智能化农村电网的建设

王鹏

(1.新疆光源电力勘察设计院，新疆 乌鲁木齐 830000；2.国网新疆电力公司乌鲁木齐供电公司，新疆 乌鲁木齐 830011)

智能化农村电网的建设

王鹏1,2

(1.新疆光源电力勘察设计院，新疆 乌鲁木齐 830000；2.国网新疆电力公司乌鲁木齐供电公司，新疆 乌鲁木齐 830011)

智能化农村电网建设是坚强智能电网建设的重要组成部分。以城乡一体化的智能化农村电网建设标准为参考点，明确发展目标，建立了五个层级、六种模块的建设体系，分析了六种模块在整个智能化农村电网建设中的用处、意义，提出对应的建设路线。以某城市周围的城乡结合部为例，对智能化农村电网示范建设内容的规划设计进行了验证。

智能电网；农村电网；城乡一体化

1 引言

城乡一体化指随着社会的发展，城乡居民生产、生活和居住等方式发生变化，城乡人口、技术、资本、资源等要素相互融合，互为资源，互为市场，互相服务，逐步达到城乡之间在经济、社会、文化、生态、空间、政策(制度)上协调发展的过程。我国近几年城乡一体化发展迅速，因此对农村供电提出更高要求，可靠性、电能质量、需求侧响应等一系列的指标体系快速形成。国家电网公司坚持以先进路线和合理规划指导电网建设和发展，提出转变电网发展方式，核心内容是加快建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展，具备信息化、自动化、互动化等特点的坚强智能网络。智能电网是目前国内外能源领域研究的热点，智能电网网架、调度、设备等研究是目前研究的热点内容[1-4]，以及智能调度自动化[5]、先进的配电自动化[6]、网架自愈[7]、高级量测体系(AMI)[8]、分散式电源接入[9]等智能电网关键技术方面。以城乡一体化的智能化农村电网建设标准为参考点，以某城市周围的城乡结合部为例，对智能化农村电网示范建设内容的规划设计进行了验证。

2 智能化农村电网建设需求

城乡一体化下的农村地区具有县城城市化、农村集镇化、经济普遍较快发展、负荷相对集中、客户用电需求多样化等特点。但是，坚强的智能农村电网主要体现在其科技发展的水平，尤其是在供电模式优化、用电模式互动化、自动化模式实用化、信息化模式规范化、各类分散式电源的接入以及线路损耗等方面都十分先进，目前我国的农村电网发展水平尚不能满足发展要求。智能化农村电网建设，主要以发展农村电网网架，提高农村电网设备水平，开展具有农村电网特色的智能化技术研究。

3 农村电网发展目标

在城乡一体化的基础上，根据农村地区的特点，对农村电网技术发展的需求，充分利用现有的建设基础，加快建设农村供电网络，提高智能化水平，提升自动化水平和供电互动性，提高管理决策信息化水平，增强电网和用户的互动，提高各种新能源效率。

4 农村电网建设体系

基于城乡一体化的智能化农村电网建设体系可以划分为五个层级、六种模块。五个层级分别为农村电网实体层、数据采集层、通信支撑层、分析管理与控制层、信息管理层。六种模块分别为供电模式模块、智能变配电单元模块、农村电网自动化模块、智能用电与互动化模块、农电信息化模块、综合节能模块。

5 农村电网建设路线

5.1 优化农村电网供电模式

智能化农村电网的基础是建立网络坚强、架构可靠、设备安全的电网。最近从规划设计方面研究出的典型农村电网供电模式已成为智能化农村电网发展的重要成果之一。从不同供电需求的地区考虑，将农村供电系统的主要组成要素进行优化配置，涵盖电网结构、网络布局、装备配置等方面的优化设计，进一步协调不同电压等级电网建设发展、规范农村电网的建设标准、优化农村电网的资源配置。

第一部分建设重点：加强地区电源点建设，重点完善中低压电网基础设施；深化地区负荷特性和供电需求研究。

第二部分建设重点：开展城乡一体化的电网布局优化理论研究；研究应用高可靠智能化配电开关设备；开展计及城乡一体化、互动化、多能源互补等多种条件的农村电网典型供电模式优化研究及应用。

5.2 推动智能变配电单元建设，构建关键智能节点

变配电单元作为电网能量流动过程中的中间节点和枢纽，其智能化在智能电网建设中十分重要。农村电网智能变配电单元的建设模式和实现方式可以从智能化变电站和智能配电台区2个方面着手研究。

