的基本概念，介绍了目前西部一些地区县级电网的现状和存在的一些问题，分析了配网自动化建设中需要注意的问题，提出了适用于县级电网智能化升级改造的建设方案。 当前，随着国家在西部大开发的政策引导，小型城市及农村的现代化工业、农业正在崛起，使得中低压电网配置与当地经济发展之间的矛盾日趋突出。“十二五”期间，国家将安排4100亿元用于农网改造，对县级电网而言，这是继上世纪末农网改造之后的又一次大规模升级改造，对农网发展既是一个极好的机遇，也是一次严峻的挑战。区域经济要发展，电力要先行，如何抓住这次电网改造升级的机遇，彻底解决目前存在的问题，建设一个坚强的县级电网，为区域政治、经济发展打好良好的基础，是我们亟须认真思考的问题。
一、农网智能化的含义
农网智能化的基本特征是技术上体现信息化、自动化、互动化，管理上体现集团化、集约化、精益化、标准化。
信息化是指在农网中体现为有效整合农电管理信息资源，消除信息孤岛，依靠农网智能通信手段，利用信息集成技术解决方案，为农电业务一体化管理提供智能决策支持。
自动化是指在农网中体现为适应农网特点和运行环境，适度提高农网智能装备水平，依靠面向多点分散数据的低成本高可靠通信系统、实用化高效信息采集传输及集成应用自动化与优化运行系统，实现农网自动化运行控制与管理水平提升。
互动化是指在农网中体现为电力供应与农村社会发展需要相适应，采用智能用电与互动化新技术，通过信息实时沟通分析，为用户提供透明、友好、便捷、安全的服务，实现农村分布式电源和储能装置的灵活接入，促进电能的安全、高效、环保应用。
二、西部县级电网现状
在上世纪末全国农网改造中，对县级电网的供电设施进行了全面升级。以陕西黄龙供电分公司为例，通过当时的升级改造，在中压配网线路分段和分支上采用了真空开关，建成了陕西农网首个环网供电线路，并取得了线路损耗明显下降，电压质量和供电可靠性显著提高的良好效果。但是随着城市的现代化建设、工业的发展、居民生活水平的不断提高，这些老旧的电网构架、配变台区的布点、设备的功能已不能满足目前用户的要求。
1.中低压配网构架布置不合理
县城配网馈路供电辐射半径远远超过承受能力数倍，电源单一，10kV配网线路N-1比例过低，发生故障后引起大范围停电的风险较大。配电台区布置供电半径远远超过250M，配变容量配备不足，低压导线截面制约负荷发展裕度，对居民生活产生一定影响。
2.设备落后，电网升级发展基础薄弱
虽然一些县级配网较早实现了环网供电，但是在联络、分段、分支的开关选型上，10kV真空开关没有监测、保护、控制测量接口，保护的整定不能按负荷阶梯型来整定。配变没有监测、保护、远抄接口，中压配网一旦出现故障，仍然采用全线人工逐段排查，工作效率低，停电时间长，经济损失大。
3.低压配网导线载面偏小，集装箱安装方式缺陷多
虽然在上世纪90年代的电网改造中，县城城网就采取了电缆下线，电度表集中安装，但随着居民生活水平的提高，负荷的自然增率以每年20%递增，每户居民最高负荷可达7kW，之前选用的电缆已无法承担目前的负荷。加之低压供电半径偏长，电压质量无法保证。
4.电网规划缺乏前瞻性
由于西部的发展相对其他地区而言较为滞后，因此，电网的规划水平受到经济、信息、技术、人才等多方面的制约。尤其是缺乏与发达地区的技术交流，缺少专业的技术人才来管理和维护引入的先进系统，多种因素导致西部县级电网结构和运行水平都处于较为落后的状态。
三、县级配网自动化建设需要注意的问题
（1）一般县级电网的规模不大，在开展配网自动化建设时，应该遵循稳定可靠、实用、先进性与经济性相结合的原则，避免追求配电自动化系统的大而全和盲目建设。
（2）从经济方面考虑，县级电网配网自动化建设要有针对性，抓住要解决的重点问题，避免建设结构复杂的自动化系统，否则一方面投入大，另一方面维护起来也比较吃力。
（3）根据以往配网自动化建设的经验，通信是配网自动化的瓶颈。已有的配电自动化系统中，往往由于通信通道故障，导致已有的系统运行结果不理想，甚至瘫痪。尤其是一些采用光纤通信的系统，由于光缆运行环境不好，容易受外力的破坏而中断。所以，通信的管理和维护，是维持配网自动化正常运转的重中之重。
