新农村发展视域下电网智能化建设改造技术探讨

陈庆辉

摘 要：随着我国综合国力的增强，新农村建设进程也在持续加快，这不仅体现了时代发展的趋势，同时也是我国2020年全面建成小康社会的内在要求。新时代背景下，电力能源的应用愈发普遍与必要，农村电网作为保障农村电力供应的基础，既要适应技术发展的规律，也要满足国情发展的特点，以此来推动农村民生、经济及建设的深入发展，为新农村建设目标的提前实现提供保障。因此，如何提升农村电网供电能力与可靠性，在信息化时代下实现电网的智能化管理，势必成为当下最为紧迫的问题。本文以新农村发展为背景，以国内外发展对比的方式，阐述了当前农村智能电网发展的现状，并对电网智能化建设的可行性加以分析，最终形成电网智能化改造技术方案，以期通过电网智能化改造技术的应用，为今后新农村电网改造提供有效参考。

关键词：新农村;电网智能化;改造技术

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）01-0182-03

0 引言

近年来，在国家经济持续向好发展的形势下，新农村建设步伐不断加快，建设成果日益凸显。在加快全面建成小康社会的进程中，农村电力需求同样实现了成倍增长，并且农村用电结构也产生了显著变化，对农村基础电力设施的建设需求日益提升。新农村建设的持续推进，增加了农村电力市场的需求，供电量占比逐年增加，目前已达到了50%左右。在这一时代变革之下，突出新农村电网智能化建设，在为新农村发展提供能源保障的同时，还能够进一步开发农村电力市场，改善农村生活条件，并为未来的乡村振兴发展目标实现发挥不可替代的作用。

1 新农村建设的政策背景

进入21世纪以来，我国经济社会迅猛发展，人民生活水平日益提升，为社会的和谐与进步发挥着重要的推动作用。“三农”问题历来是我国重点聚焦的发生问题，新农村建设目标的提出，不仅适当了时代对于农村发展的要求，更是有效解决“三农”问题的关键途径。与此同时，自党的十八大以来，“精准扶贫”“乡村振兴”等众多农村战略相继提出，使新农村建设的层次持续提升，标准着农村发展再次进入了一个新时代。社会的发展推动着对能源的新需求，尤其是在传统能源与清洁能耗的更迭期，电力能源越发受到关注。事实上，电力作为重要的能源保障方式，已经在社会建设发展的各个领域得到深入应用，从新农村建设的层面而言，电力是最为重要的能源之一，如果不能获得有效的保障，显然会严重阻碍新农村的发展，并引发一系列的民生问题。

现阶段，新农村建设已然进入新的发展时期，特别是网络信息化、智能化、一體化时代的来临，标准着社会发展方式将产生显著变革，而这对于农村电力能源供应也同样重要。在早期的农村电网建设过程中，往往更侧重于城市电网的发展，导致农村电网建设逐步落后，从农村电网的格局看，以线路长、范围小、负荷弱为特点，这也是农村电网设备功能单一、运行环境差、故障频率高的根源所在。为此，在新农村的建设发展过程中，将农村电网智能化改造作为重要的任务，以弥补传统的监测手段落后、人工抄表、故障检测慢等缺陷，更好的适应现代电力技术发展的优势，为新农村电网智能化水平的发展助力。[1]

2 智能化电网的发展特点及现状

在互联网快速发展的如今，智能化逐步成为社会各行业探索的焦点。智能电网也逐步被提出及应用，智能电网依托于物理电网智能化设备的融合，如智能通讯技术、智能信息技术及智能控制技术等，通过各个智能模块之间的高度集成，为电网用户提供环保、经济、安全、互动的电力能源服务。而这种高效、智能的电网供应模式，已经在我国得到了越来越多的运用，并快速成为未来电网变革的新目标。从智能电网的特点上分析，智能电网的建设与投入，不仅可以保证电力能源的持续供应，还可以推动更高效的能源开发，促进清洁能源的发展，实现社会能源产业的低碳、环保。同时，在智能电网视域下，还可以促进能源结构的优化，使能源发展更加注重优势互补性，为社会提供更为便捷、安全、高效的能源，保证社会能源需求的供应和发展。

自2003年，美国《Grid2030—电力的下一个100年的国家设想》公布后，美国及欧洲等西方发达国家，在智能电网领域已经有所建树，基本完成了对智能电网产业的布局和建设，其优势也得到了逐步彰显，一是能源需求逐步下降;二是节约了劳动力成本;三是安全性能突出。2009年1月，美国白宫《经济复兴计划进度报告》也正式对外公布，报告中指出：计划在三年内完成4000万个智能电表的配置，并将额外投资40亿美元加快实现电网现代化，预计到2030年投资总规模将达到1.5万亿美元。欧洲在智能电网的发展方面，基本与美国保持着一致性，其根据自身的能源特点，大力发展风电及太阳能等绿色能源，据著名的Simens公司表示，预计到2030年欧洲将为智能电网系统投入5000亿欧元，并且在现阶段已经开始了大范围的电网建设项目，使电力能源的供应效率不断上升。[3]

