浅析农村电网配电自动化建设方向及预期成效

史凤齐

摘 要：近年来，国家加快了电网建设的步伐，电网智能化的发展是在配网自动化的基础上实现的，特别是对于农村电网，由于其具有自身的特点，所以其与城市配电网建设还存在着较大的差异。经过这些年的农网改造，我国农村电网取得了快速发展，基础设施水平大幅提升，有效推进了农村电网配电系统自动化实施进程，确保了农村电力安全生产，实现了人性化的电力服务以及高效益的运行状态，在促进农网改造升级方面有着十分关键的意义。

关键词：农村电网;配电自动化;建设

配电自动化是保证供电可靠性、提高电网供电能力的有效途径。目前对配电自动化的研究主要侧重在城市配电网，而对农村配电自动化的研究相对较弱。随着农村用电负荷增长迅速，对农网的建设标准需要提出更高的、新的要求，按照新的建设标准和要求实施升级改造，提高电网供电能力和电能质量。

一、农村配电网自动化建设背景

中国农村电网发展水平与城市相比还有相当大的差距，农网有以下特点：地域分布广、范围大、负荷分散的特点。农村电网点多面广，农网末端地形、地貌相对复杂，电网运行环境相对恶劣。通信和信息自动化水平低。通信手段多以电力载波或微波为主，只局部用光纤，抗干扰能力弱，可靠性差;同时，安全、营销、生产信息管理系统没有实现一体化，使得信息流的价值和工作效率偏低。电力专业人员素质整体偏低。

二、系统构架模式

1.总体构架模式。目前在配电网自动化建設过程中，其总体结构模式通以三层结构为主，分别为主站、子站和终端。这其中子站在馈线较少的情况是可以不进行设置的。根据目前农村城镇化建设的特点，自然村逐渐在消失，而中心村开始逐渐形成，这样在城镇化建设过程中电力负荷则会越来越向集中化发展，所以为了有效的提高数据采集可靠性和实时性，则需要采用三层建设来确保配电网自动化的水平。

2.配电主站系统。在配电网系统建设过程中，其最为核心的部分即是配电网自动化主站系统，其基本功能为数据采集、监控和配电网拓扑分析应用、信息交互等功能，而且还可以在配电网进行调度指挥和生产管理提供相关的技术支撑。在配电自动化主动系统的建设过程中，从管理上可将建设模式分为调配—体主站系统模式和独立配电主站系统模式，在中小型配电网中多采用调配一体主站系统模式，其不仅具有共享的支撑软件平台，而且系统的软件和硬件还可以实现资源的有效共享，有效的减少了运行维护的费用。目前在农村配电网主站系统建设和规划过程中通常有三种一体化的方式可以选择，即调度、配电、集控和GIS一体化、调度、配电和集控一体化，还有调度和配电—体化模式。

3.配电子站与配电终端。（1）配电子站。配电子站是配电自动化系统的中间层，一般配置在变电站或重要的开闭所内。它在配电自动化系统中起区域性数据汇集节点的作用。配电子站上与配电主站，下与配电终端，相互通信交换信息，完成对配电终端的数据采集与控制功能，向主站进行转发;同时，接收主站的各种命令，完成各种操作任务。配电子站，根据不同的应用环境以及用户对子站功能的不同需求，可以有两种模式：监控功能型子站和通信汇集型子站。通信控制型配电子站，子站功能比较简单、可靠、免维护，适用于无人值班的变电站或开闭所内。FA故障自动处理集中在配电主站进行处理。考虑到农村电网人员素质低，采集数据多，建议采用通信控制型配电子站。（2）配电终端。配电终端设备是配电自动化系统的幕础，用于配电开关、配电变压器、等配电设备的监控。根据监控对象不同，配电自动化远方终端设各可分为：馈线远方终端包括订PTU（安装在配电网馈线回路的柱上、开关规等处）和DTU（安装在开闭所、配电所等处）、配变远方终端TTu（安装于配电变压器处）。配电终端应根据一次系统具体设备、用户功能要求以及终端设备性价比进行选择，但要尤其注意选择配电终端时，应该选用扩展性好的，支持多种故障算法的配电终端，这样才能做到随着电网结构的变化，馈线自动化模式随着变化，而不必对原配电终端进行更换或改造从而造成重复投资。

