舒和付

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智能化配電臺(tái)區(qū)建設(shè)的探討

舒和付

安徽電信規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230031

近年來(lái)，隨著我國(guó)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的提高，農(nóng)村居民用電設(shè)備呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)，農(nóng)村電網(wǎng)用電負(fù)荷也隨著增加，損耗也相應(yīng)地逐漸加大，原有的農(nóng)村老舊臺(tái)區(qū)供電能力偏低、可靠性偏低、管理水平偏低，無(wú)法滿足當(dāng)前農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和日益增長(zhǎng)的物質(zhì)需要。因此配電臺(tái)區(qū)的智能化建設(shè)，可以提高臺(tái)區(qū)的供電能力，提高臺(tái)區(qū)管理水平，降低配電臺(tái)區(qū)運(yùn)行維護(hù)成本。因此，優(yōu)化配電臺(tái)區(qū)管理模式，提高配電臺(tái)區(qū)運(yùn)行水平，是配電臺(tái)區(qū)的發(fā)展方向。

智能化；配電臺(tái)區(qū)；改造

配網(wǎng)智能化是當(dāng)前我國(guó)電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，而農(nóng)村電網(wǎng)受各種條件的制約，暴露出的問(wèn)題也更多，同時(shí)也是亟須改進(jìn)的，如供電能力差、頻繁的斷電事故、長(zhǎng)時(shí)間的停電檢修等等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，智能化配電臺(tái)區(qū)的改造建設(shè)也就迫在眉睫。我們從配電臺(tái)區(qū)運(yùn)維管理的難點(diǎn)入手，解析配電臺(tái)區(qū)智能化改造的方法，實(shí)現(xiàn)的功能以及其對(duì)提高供電可靠性及管理水平的實(shí)質(zhì)性作用。

1 現(xiàn)狀配電臺(tái)區(qū)存在的問(wèn)題

1.1 負(fù)荷分布不均

配電臺(tái)區(qū)的負(fù)荷分布不均是常見(jiàn)的問(wèn)題，也是不可回避的實(shí)際問(wèn)題。由于農(nóng)村住宅的分布不均、相對(duì)較分散、發(fā)展不平衡以及在臺(tái)區(qū)建設(shè)中涉及土地征遷賠補(bǔ)等問(wèn)題，部分配電臺(tái)區(qū)變壓器并不處于負(fù)荷中心，同時(shí)也使得臺(tái)區(qū)低壓線路出現(xiàn)三相不平衡問(wèn)題，從而使得配電臺(tái)區(qū)損耗加大，低壓線路故障事故量增加[1]。

1.2 臺(tái)區(qū)現(xiàn)狀水平低下

近年來(lái)，我國(guó)的電力建設(shè)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是總體發(fā)展呈現(xiàn)不均衡態(tài)勢(shì)，部分地區(qū)臺(tái)區(qū)僅僅進(jìn)行了相應(yīng)的低壓改造（諸如一般的變壓器增容、低壓線路改造、表箱改造等等），部分地區(qū)配電臺(tái)區(qū)只針對(duì)城鎮(zhèn)周邊區(qū)域，偏遠(yuǎn)地區(qū)的配電臺(tái)區(qū)甚至停留在20世紀(jì)初的水平。這些均制約了配電臺(tái)區(qū)的智能化建設(shè)。

1.3 設(shè)備自動(dòng)化水平低下

從臺(tái)區(qū)低壓設(shè)備運(yùn)行方式來(lái)看，智能化概念在配電臺(tái)區(qū)領(lǐng)域應(yīng)用較低，設(shè)備的運(yùn)行方式相對(duì)落后，部分設(shè)備還停留在手動(dòng)操作水平，這使得臺(tái)區(qū)終端與用電信息采集之間形成沖突，制約了配電臺(tái)區(qū)向智能化方向的發(fā)展。

2 配電臺(tái)區(qū)智能化建設(shè)的目的和必要性

配電臺(tái)區(qū)改造應(yīng)遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施、因地制宜、適度超前”的原則，低壓配電網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)立足于現(xiàn)在，著眼于未來(lái)，在滿足當(dāng)前需求的同時(shí)又適應(yīng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)中長(zhǎng)期發(fā)展要求，避免重復(fù)改造而造成資源浪費(fèi)。目前農(nóng)村配電臺(tái)區(qū)大都老化嚴(yán)重，不僅造成了較大的電力損耗，更存在一些安全隱患，增加了用電的不安全因素。同時(shí)農(nóng)村配電臺(tái)區(qū)供電供電能力相對(duì)較弱，供電可靠性相對(duì)較差，裝備自動(dòng)化水平相對(duì)偏低，管理相對(duì)薄弱，特別是偏遠(yuǎn)的山區(qū)，臺(tái)區(qū)的運(yùn)維管理更加掣肘，電力設(shè)施維護(hù)往往不到位，存在大量的安全隱患，從而導(dǎo)致了農(nóng)村電能質(zhì)量差、故障率偏高等問(wèn)題，而這些問(wèn)題也制約了當(dāng)下農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，無(wú)法滿足人們的生產(chǎn)生活需求。