5.2.1 智能化农村电网变电站

智能化农村电网变电站是智能电网的重要组成部分。其主要特征是：变电一次智能化设备，变电二次网络化设备，利用国家IEC 61850标准的统一通信平台，明确功能以集成化、结构紧凑化、信息数字化等特点，通过实现各类信息综合分析和自动协同控制来选择设备。智能化变电站的基础是利用变配电设备在线监测、常规站改造升级为智能站，新建智能变电站等。

第一部分建设重点：变配电设备在线监测及状态检修的应用，通过主变压器、开关设备、电容设备等重要电气一次设备的在线监测装置以及管理平台，让重要设备能及时被诊断，通过设备状态评估，制定适时、有效的检修维护和试验计划。

第二部分建设重点：农村电网常规变电站升级智能变电站的改造方案研究，利用国家IEC 61850标准的统一通信平台，配置模拟量兼容模式的合并单元更换保护装置、测控设备及监控平台，配置集中式保护测控一体化装置，累积智能化变电站的设计、运行、维护经验。

第三部分建设重点：新建智能化变电站的方案研究，变电一次设备配备智能控制单元，保护设备采用数字化和网络化设备，全站采用基于国家IEC 61850标准的统一通信平台，配置光电互感器、集中式保护测控一体化装置，使变电站达到信息内容数字化、信息系统网络化、信息共享标准化。

5.2.2 农村电网配电台区智能化

低压配电台区是农村电网向用户提供电能的主要节点，其数字化监测和智能化控制是智能化农村电网建设的重要内容。目前，农村电网配电台区普遍存在测控手段缺失、二次设备分散、电能质量监测和治理手段少等问题。因此，有必要通过农村电网配变智能监控终端、电能质量综合治理技术等的研究应用，利用技术手段实现配电台区数字化远程监测和智能化控制。

第一部分建设重点：研究不同需求地区的农村电网智能配电台区建设模式和试点建设；研究利用统一硬件接口的智能配变监控终端，将电气设备状态监测、无功电容设备远程控制投切、漏电保护检测、谐波检测、三相不平衡检测、远程电能计量、远程信息传输等功能的一体化，对无功调压、谐波整治、有载调压等要求具备扩展能力。

第二部分建设重点：研究农村电网智能配电台区的自组织、自优化及柔性升级，实现计及用户、配电台区、公网等各层级信息的智能化综合决策和优化运行控制，智能配电终端本地或远程的柔性升级。

5.3 加强农村电网自动化运行控制

自动化是坚强智能电网发展水平的直观体现，在农村电网中体现为适应农村电网特点和运行环境，探索符合农村电网技术、经济规律性的自动化建设模式。重点探索适合不同状态的农村电网配电自动化建设模式，研究应用农村电网电网运行数据统一支持接口功能、故障快速定位和隔离功能等，逐渐实现调配/配调一体化调度模式、农村电网风险报警及自动控制等研究和应用。

5.3.1 县级调度自动化

县供电企业的生产经营、发展规划、系统管理等都要以县级调度自动化为根据，其作用十分重要。在县级调度自动化系统中集成高级模块分析功能，推进调度各模块业务的智能化和科学化，是全面提高县级电网运行安全、经营优良、服务优质的基础。

第一部分建设重点：集成网络模块、电网拓扑、状态评估、调度员潮流、电压无功控制、负荷预测等高级模块功能，达到由从传统型经验调度到智能型决策调度。

第二部分建设重点：通过覆盖县级供电企业调度、监控、配网调控及配电管控的统一接口，将调、配、集、管一体化进行管理，从而实现整站智能化。

5.3.2 配电自动化建设方式

我国目前的配电自动化建设方式主要以集成型、简易型、标准型、智能型、实用型等方式进行建设。县城、乡镇、开发区等地区具有负荷比较集中、网络可靠性和运行维护水平要求较高等特点。而农村地区行政范围较大，农村电网一般具有供电范围远、运行条件差、故障率高等相关问题，但局限于运行条件、资金、环境等经济和技术等限制又不可能复制城区配电自动化的建设方式。因此，农村电网的建设和改造应该考虑不同地区的不同发展阶段，科学选择适当的农村配电网自动化建设方式。