相较于国外智能电网的发展而言，我国在智能电网技术领域研究起步晚，在实践方面缺乏技术和经验，但在我国科技工业及经济领域发展的推动下，已经逐步开始实现着“弯道超车”的变革，不断在智能设备领域取得突破性进展，打破了传统领域上的国际技术垄断态势。比如，在特高压电网我国已经步入世界前列。2009年至今，我国电网公司便开始致力于智能用电技术研究，不仅对技术路线实现了优化，还借鉴国内外经验进行系统化的研发，以帮助电网领域提供优秀的解决方案。2012年5月国家《智能电网重大科技产业化工程“十二五”专项规划》中，将智能电网推上了新的时代高度，对未来10至20年的智能电网建设进行了规划，并预计投入4万亿元，以为我国城镇化与城乡配套发展提供智能保障，主要包括智能电网及其配套设备、控制系统、智能配电等，以实现电网系统优化与改造的协调发展。[2]

3 新农村电网智能化建设改造整体方案设计

3.1 电网智能化建设设计要求

新农村建设视域下的电网智能化建设，将对未来新农村建设发挥重要作用，在实现智能化建设的过程中，要突出参数测定、通信、保护等相关功能一体化的特点，实现动态补偿无功功率、消除谐波畸变、电压波动等功能，满足农村电网通信数据全覆盖需求。一方面，在进行农村电网智能化改变时，要突出箱式变电站的主体地位，研制和应用新型智能箱变设备，并依据不同的建设方案进行选择与改良。例如，智能数据通讯中的有效与无线方案上，利用智能管理模块对高压回路、低压主回路及分支回路的电流、电压、开关状态等数据实施远程监管，发挥箱变的数据传统中心的功能。另一方面，电网智能设备应具备数据采集、报警、事件记录、远程控制及数据存储等功能，并支持无人值班接口和馈线保护等。[2]

3.2 电网智能化改造的可行性分析

电网智能化建设改造技术主要在于实现技术的智能，包括自动化、互动化和信息化等特点，在管理上体现信息的快速处理和反馈，以满足智能化所指出的内在需要。新农村电网智能化建设改造，就是要依托现代电网智能技术的优势，完善电网的基础配置与管理，从而实现现代农村电网智能模式的转换，而对于其改造技术的可行性问题，仍然是重要的关注内容之一。传统背景下的农村电网由于建设时间长，技术水平低，线路设计不科学，导致变电站运行电压偏低，影响了线路末端用户的电能使用。而在智能电网技术的支持下，电网线路末端的电感装置，将会对电压数据信息进行实时的反馈，并通过运行电压的调节，使线路末端始终保持在适当的电压水平。数据信息的融合是农村电网智能化的主要特征，利用变电站、线路数据及传感装置等功能发挥，使农村电网数据能够实现整体对接，帮助完成电网的智能化管理。依据农村电网结点分散的特性，在实现农村电网智能化的进程中，要充分应用智能计量通信技术，发挥出信息数据传输的优势，对各类数据加以统筹管理，并配合需求控制响应系统，利用双向通信监控系统实现负荷的调控。农村电力供需变化给电能质量提出更高要求，因此可以利用电网智能化控制终端，结合电网各结点的传感装置，加强对电网的谐波监控，优化电力能源传输能力，大幅提升电网运行的质量。现代电网的动态管理是重要内容之一，采取智能化管理技术的农村电网，可以依赖各传感通信技术，不仅实现对电能供应的智能调节，还可以对电力故障进行快速诊断，避免线路负荷过载或者设备损坏，提升农村电网管理的安全性和高效性。[4]

3.3 电网智能化整体方案系统结构

从图1的智能电网系统结构图所示，间隔层设备除视频摄像头安装于户外，其余智能设备均安装于各分支开关设备之中。从技术功能上看，智能电表、智能数显表、智能断路器、温度采集设备及智能视频监控等设备，发挥着系统信息的采集、测量、控制、保护及监控功能，并通过各设备之间的技术衔接，使相关的电网运行管理信息及反馈信息进行远程传输，在标准通讯协议下实现区域信息的共享。

