舒和付

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智能化配電臺區(qū)建設(shè)的探討

舒和付

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

近年來，隨著我國城鄉(xiāng)經(jīng)濟的快速發(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，農(nóng)村電網(wǎng)用電負荷也隨著增加，損耗也相應(yīng)地逐漸加大，原有的農(nóng)村老舊臺區(qū)供電能力偏低、可靠性偏低、管理水平偏低，無法滿足當(dāng)前農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和日益增長的物質(zhì)需要。因此配電臺區(qū)的智能化建設(shè)，可以提高臺區(qū)的供電能力，提高臺區(qū)管理水平，降低配電臺區(qū)運行維護成本。因此，優(yōu)化配電臺區(qū)管理模式，提高配電臺區(qū)運行水平，是配電臺區(qū)的發(fā)展方向。

智能化；配電臺區(qū)；改造

配網(wǎng)智能化是當(dāng)前我國電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，而農(nóng)村電網(wǎng)受各種條件的制約，暴露出的問題也更多，同時也是亟須改進的，如供電能力差、頻繁的斷電事故、長時間的停電檢修等等問題。針對這些問題，智能化配電臺區(qū)的改造建設(shè)也就迫在眉睫。我們從配電臺區(qū)運維管理的難點入手，解析配電臺區(qū)智能化改造的方法，實現(xiàn)的功能以及其對提高供電可靠性及管理水平的實質(zhì)性作用。

1 現(xiàn)狀配電臺區(qū)存在的問題

1.1 負荷分布不均

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

1.2 臺區(qū)現(xiàn)狀水平低下

近年來，我國的電力建設(shè)獲得了長足的發(fā)展，但是總體發(fā)展呈現(xiàn)不均衡態(tài)勢，部分地區(qū)臺區(qū)僅僅進行了相應(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)配電臺區(qū)只針對城鎮(zhèn)周邊區(qū)域，偏遠地區(qū)的配電臺區(qū)甚至停留在20世紀初的水平。這些均制約了配電臺區(qū)的智能化建設(shè)。

1.3 設(shè)備自動化水平低下

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

2 配電臺區(qū)智能化建設(shè)的目的和必要性

配電臺區(qū)改造應(yīng)遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施、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，在滿足當(dāng)前需求的同時又適應(yīng)農(nóng)村經(jīng)濟中長期發(fā)展要求，避免重復(fù)改造而造成資源浪費。目前農(nóng)村配電臺區(qū)大都老化嚴重，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。同時農(nóng)村配電臺區(qū)供電供電能力相對較弱，供電可靠性相對較差，裝備自動化水平相對偏低，管理相對薄弱，特別是偏遠的山區(qū)，臺區(qū)的運維管理更加掣肘，電力設(shè)施維護往往不到位，存在大量的安全隱患，從而導(dǎo)致了農(nóng)村電能質(zhì)量差、故障率偏高等問題，而這些問題也制約了當(dāng)下農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展，無法滿足人們的生產(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、自動化程度相對成熟的智能配電臺區(qū)，真正實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、安全、高效和低耗的智能化配電臺區(qū)是十分有必要的[2]。

智能配電臺區(qū)的建設(shè)，主要實現(xiàn)以下幾項功能。

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

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

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

3 配電臺區(qū)智能化的優(yōu)化方案

智能化配電臺區(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)）實現(xiàn)負荷分析、配電檢測、遠程控制、遠程維護、表報等功能，從而檢測配電變壓器的運行狀況、負載的變化等影響因數(shù)，從而為配電臺區(qū)負荷調(diào)整、遠程維護、故障告警提供基本的數(shù)據(jù)支持。智能化臺區(qū)運行系統(tǒng)主要包括配電臺區(qū)、智能終端、通信網(wǎng)絡(luò)、主站四部分，運行架構(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)并進行分析，以檢測配電臺區(qū)的負荷變化、電壓合格率、三相不平衡度等數(shù)據(jù)，并以此為基礎(chǔ)，對終端設(shè)備進行監(jiān)控、控制、維護，對設(shè)備故障進行告警等。