（4）在方案选择上，不仅要注重故障处理的效果，还要关注达到这些效果所需要具备的条件，考虑各种情况下的可靠性。因为有些系统发挥正常的故障处理功能需要具备许多条件。例如单一的主站集中控制的处理模式，这种模式要正常功能发挥必须同时满足以下条件：通信信道完好；主站计算机软硬件系统稳定正常；故障处理基于的计算机上的配网网络拓扑结构与现场一致；现场FTU设备和通信装置运行正常。但问题是上述4个要素经常不能同时得到满足。因此，在方案选择时要深入分析，选择适合自身条件的建设方案。
（5）配网自动化涉及的技术专业面比较宽，所以在配网自动化建设中，要注重专业技术人才的培养和队伍的组建，为后期的技术维护奠定基础。
四、适用于县级配网的自动化建设方案
1.基于故障指示器的故障定位系统
故障指示器通过检测短路电流的特征来判别短路故障。通过在分支点和用户进线等处安装短路故障指示器，可以在故障后借助于指示器的指示，迅速确定故障分支和区段，大幅度减少了寻找故障点的时间，有利于快速排除故障，恢复正常供电，提高了供电可靠性。近年来还发展了具有同时检测单相接地故障和相间短路故障的的二合一故障指示器，使得指示器的功能进一步扩展，而且它的通信可以采用GSM短信方式、GPRS／CDMA等通信方式，所以在此基础上配合安装一定数量的通信终端，可以将故障指示器的动作状态发送到控制中心，在控制中心的计算机地理图上或单线图上直接定位故障点，大大提高了故障指示器定位故障的自动化程度和故障处理效率，是一种最经济实用的自动化方案。这种方案不需要改造一次设备，主要是在现有设备条件的基础上加装故障指示器和通信终端，就可以初步实现故障的快速定位，减少故障巡查和故障处理时间，而且投资省，见效快，容易实施，也容易推广。
2.在故障定位系统基础上升级的二遥方案
这种方案是在第一种方案的基础上增加监测终端，除了具有第一种方案的功能外，可以实时监测电流和开关状态，实现对电网的基本监测。在故障自动定位系统的基础上增加线路电流的测量和监测，在很多情况下可以更进一步满足我们对配网的基本监测要求。而利用故障指示器本身作为电流测量探头，正常情况下监测负荷电流并定时上送，故障情况下检测故障电流并给出故障指示的技术已经获得突破，将大大提高该自动化方案的实用性，使得我们不需要对现有任何一次设备进行改造，即可实现对配网的两遥监测（遥测、遥信）。事实上，大多数需要遥测的地方，只要监测负荷电流，已经可以满足我们对配网的监测要求。对于县级电网而言，这种方案采用GPRS／CDMA等通信方式基本就能满足需要。
3.分布式智能控制方案
这种方案主要是用智能控制器配合电动开关，实现故障自动隔离和自动转供电，是在原来的电压分断器、电流分断器、重合器技术基础之上发展出的一种技术，投资省、见效快、可靠性高，不需要通讯。通过给电动负荷开关、断路器配置一台智能自动化装置，综合监测线路电流、开关两侧电压、结合开关状态的检测，在故障情况下可以自主判断故障位置，自动跳开故障区段的两侧开关，自动合上联络开关，实现故障区段的自动隔离和非故障区域的恢复供电。如果在这种方案的基础上增加通信装置，可以自动升级为标准的FTU，实现三遥（遥测、遥信、遥控）功能，比较适合手拉手供电的环网系统使用。
4.具有通信功能的分布式智能控制方案
这种方案是在第三种方案的基础上，增加局部光纤通信，环网内的各FTU互相交互信息，在故障后毫秒级的时间内直接跳开离故障点最近的两侧开关，而变电站出线开关并不需要跳闸，这使得停电区域最小，同时联络开关自动合闸转供，保证停电时间最短，而且这种方案即使在网络通信失效的情况下，该环网中的设备会自动转为第三种方案工作，从而保证故障处理的功能不会丧失。这种方案的特点是停电范围最小、停电时间最短、效率高、投资省、见效快、可靠性高，适合具有光纤通信通道的场合，对供电可靠性要求较高的电网可以考虑使用这种方案。
五、结语
“十二五”期间的电网改造升级是电力大发展的极好机遇，但我们必须保持清醒的认识，认识到智能化电网建设不能一蹴而就。对于县级电网而言，必须本着经济、实用的原则，统筹规划、综合考虑配网络结构、设备情况、资金规模等因素，选择最具效果的方案，分步分期实施，逐步升级，实现县级农网智能化，为地方经济发展提供强有力的保障。
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