农村智能配网建设

张弘廷，代高杰

（河南省伊川县电业局，河南伊川 471300）

1 当前农村智能配网建设中出现的问题及现状

1.1 农村配网“遥控”操作实现难度高

目前，农村配电网因不受重视、资金投入较少等原因，导致一次设备以手动操作设备为主，电动操作设备相对较少。因此对一次设备进行全面改造需要投入非常大的资金，并且存在改造难度大，改造周期长等问题。

1）在架空线路上，除极少数的柱上开关（柱上真空断路器）外，柱上刀闸、跌落式熔断器，基本上都是手动操作。

2）在电缆线路中，接地刀闸基本上是手动操作，断路器、负荷开关也有很多是手动操作的。

3）配电屏上，一般仅总路交流接触器电动操作，分路开关多数手动操作，即使电控没备也都具有手动操作机构。

最近几年，农村配网逐步安装了电控操作机构的一次设备，但是配网设备的工作环境比较恶劣，电控操作机构容易出现卡住、锈死等故障而不能正常操作。此外配网设备分布比较分散，往往不能做到及时发现故障和及时修复，导致需要操作时发现电操机构无法工作，而为了减少设备停电时间，对于电操机构故障的设备一般要等到停电检修时统一进行处理。

配网的电气操作以现场手动操作为主，在进行配网自动化系统建设时，除去常规的一次设备改造外，还要充分考虑配网的特点及“遥控操作”的性价比。

1.2 通讯通道建设难度大

农村配网设备数量众多，而且分布分散、点多面广[1]，这就导致农村配网自动化系统建设时需要配置大量的采集控制终端设备，导致其建设和改造十分复杂，并且数量比较大。

当前终端的主要通讯手段包括：

1）光纤、电缆等有线通讯方式。

2）CDMA、GPRS、3G、4G等远程无线通讯方式。

3）WIFI、ZigBee等短距自组网无线通讯方式。

4）电力线宽带、窄带载波通讯方式。

5）GSM短信通讯方式。

6）就地采集方式，如手抄器等。

以上各种通讯方式优缺点比较明显，仅仅依靠某种单一的通讯手段很难满足配网自动化系统建设时功能、资金、后期改造的多方面要求，必须以多种方式相结合，采用多层集结的方式来降低通道的数量，以便充分发挥通信方式的高速信道作用，然而这样又极大地增加了通道建设及管理的难度。

1.3 电源后期维护难度大

智能配网最基础的作用是准确定位故障区，及时隔离故障并保证非故障区的供电稳定。为了体现这些作用，必须在故障发生的同时，准确获得故障区的相关信息，然后通过“遥控”的方式隔离故障区域，转移负荷。

这需要对现场所有设备及线路信息进行实时数据采集及控制，并为现场安装的大量终端装置提供必备的工作电源。然而，在现实农村配网系统中，一旦某线路或台区出现停电，相应的通信系统正常工作所需的电源、操作跳闸或合闸的电源，往往也会断掉。为保证终端设备在停电后仍能工作，就必须安装容量充足的蓄电池及配套的充电器和逆变站，以保证停电时系统操作的供电。但这又增加了很多后期维护工作，若维护不及时，则主站的作用就被大大削弱，这也是当前农村配网自动化系统实用性不高的主要因素之一。

1.4 配网网架结构不合理，自动化系统“大材小用”

农村配网网架结构不合理，存在单辐射线路过多，手拉手线路过长，负荷分布不均衡等诸多问题[2]。而产生这些问题的原因多样：历史、城镇化、输变电建设等。改变这种现状是一个长期的过程，智能配网建设必须考虑这些实际情况，因地制宜，达到合理化、实用化。

2 智能配网系统及其重点关注内容

建没农村智能配网，需要考虑以下几个方面的内容。

1）一次设备及网架结构改造：改造资金及周期问题。

2）通讯通道建设：高速通讯通道的建设资金投入及无线通讯的后期通讯费用问题。

3）终端装置选型：恶劣气候条件下的运行能力、扩展能力、电池的配置及维护问题。

4）主站建设：信息的全面集成，在监控的基础上向安全操作管理、现场作业管理方面扩展的能力。

在考虑上述问题的基础上，结合本地配网建设情况及供电可靠性要求，可以考虑适当的建设原则和重点内容。

1）重视重要节点的“三遥”化建设；重视“二遥”化建设；重视线路故障的快速定位，适当考虑实现故障快速隔离功能；谨慎考虑“负荷转移”及“网架重构”功能，缩短故障查找时间，提高供电可靠性。