第一部分建设重点：县城、乡镇、开发区以标准化配电自动化建设方式开始，实现配电自动化主站系统是采用主站控制和光纤通信方式的配电信息采集与监控、馈线自动化调整、故障智能重构、重构方案优化等功能的开发应用，主站系统以实际情况为实现调度自动化系统功能，提前预留模块接口；农村、小乡镇以实用型或简易型建设方式开始，简易型方式是通过故障寻址终端和开关状态收集终端将故障信息以信号方式发送到智能故障定位系统，以完成配电网线路的故障信息搜集、故障位置识别；实用型方式主要是通过开关设备之间互相配合的智能方式，在线路发生故障后，实现故障点自动判断、隔离即非故障区域的自动恢复，即网络自愈功能。

第二部分建设重点：利用信息交互总线的农村电网数据在线实时数据和非实时数据支撑平台，在该平台基础上实现配电自动化与其他相关系统的相互配合，根据要求判断是否实现配调的一体化控制，进一步完善和拓展配电自动化系统的功能，完成从标准型方式向集成型方式的升级。

5.4 建立智能用电服务

灵活互动、透明开放、满足多元化需求的供用电服务体现了智能化农村电网水平的重要方面，同时也是满足城乡一体化的基本条件。智能供用电服务建设必须是以高级测量及终端技术为保障，以用户需求侧响应和智能互动化为发展目标，以多平台缴费等为提升优质服务水平的策略，以用电居民小区智能化为应用方向，以适合农村电网地区范围大特点的低成本、高可靠性混合信息技术为支持，进一步探索适合城乡一体化的农村电网智能用电服务技术体系和建设方式。

5.4.1 农村电网高级量测及采集终端

高级量测体系包括管理和分析系统、通信网络、用电及采集终端等几部分[8]，是实现供需双方信息交互的基础。

第一部分建设重点：探索农村用电信息采集系统建设方式，科学、准确地掌握农村用户信息，实现供用电的安全可靠、在线监测；将集中抄表模式与用电信息采集系统的接口兼容和信息处理完善；采用适合农村电网技术经济性的智能型电能计量装置，实现用户信息综合采集、设备远程监控和多种信息交换方式的兼容。

第二部分建设重点：拓展用电信息多种采集、用电安全管控全面覆盖；探索适合农村电网范围大特点的低成本、高可靠混合信息交换技术，并将其应用于用电信息采集系统的建设；研究电能计量装置的远程升级和全寿命周期管理等先进的计量新技术并应用到农网。

第三部分建设重点：实现高级量测系统与其他系统的配合、接口技术，完成用电综合信息数据的完美对接。5.4.2 需求侧响应和互动用电模式

用户需求侧响应和用电互动主要强调电力企业与客户双方的互动性，重视电力客户的主观能动性，以增加需求侧在市场中的作用，通过改变用电客户的用电行为、优化用电方式以提升末端用电效率，提高电力设备经济运行效率，为提高供电服务水平提供重要技术。

第一部分建设重点：根据不同类型农村电网电力客户消费习惯和用电需求，提出激发用户主观能动性的互动体制，实现不同类型客户的需求侧响应和互动模式，完善适合大用户的互动用电机制，实现电力企业和客户两方用电信息的主动互动，初步实现大型电力用户用电行为的全过程动态响应。

第二部分建设重点：根据需求侧响应机制的控制技术，实现适合不同类型农村电力客户用电习惯的互动平台；建设相应示范开发区、乡镇、新农村等。

5.4.3 新农村智能供电模式

智能居民小区是智能用电服务技术的主要应用。农村电网居民用户的用电需求不同之处相对明显，技术先进性与经济性成为其用电矛盾的主要组成部分，探寻新农村智能居民小区用电建设模式，对建立互动的供用关系、更好地服务于新农村的建设发展具有重要意义。

第一部分建设重点：根据居民用电需求、建筑结构、环境天气、经济状况等因素，建立适合不同地区的农村智能居民小区建设方式、技术维护方案和模块，完成应用于智能用电居民小区综合展示和管理支持系统及适用于不同建设模式的智能用电交换终端设备，建设不同方式的智能居民小区示范点。

5.5 推动农网信息化

信息化是支撑智能化农村电网建设的公共平台和重要手段，贯穿各个环节，是实现电力流、信息流、业务流融合统一的基础条件。

第一部分建设重点：提出以统一支撑平台，进一步完善一体化企业级信息端口与农网业务的融合，包括运行管理、检修管理、营销管理等方面，实现信息资源集中、以GIS系统为基础的农村电力设备监测和维护等方面的技术。