在智能化系统中，通讯层的主要功能是实现各智能设备之间的连接，即实现间隔层与站控层之间的数据交互功能。一般情况下，通讯层所使用的通信端口通常以光纤对外通讯，利用光纤数据的优异性实现远距离、大容量的数据通信，并且还可以减少外部对数据通信的干扰，为智能技术的应用提供基础保证。

站控层所采用的是具备SCADA功能的配电综合自动化软件，包括数据采集、报警、记录、遥控、数据储存等众多功能，同时还能够实现无人值班变电站的对接，使新农村电网智能化改造具备更为高效的应用阶段，并在各项功能的衔接与应用中，使电网能够进行远程设置、修改、操作，并全面完成动态管理的实践。

3.4 电网智能化改造通讯联络技术

基于现代网络信息化时代下的电网智能化改造，具备了传统电网建设中所没有的优势，包括设备的科技水平、通信技术标准、远程控制功能等，而通讯联络技术作为智能化改造的核心，更需要进行全面的设计。将智能箱变、支路配电箱、集装表箱及用户智能表等进行连接，从而构建起创新式的管理网络，并通过对相关设备管理的统一软件系统的开发应用，实现各个智能设备之间的无缝连接。[5]如图2所示。

通讯管理机作为通讯网络架构中必不可少的配网远动终端，在整体的通讯技术下发挥着数据传输、通信参数管理、通信协议验证等作用，从而对通讯管理机下级的局部网进行操作和管理，进而对智能箱变支路配电箱、集装表箱及用户智能表加以统一管理，并对命令执行和反馈数据进行传输。而后，这一管理过程再由无线通信模块与相关的调度管理站进行连接，在上传电力数据的同时进行指令执行，使远程调度功能得以实现。

通常情况下，通讯管理机安装于智能箱變柜中，数据采集均采用RS485方式和通信管理机相连。通讯管理机的数据用户配比上，每户用户均配置一台智能表，以满足对用户电能数据的采集需求，同时在每个集装表箱内安装4台智能表，包括一台剩余电流动作保护器。由于农村电网用户分散的特点，通讯管理机的通信距离相对较远，而采取485通讯方式将可能造成数据信息的丢失，因此为保证数据信号的稳定传输，会在两个设备终端之间安装一台485中继器，以此增加数据传输的稳定性和可靠性。支路配电箱内安装智能塑壳断路器，每台支路配电箱负责分管本支路集装表箱，当本支路发生故障，智能断路器能够快速反应切断回路避免事故扩大、保护下级智能设备。

智能箱式变内有智能数显表、智能断路器，温湿度采集器、变压器温控仪等智能设备，这些设备构成了完整的电网智能化管理网络，依托各设备对配变台区主回路和各分支回路的电流、电压、功率等电能数据的采集和处理，为电网管理提供重要的操作依据。同时，它还可以对变压器温度、母排接头温度、开关状态量、三级漏保中各级剩余电流、配电室环境状况进行实时检测，并利用数据传输端口进行反馈。此外，在智能箱变的智能监控上，还能够依赖视频监控设备进行实时的视频监测，从而与后台监控中心完成各层面的对接。

4 结语

总之，随着国家经济的发展和科技的进步，新农村建设进程无疑将进一步加速，特别是在网络信息化快速变革的时代，日新月异的智能控制、数据通信及大数据管理技术，必将使电网智能化技术越来越趋向于成熟。对于新农村电网智能化建设改造工程而言，其实践意义与技术价值同等重要，依托于电网智能化建设的技术及发展优势，不断简化电网故障处理程序，提升电网的智能化服务效率，实现新农村建设与城市化技术应用同步推进，而这不仅是我国社会现代化的重要基础，更是对我国未来农村发展的期许，对我国的2020年目标具有重要的推动价值。[6]

同时，也要明白智能电网的建设改造之路没有终点，并且需要付出更大的努力，才能缩短与国际上的差距，以适应我国成为世界强国的目标。当然，在农村电网智能化建设过程中，还要积极借鉴成功经验，不断进行技术拓展与创新，结合农村电网规划的实际循序渐进，为我国农村电网智能化改造的发展提供不竭动力。

参考文献

[1] 孙峰.农村电网改造存在的问题以及对策[J].山东工业技术，2015（17）：170.

[2] 韦贤广.农村电网改造技术措施探讨[J].技术与市场，2014（10）：38-39.

[3] 邓宏，赵武.国内外智能电网的发展现状与分析[J].电力设备，2016（12）：55-59.

[4] 陈立，陈群.基于农村配电网智能改造整体解决方案的研究[J].电力世界，2016（05）：82-83.

[5] 宋晶晶.新农村建设中智能电网建设问题研究[D].福州：福建农林大学，2014.

[6] 张仲侃.浅析智能化农村配网建设[J].科技与创新，2015（18）：143.