配电网低压设备管理现状及发展趋势探讨

国网汉中供电公司 陈克涛

对于能源行业来说，陈旧的能源设备已经不能满足电力不断增长的需求，我国在配电网改造上投入了大量资金，通过配电网的发展改造，使得用电结构在城乡产生了变化，配电网的设备效率也得到了大幅度提高。电力供应链的发展为城乡居民提供了有保障的供电，但要保证电力供应的高效稳定运行，仅靠完善硬件是不够的，还需要同步完善提高低压配电网设备的正确控制水平尤为重要。

1 配电网低压设备管理现状

我国配电系统可分为高压配电网（0.4kV 以上）和低压配电网（0.4kV 及以下），低压设备是指所有涉及低压设备的电气设备，包括干线、支线、户内线、小功率线路、立杆设备、试验箱、仪表等。我国对电子设备更加重视，不仅要利用区域内的信息，建立联合，对设备进行有效管理，还要快速查找和索取有故障的产品和设备。但由于低能产品塔数多、指令复杂、肢体多、部件多，低能产品的管理难度较大。现有的配电系统中的大部分小功率设备已经被控制，控制系统只能由分布式电源系统分配电力，以及各站低能设备的分配、内容和管理。对特定设备进行管理，可以更方便地查找和查询特定设备，并且不会影响兼容设备之间的关系。

综上所述，与配电网中高压设备的控制相比，低压设备的控制水平相对滞后。因此，提高低能耗产品的控制和自动化水平，增加能源利用具有重要意义，电源产品的质量，满足人们和生活的真正需要[1]。

1.1 配电网无功补偿

对于城市用电线路，由于线路上配电线路较多，供电缺压损耗变化较大，以及磁通转和用户的无功消耗，导致少电。如果非必要且必须付费，由于电力电缆和设备的电能损耗较大，所以必须提升增强配电的安全、经济和可靠运行。随着电力不断发展，配电网用户不断增加，家庭设备负荷不断增加，需求增多，所以配电网必须提升负荷和容量，导致用电在公变低压侧。城市配电网较低。极少数情况下，电力不良导致大线落在电力用户的下侧，在电力用户用电高峰时，电力容量无法满足客户的用电需求，在用电高峰时段，用户终端的电压会低于国家标准，而在用电低谷时段，用户终端的电压会高于国家标准，这不仅造成电能的浪费，也影响用户终端的使用寿命。

1.2 地理信息技术

地理信息技术是一种采集、存储和综合处理和分析空间数据的一种技术。由于电力系统线路长、设备电压高、安全运行要求较高，而且电力系统一般规模大、发输配电线路距离较长，所以地理信息技术得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。前期低压配电系统的主要控制方式主要是手动控制，将低压配电室数量划分到不同的区域，然后维护人员再对每个区域的进行人为控制。每个维护人员要维护的设备数量非常多，而且设备种类也很复杂，不可能全程悉心照料周全，因此，在电力网络系统中不能及时反馈设备故障的位置和问题，通过引入地理信息技术很好的解决了这一问题，大大提高了系统设备的运行效率和降低电力维护成本，并使得供电企业信息化建设过程中逐渐完善（如图1、图2所示）。

图1 配电线路基础数据采集

图2 电力地理信息巡检

2 配电网低压设备管理发展趋势

在高压电网中广泛运用了地理信息技术，所以在中低压配电网中可以起到借鉴作用，因此采用地理信息技术对中低压配电网进行更生升级和不断完善。但是电子设备有很多局限性，如果用GPS 来记录和识别每一条线路、每一个铁塔、每一个开关困难较大，而且做矢量图的成本也较高，不适合县级供电企业。

2.1 图形化低压设备管理

研究发现，全面梳理低位电气图像后发现，只要线路、铁塔、下线、电表箱、火表用电与铁塔的距离和数量有关是封闭的，低压装备可以自愿创造为其中的一种关系，因此不同的用电设备可以采用不同的符号进行区分标志，各个设备之间的火灾图绘制时，可建立配电网电气设备管理系统，该系统去除GPS 数据，可取低耗能设备的相关信息，是城市电力公司使用所必需的[2]（如图3所示）。