第二部分建设重点：深入实现信息应用系统在统一平台进一步的优化和完善，持续地对应用系统进行模块集成，以统一数据中心。根据业务流程的不同类型，将各类运行数据与管理数据进行融合分析，采用GIS系统的农村电网防灾、减灾和优化调度技术。

5.6 强化综合节能，突出降损效果

降低网络损耗，节约非可再生能源是全世界各方关注的重点，而降低网络损耗对于农村中低压电网更加紧迫。如何深入以智能化为方向来提高降损效率、提升节能水平，是智能化农村电网建设的基本要求。

第一部分建设重点：根据合理有效及科学的农网综合节能分析和管理手段，加强线路损耗、无功优化及维护管理力度；深入优化农村电网规划、调整运行方式；加强高耗能设备淘汰和更新，推广S10以上的节能型配电变压器，大量推广非晶合金变压器应用、有载调压变压器等适用于农村电网的变压器，对全网无功优化，并采用科学有效地无功补偿手段。

第二部分建设重点：优化农村电网运行方式、配合采用经济调度、大量使用节能型配电变压器、分散式电源接入等农村电网经济运行理论的应用。

6 结语

坚强智能电网建设过程中智能化农村电网建设是其建设基础的一部分，对城乡一体化建设发展、社会主义新农村建设发展具有极其重大的意义。本文对城乡一体化的农村地区进行研究，由于城市的城乡结合部、乡镇等经济发展较快的农村地区受益城市一体化进程的发展，已经初步具备城乡一体化的基本特征,可将本文研究理论直接应用于城市周边等经济发展较快的农村地区，对其农村电网智能化建设进行指导，同时也希望为其他农村地区的电网智能化建设提供理论根据。随着电力科学技术的迅速发展和坚强智能电网研究的突破，建设智能化农村电网的理解将是一个不断重新认识的过程，从未来技术发展来说，适应新型多样化能源发展，具备智能化、互动化特征的技术将是未来农村电网的发展方向，例如：消纳和利用分散式电源、农村电网自适应运行优化及自适应保护、基于统一支撑平台的智能用电互动技术等方面都有可能成为新的研究应用热点。

[1] 肖世杰.构建中国智能电网技术思考[J].电力系统自动化,2009,33(9):1-4.

[2] 张文亮,刘壮志,王明俊,等.智能电网的研究进展及发展趋势[J].电网技术,2009,33(13):1-11.

[3] EPRI.Profiling and map ping of intelligent grid R&D programs,1014600[R].Pablo Alto,USA:EPRI,2004.

[4] 姚建国,赖业宁.智能电网的本质动因和技术需求[J].电力系统自动化,2010,34(2):1-4.

[5] 徐丙垠,李天友,薛永端.智能配电网与配电自动化[J].电力系统自动化,2009,33(17):38-41.

[6] 马韬韬,郭创新,曹一家,等.电网智能调度自动化系统研究现状及发展趋势[J].电力系统自动化,2010,34(9):7-11.

[7] 刘伟,彭冬,卜广全,等.光伏发电接入智能配电网后的系统问题综述[J].电网技术,2009,33(19):1-6.

[8] 栾文鹏.高级量测体系[J].南方电网技术,2009,3(2):6-10.

[9] 陈星莺,顾欣欣,余昆,等.城市电网自愈控制体系结构[J].电力系统自动化,2009,33(24):38-42.

Analysis of Rural Intelligent Construction Based on the Integration of Urban and Rural Areas

WANGPeng1,2

(1.Xinjiang Light Source Electric Power Survey and Design Institute,Urumgi 830000,China; 2.State Grid Xinjiang Electric Power Company Urumqi Power Supply Company,Urumqi 830011，China)

The rural power grid(referred to as rural)intelligent construction is an important part of smart grid construction.Under the layout of urban and rural integration of intelligent building in rural power grid needs as a starting point，a clear development goals，put forward，including five levels，six module research and system construction，analyzes the role in the intelligent building in rural power grid and the significance of the six research and construction module，puts forward the research emphasis and construction route.The research results have been used to guide the planning and design of a city surrounding areas of rural intelligent demonstration construction content.

monte carlo simulation;smart grid；rural power network;intelligent power distribution

1004-289X(2016)03-0007-04

TM72

B

2015-10-15

王鹏(1988-)，男，本科，从事电网规划、设计等工作。