因此，為了改善農(nóng)村用電現(xiàn)狀，提高供電質(zhì)量及管理水平，在農(nóng)村建設(shè)具有較高供電可靠性、自動(dòng)化程度相對(duì)成熟的智能配電臺(tái)區(qū)，真正實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、安全、高效和低耗的智能化配電臺(tái)區(qū)是十分有必要的[2]。

智能配電臺(tái)區(qū)的建設(shè)，主要實(shí)現(xiàn)以下幾項(xiàng)功能。

（1）建設(shè)合理的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，配電臺(tái)區(qū)具有清晰的脈絡(luò)及分層，能滿足遠(yuǎn)程檢測(cè)、控制、調(diào)整以及故障修復(fù)的簡(jiǎn)便的要求。

（2）建立高效的網(wǎng)絡(luò)通信，智能化配電臺(tái)區(qū)需要高效的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)配電臺(tái)區(qū)信息的采集、上傳、分析、告警等功能，保證配電臺(tái)區(qū)的安全、高效運(yùn)行。

（3）相對(duì)集成化的智能設(shè)備，農(nóng)村配電臺(tái)區(qū)受臺(tái)區(qū)現(xiàn)狀及征遷等因素影響，相對(duì)集成化的設(shè)備有利于智能化配電臺(tái)區(qū)的建設(shè)。

3 配電臺(tái)區(qū)智能化的優(yōu)化方案

智能化配電臺(tái)區(qū)根據(jù)其智能終端收集的用電數(shù)據(jù)（如三相電流、零序電流、電壓、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)）實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分析、配電檢測(cè)、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程維護(hù)、表報(bào)等功能，從而檢測(cè)配電變壓器的運(yùn)行狀況、負(fù)載的變化等影響因數(shù)，從而為配電臺(tái)區(qū)負(fù)荷調(diào)整、遠(yuǎn)程維護(hù)、故障告警提供基本的數(shù)據(jù)支持。智能化臺(tái)區(qū)運(yùn)行系統(tǒng)主要包括配電臺(tái)區(qū)、智能終端、通信網(wǎng)絡(luò)、主站四部分，運(yùn)行架構(gòu)如圖1所示。

主站包括路由器、采集服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器等。主要作用處理采集到的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，以檢測(cè)配電臺(tái)區(qū)的負(fù)荷變化、電壓合格率、三相不平衡度等數(shù)據(jù)，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、控制、維護(hù)，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行告警等。

智能化臺(tái)區(qū)遠(yuǎn)端設(shè)備方面的建設(shè)問(wèn)題是智能化臺(tái)區(qū)建設(shè)的重中之重。智能化配電臺(tái)區(qū)終端主要智能化設(shè)備包括以下幾類。

圖1 智能配電臺(tái)區(qū)系統(tǒng)圖

（1）智能變壓器。智能變壓器具有檢測(cè)電壓、電流、功率因數(shù)的數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)長(zhǎng)傳的功能，主要起到對(duì)配電變壓器的狀態(tài)進(jìn)行診斷與評(píng)估、內(nèi)部故障元件的保護(hù)、告警等作用。有些也可實(shí)現(xiàn)溫控、自動(dòng)調(diào)壓、防竊電等高級(jí)功能。

（2）智能配電箱。智能配電箱將開(kāi)關(guān)設(shè)備、計(jì)量、測(cè)量、無(wú)功補(bǔ)償裝置、智能終端等設(shè)備集中組裝在封閉箱體的設(shè)備，在農(nóng)村柱上式配變中懸掛配電變壓器下方，是個(gè)相對(duì)集成化的設(shè)備，有效地節(jié)約了空間。

（3）智能終端。智能終端是對(duì)配電變壓器、進(jìn)出線開(kāi)關(guān)、智能電表等運(yùn)行數(shù)據(jù)和用電數(shù)據(jù)的采集，三相不平衡、負(fù)荷變化、剩余電流等狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的集成化設(shè)備。按其功能配置可分為三種：簡(jiǎn)約型、標(biāo)準(zhǔn)型、擴(kuò)展型[3]。

（4）智能電表。智能電表主要功能是計(jì)量用電量，同時(shí)也可監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量，并且可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、費(fèi)控等功能。

（5）智能斷路器。智能配電臺(tái)區(qū)高、低壓側(cè)均安裝有智能斷路器，其主要功能是監(jiān)測(cè)線路中電壓、電流、功率因數(shù)等，對(duì)電力線路進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和狀態(tài)診斷。