①重要节点建设“三遥”。对于终端无人值班变电所、开闭所、环网柜的进线及部分架空线路联络开关、分段开关，实现“三遥”功能，以保证重大事故发生时的快速处理；终端装置需要提供稳定不间断电源或是配置电池，保证持续工作能力。

②重视“二遥”建设。对于普通开关节点或是非重要联络、分段设备实现“二遥”功能，做到重要数据的实时采集，为决策捉供数据支持。二遥型可以不配置电池，只配置取电装置，在失电的情况下不需要提供数据传输功能。

③重视线路故障的快速定位。配网线路发生永久故障时，故障点的查找一直是最耗时费力的工作[3]。目前，故障处理其他环节都是按照标准化作业，因此提高效率、缩短处理时间的空间非常有限，从而缩短故障查找时间就成为提高供电可靠性指标最有效的手段。在线路上安装故障指示器，综合其他终端装置，如FTU、DTU，建立馈线自动化系统，通过数据的实时采集及故障信息的实时上送，快速定位故障区间，也是比较实用的自动化建设方案。

④通讯方式的选择：多样化的通讯方式。

a.终端无人值班变电所、开闭所、需要遥控操作的环网柜、柱上联络开关以光纤为主。

b.环网柜、柱上没有遥控条件的设备以无线通讯为主。

c.故障指示器以无线通讯为主。

d.配变等实时性要求不高的数据监测以就地采集为主。

当前我国在工程建筑方面监督机制不健全，主要是根据监理计量的现场管理以及决算的后期审查进行操作，在施工的过程中，后期的审计工作也只是根据前期的监理签字资料和施工设计图纸进行核算，导致在现场施工的过程中出现一些违规行为。

2）主站强调智能化、集成化建设。

根据国家对智能电网需以信息化、自动化、互动化为特征的战略目标[4]，结合农村配电网实际现状和运行、管理模式的要求，当前农村智能配网系统需要有很强的信息集成能力和接口能力[5]。

①注重信息的全面集成。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，着重解决数据收集体系的残缺问题。一方面可以结合电网新建和改造，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。

②智能配网系统具备向安全操作管理、现场作业管理扩展的能力。移动作业管理将成熟的物联网技术引入到智能配网解决方案中来，使用智能手持PDA，开展安全移动终端在安全生产、应急指挥、物资管理移动办公等方面的应用[6]。移动作业管理使用数据在现场设备及智能终端、控制中心和现场作业人员之间能够及时有效地流动，推进电网运维工作的效率和准确性。现场作业人员能够从各种电压、电流传感器、智能表计、设备状态监测传感器和线路监视传感器中，获得更多准确、及时的数据。通过这些数据，—方面能够预测故障，另一方面在故障发生时，能够显示故障的位置和可能的故障原因，帮助运行人员迅速地给出详细的故障修复指示，或者给出报警，隔离可能发生危险的区域。也可以通过现场实时照片、视频将故障现场真实情况及时上传到控制中心进行远程专家诊断和监视，给现场抢修人员提供有力的技术支持和诊断提供保证[7]。

3 结语

在我国，农村智能配网建设仍然任重而道远，面临着诸多的困难。相关的科技研究人员需要加强对农村配网系统的研究，在不断学习国外、城网先进技术和经验的同时，进行改革创新，以便设计出符合农村情况的智能配网系统，提南农村配电网的自动化程度，从而保证供电的稳定性和可靠性。

[1] 翟世隆，李全中，黄德仁.供用电实用技术手册[M].北京：中国水利电力出版社，1998.

[2] 张占松，杨宜民，许立梓.现代电工手册[M].广州：广东科技出版社，1993.

[3] 何利民，尹全英.怎样查找电气故障[M].北京：机械工业出版社，2000.

[4] 刘振亚.智能电网知识问答[M].北京：中国电力出版社，2010.

[5] 余贻鑫，栾文鹏.智能电网[J].电网与清洁能源，2009，25（1）：7-11.YU Yixin，LUAN Wenpeng.Smart grid[J].Power System and Clean Energy，2009，25（1）：7-11（in Chinese）.

[6] 徐丙垠，李天佑.智能配电网与配电自动化[J].电力系统自动化，2009，33（17）：58-63.XU Bingyin，LI Tianyou.Smart grid&distribution automation[J].Automation of Power System，2009，33（17）：58-63（in Chinese）.

[7] 黄建.配电自动化应用技术的探讨[J].工业技术，2009（2）：22-27.HUANG Jian.Discussion of automation applications in the distribution[J].Industrial Technology，2009（2）：22-27（in Chinese）.