4.馈线自动化系统。农村配网自动化系统主要有以下三种控制模式：就地控制有重合器模式、重合器和分段器模式、点对点通信模式。这三种模式存在一个共同的问题：没有主站，系统孤立，无法对配电网的运行状态进行实时监控，不能从全局出发提供最优的网络重构方案。但无需架设通信通道，投资少维护方便。在用电质量要求不是很高的地区，可考虑采用此方案。远方集中控制模式由变电站出线断路器、各柱上负荷开关、馈线监控终端、通信网络、配电主站组成。每个开关或环网柜的馈线监控终端要与配电主站通信，故障隔离操作由配电主站以遥控方式集中控制。该模式可避免馈线出线开关多次重合，能快速准确定位和隔离故障，并能实现最优经济供电。但系统投资较大，FA功能完全依赖于配网通信系统，对通信系统可靠性要求较高。远方与就地控制相结合的FA方案。农村配网接线复杂，应根据配网接线方式因地制宜选用FA控制模式，即对于电力环路网络结构，采用远方控制模式;对于放射形网络，选用就地控制模式。即以远方控制模式为主，就地控制模式为备用。这种组合型控制模式的关键是FTu的功能必须满足组合型FA控制模式的需求。

三、农村电网配电系统自动化工程实现方案

1.建设目标。根据“配电自动化建设与改造”的总体要求，下面分别从配网设备、主站、通信各方面对建设目标进行了细化：（1）配网设备自动化改造目标包括将10 kV线路绝缘化率提高到100%;将10 kV电压合格率提高到99.95%;将10 kV线损降至3.0%;将供电可靠率提高到99.99%;将线路N-1率提高到100%;实现10 kV配网线路全范围自动化;（2）主站建设目标包括遵循IEC 61968/IEC 61970国际标准，能完成配电SCADA、馈线自动化等基础功能，其软件平台能接纳和处理大于50万点实时数据量，符合农村配电网未来8～10年的发展需要。（3）通信系统建设目标包括基于光纤及无线网络紧耦合组网方式，做到配电自动化终端及主站之间进行实时可靠的信息传输，做到各类配电自动化通信业务的承接，做到各类通信方式统一接口、规范以及网管;建设配电通信网一体化管理平台，通过将其纳入到主网通信监控系统中，将各种通信设备和网内资源都归入统一的管理，方便操作且节省成本。

2.配电自动化主站改造。（1）整体要求：硬件通过使用开放式、分布式架构，遵循可扩容升级、方便维护的要求，使系统可接纳和处理的信息容量符合配电网自动化发展的需求，且扩容升级无需再进行大规模改造。应用软件适应硬件升级，无需另外修改，同时软件升级也不影响系统的稳定性并兼容原有硬件设备。（2）通信要求：所有系统内通信都遵循国际标准和工业标准，符合国网二次安防要求。（3）硬件要求：充分考虑农村电网现在及未来配电自动化系统建设对硬件的需求。（4）配置方案：主站系统采用双网冗余配置，系统要求完全跨平台实现，构成包括服务器（前置采集/SCADA服务器、历史数据服务器、应用服务器、Web服务器等）、工作站（调度员工作站、维护工作站、报表工作站等）以及物理隔离装置、防火墙、局域网络设备、对时装置及相关外设等。

通过农村配电网自动化建设，可以缩短农村供电线路故障后的停电时间，加快恢复供电，可以大大提高供电可靠性，从而达到为建设社会主义新农村提供稳固电力保证的目标。

参考文献

[1]郭军.配电网自动化技术[M].机械工业出版社，2016.

[2]刘涛.中小型配电自动化系统构架模式的设计与实现[D].南京理工大学.2016