智能化配電臺(tái)區(qū)同時(shí)還具有以下功能。

（1）保護(hù)功能：包括長(zhǎng)延時(shí)、短延時(shí)、瞬時(shí)過(guò)流等三段電流保護(hù)功能；

（2）“四遙”功能：包括遙測(cè)、遙訊、遙控、遙調(diào)等，通過(guò)“四遙”功能，智能斷路器與控制中心實(shí)現(xiàn)雙向溝通，以達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。

（3）區(qū)域連鎖：接近故障點(diǎn)的斷路器，在接收到故障信號(hào)時(shí)，發(fā)生保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)發(fā)送信號(hào)給上一級(jí)斷路器，讓上一級(jí)斷路器在動(dòng)作延時(shí)期內(nèi)保持閉合，避免誤動(dòng)作發(fā)生。如果斷路器未接收到來(lái)自下一級(jí)斷路器的信號(hào)，也會(huì)進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，隔離故障區(qū)域。

（4）負(fù)控功能：當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到一定值時(shí)，智能斷路器會(huì)輸出一個(gè)信號(hào)，供用戶切斷不重要負(fù)荷，保證重要負(fù)荷的持續(xù)運(yùn)行。

根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)國(guó)家電網(wǎng)公司配電網(wǎng)工程典型設(shè)計(jì)，對(duì)配電臺(tái)區(qū)進(jìn)行智能化改造，以實(shí)現(xiàn)其功能[4]。

根據(jù)不同地區(qū)對(duì)智能化臺(tái)區(qū)的要求不同，對(duì)配電臺(tái)區(qū)進(jìn)行智能化改造也可分為兩種情況。

一是配電臺(tái)區(qū)現(xiàn)狀良好，對(duì)智能化需求較小，僅需實(shí)現(xiàn)配變電壓、電流、有功、無(wú)功等功能，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)配電臺(tái)區(qū)進(jìn)行局部改造。將智能終端集成于封閉的箱體內(nèi)，采用壁掛式或桿上安裝，節(jié)省了對(duì)配變和配電箱的改造，相對(duì)經(jīng)濟(jì)節(jié)約，但是性價(jià)比相對(duì)較高，完全可以實(shí)現(xiàn)需求的功能。

二是配電臺(tái)區(qū)對(duì)智能化需求較高。這就需要對(duì)配電臺(tái)區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的智能化整體改造，如更換智能配電箱、智能斷路器、智能電表或是增加采集器等，淘汰老舊的自動(dòng)化水平較低的設(shè)備，以滿足配電臺(tái)區(qū)智能化要求。

通過(guò)對(duì)配電臺(tái)區(qū)的智能化改造，并基于配電臺(tái)區(qū)運(yùn)行分析系統(tǒng)，一次來(lái)實(shí)現(xiàn)配電檢測(cè)功能、負(fù)荷分析功能、配電變壓器特性分析功能、告警功能、遠(yuǎn)程控制功能、報(bào)表功能等。通過(guò)這些功能的運(yùn)用，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)配電臺(tái)區(qū)的精細(xì)化管理，提高配電臺(tái)區(qū)的供點(diǎn)能力以及供電可靠性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)配電臺(tái)區(qū)的經(jīng)濟(jì)化運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

配網(wǎng)智能化的發(fā)展推動(dòng)了低壓配電網(wǎng)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了低壓配電網(wǎng)供電穩(wěn)定性、可靠性、安全性，給低壓配電臺(tái)區(qū)的運(yùn)行管理提供了便捷，同時(shí)又取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，符合配網(wǎng)智能化建設(shè)和節(jié)能減排的要求。

[1]侯春生. 農(nóng)村電網(wǎng)智能化建設(shè)探討[J]. 寧夏電力，2011（3）：14-16.

[2]鄒舒曼. 電力系統(tǒng)中的智能配網(wǎng)設(shè)計(jì)研究[J]. 建材與裝飾，2017（24）：224-225.

[3]孫世莉，王建軍. 淺談智能電能表的應(yīng)用與維護(hù)[J].品牌（下半月），2013（9）：70.

[4]周喜超，鄭晶晶，張建華. 臺(tái)區(qū)“低電壓”智能監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)研究[J]. 電子世界，2016（23）：101.

Discussion on the Construction of Intelligent Distribution Area

Shu Hefu

Anhui Telecom Planning and Designing Co., Ltd., Anhui Hefei 230031

In recent years, with the rapid development of China’s urban and rural economy and the improvement of people’s living standards, the rural residential electrical equipment has been increasing year by year, and the rural power grid load has also increased, and the loss has gradually increased accordingly. Some rural old districts have low power supply capacity, low reliability, and low management level, which cannot meet the current rural economic development and growing material needs. Therefore, the intelligent construction of the distribution area can improve the power supply capacity of the station area, improve the management level of the station area, and reduce the operation and maintenance costs of the power distribution area. Therefore, optimizing the distribution area management mode and improving the operation level of the distribution area are the development direction of the distribution area.

intelligent; distribution area; transformation

TM727

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