智能化臺區(qū)遠端設(shè)備方面的建設(shè)問題是智能化臺區(qū)建設(shè)的重中之重。智能化配電臺區(qū)終端主要智能化設(shè)備包括以下幾類。

圖1 智能配電臺區(qū)系統(tǒng)圖

（1）智能變壓器。智能變壓器具有檢測電壓、電流、功率因數(shù)的數(shù)據(jù)并實時長傳的功能，主要起到對配電變壓器的狀態(tài)進行診斷與評估、內(nèi)部故障元件的保護、告警等作用。有些也可實現(xiàn)溫控、自動調(diào)壓、防竊電等高級功能。

（2）智能配電箱。智能配電箱將開關(guān)設(shè)備、計量、測量、無功補償裝置、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，是個相對集成化的設(shè)備，有效地節(jié)約了空間。

（3）智能終端。智能終端是對配電變壓器、進出線開關(guān)、智能電表等運行數(shù)據(jù)和用電數(shù)據(jù)的采集，三相不平衡、負荷變化、剩余電流等狀態(tài)進行檢測的集成化設(shè)備。按其功能配置可分為三種：簡約型、標準型、擴展型[3]。

（4）智能電表。智能電表主要功能是計量用電量，同時也可監(jiān)測電能質(zhì)量，并且可以通過網(wǎng)絡(luò)通信接口進行數(shù)據(jù)遠程傳輸，實現(xiàn)遠程抄表、費控等功能。

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

智能化配電臺區(qū)同時還具有以下功能。

（1）保護功能：包括長延時、短延時、瞬時過流等三段電流保護功能；

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

（3）區(qū)域連鎖：接近故障點的斷路器，在接收到故障信號時，發(fā)生保護動作，同時發(fā)送信號給上一級斷路器，讓上一級斷路器在動作延時期內(nèi)保持閉合，避免誤動作發(fā)生。如果斷路器未接收到來自下一級斷路器的信號，也會進行保護動作，隔離故障區(qū)域。

（4）負控功能：當(dāng)負載電流達到一定值時，智能斷路器會輸出一個信號，供用戶切斷不重要負荷，保證重要負荷的持續(xù)運行。

根據(jù)國家電網(wǎng)國家電網(wǎng)公司配電網(wǎng)工程典型設(shè)計，對配電臺區(qū)進行智能化改造，以實現(xiàn)其功能[4]。

根據(jù)不同地區(qū)對智能化臺區(qū)的要求不同，對配電臺區(qū)進行智能化改造也可分為兩種情況。

一是配電臺區(qū)現(xiàn)狀良好，對智能化需求較小，僅需實現(xiàn)配變電壓、電流、有功、無功等功能，可根據(jù)現(xiàn)場情況對配電臺區(qū)進行局部改造。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)省了對配變和配電箱的改造，相對經(jīng)濟節(jié)約，但是性價比相對較高，完全可以實現(xiàn)需求的功能。

二是配電臺區(qū)對智能化需求較高。這就需要對配電臺區(qū)進行相應(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，淘汰老舊的自動化水平較低的設(shè)備，以滿足配電臺區(qū)智能化要求。

通過對配電臺區(qū)的智能化改造，并基于配電臺區(qū)運行分析系統(tǒng)，一次來實現(xiàn)配電檢測功能、負荷分析功能、配電變壓器特性分析功能、告警功能、遠程控制功能、報表功能等。通過這些功能的運用，真正實現(xiàn)對配電臺區(qū)的精細化管理，提高配電臺區(qū)的供點能力以及供電可靠性，同時實現(xiàn)配電臺區(qū)的經(jīng)濟化運行。

4 結(jié)束語

配網(wǎng)智能化的發(fā)展推動了低壓配電網(wǎng)的發(fā)展，實現(xiàn)了低壓配電網(wǎng)供電穩(wěn)定性、可靠性、安全性，給低壓配電臺區(qū)的運行管理提供了便捷，同時又取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，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[J].品牌（下半月），2013（9）：70.

[4]周喜超，鄭晶晶，張建華. 臺區(qū)“低電壓”智能監(jiān)測與分析系統(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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