基于RTU 的管理方案及RTU 的应用。低压配电网自动化系统由以下三部分组成：操作部分（远程RTU）、通信和配电端。其中，RTU 是系统的主体部分，用于实现遥信、遥测和遥控。为此，为确保RUT 在经济上合理、技术上可行的原则，RTU低压配电网应用在大多时候是基于PLC 的，与单片机相比较而言（以前适用广泛），PLC 具有抗干扰、易维护、可扩展等优点，但PLC 的样品成本高，且大多采用DC，限制了其进一步发展。

RTU 即远程控制终端，能实现对设备进行监测和控制的先进的自动化系统，系统组成（信号IO 模块、PLC、网络通讯和后台），前端设备的遥控器可通过后台软件和服务器进行识别，识别四个遥控器。记录模拟量、变化、脉冲或直接记录电源频率并发送到远方是RTU 的主要功能，具有光电分离、接收遥控和校准指令、软件自修复和硬件自诊断、通道监控，远程时间同步，与各种后台通信，记录和发送串口记录，从远程位置改变位置，发送电话到文件等。RTU 的优点是通信距离长、环境适应性强。

RTU 在有限能源资源的管理中起着重要的作用，为了在此基础上实现更多的工作，降低通信网络设计和运营处理工作的成本，服务供应商无线RTU。无线RTU 由计算机和通信网络、CS 和BS一体化架构组成，是一种可以实现多功能的低压配电系统，主要表现在无线监控和配线远程控制方面，其诞生有三个源头：通信网络，低压配电网监控设备（上下），计算机后台。此类无线RTU 采用无线网络，建设周期短、成本低、安全可靠，并且在手机及电脑的前端和后台实现了无线畅通的通讯功能，进行可读性分析、动态监测、无功功率分析、信任值分析等，了解RTU 的各种功能和技巧，为配电维护和线损分析，物料管理等提供解决方案，这也将是未来低压配电网设备管理系统的重点，可扩展性好（如图4、图5所示）。

图4 以RTU 为基础的变电站自动化系统

图5 RTU 无线远程监控

2.2 在线监测及预警监控应用

在线监测是指实现对基础设施、配电线路、故障设备、中低压配电工作设备的线上监控，实现系统线路设备在发生故障和异常时进行统计和报警，借助于分析和评价功能，对设备能耗和维护进行分析评价，可以从各个视角分析和诊断中低压配电网络运行情况，比如配电、用电设备停电、电力变压器、供电及输电线路损耗等，用户还可以设置能耗模型，在电力设备和线路的能耗方面进行限额，节约能源，并持续提高能源效率。根据需要，也可提供定制化工作，可自动进行输入和接收产品的相关信息，实现对现场和远程的数据进行整理分析整合，有助于及时了解电力设备的运行管理的相关信息。

预警是指在电力系统灾难或其他危险发生前，根据前期电力系统设备运行情况和事件的性质，评估发生损害的可能性，以预防危险发生。预警监控一般包括预警管理、预警操作和预警问题。在线监测及预警如图6所示。

图6 在线监测预警系统

2.3 远程无线管理信息监控系统

因低压电流经常发生很大的变化，且会在多点发生，范围和面积比较广，一些研究人员开发了一种通信网络GSM、计算机网络、客户端/服务器相结合的分类系统低压网络架构模型和浏览器/服务器模型多功能无线远程控制信息系统，系统分为三个部分：远程监控设备（上位和下位控制系统）、数据传输网络和数据管理。经实践证明，该系统突出优点，施工接线方便，且可以进行灵活接线操作，同时对抗电磁的干扰性较强，具有安全可靠的特点，且易于维护，对低压自动化设备的发展起到促进和提升作用。

3 高低压设备运行维护

日常维护工作要科学合理，只有建立合适的维护模式，才能达到设备日常维护的效益，才能提高设备的性能，确保所有维修工作都能按标准进行。应制定专门的计划，并作为产品维护的一个重要方面来考虑，对于日常维护工作，还需要及时经常检查电气设备，先了解其工作情况，通过检查确保设备的输入电压和输出电压符合相关规定，在设备维护过程中，需要检查电池的状况，确保电池正常工作。

4 结语

提高配电网低压设备管理水平的最佳途径是创建地理信息系统，电子产品中低能耗产品的图形控制可以使用RTU 控制模式，安装高压设备应采用无线远程监控。由于电力系统设备的调整和更换工作任务繁重，尤其是低压电网设备控制管理不理想，在主电网智能化和传播的大潮中，低压配电网络设备智能化是必然趋势，一些新产品、新技术、管理解决方案和安全策略也将定期发布。