農(nóng)村配電自動(dòng)化建設(shè)探討

摘要：分析了農(nóng)村配電自動(dòng)化建設(shè)的前提條件，并且針對(duì)現(xiàn)在農(nóng)村配電自動(dòng)化和配電線路自動(dòng)化的改造情況介紹了農(nóng)村配電系統(tǒng)自動(dòng)化控制的三種方式。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村；農(nóng)村配電自動(dòng)化；配電線路自動(dòng)化

隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，能源可持續(xù)利用已經(jīng)成為了我國一個(gè)重要的研究問題，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展也成為了我國現(xiàn)代化建設(shè)的一個(gè)重要問題。眾所周知，電能是人類目前為止利用最為廣泛并且最為便利的能源，所產(chǎn)生的效益也是最高最環(huán)保的，所以提高電能的利用效率已經(jīng)成為我國推動(dòng)現(xiàn)代化建設(shè)以及可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要保證。我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，隨著農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展以農(nóng)村建設(shè)的不斷加快，城鄉(xiāng)之間的配電自動(dòng)化水平差距不斷地顯現(xiàn)出來。提高農(nóng)村配電自動(dòng)化水平已經(jīng)成為了我國一個(gè)重要的社會(huì)問題和民生問題。

一、農(nóng)村配電自動(dòng)化建設(shè)的前提條件

在農(nóng)村配電自動(dòng)化建設(shè)的過程中，要根據(jù)農(nóng)村實(shí)際整體規(guī)劃情況，分析現(xiàn)有的供電水平和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，做好方案的設(shè)計(jì)和設(shè)備類型的選擇。首先要對(duì)以下兩個(gè)條件進(jìn)行檢查和滿足：一是要具有環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)以及不將控制的結(jié)果反饋回來影響當(dāng)前控制的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)，通訊系統(tǒng)必須要滿足配電自動(dòng)化運(yùn)行的條件。二是具有配電線路終端模塊，具有相對(duì)比較可靠的各種終端交換信息的模塊。但是，在農(nóng)村地區(qū)，還要符合以下幾個(gè)特殊條件：

對(duì)于調(diào)度配電自動(dòng)化系統(tǒng)，必須是通過了測試驗(yàn)收使用的系統(tǒng)，而且有著長期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。一些縣城是不宜獨(dú)立建設(shè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的，主要是因?yàn)橛行┛h城本身就沒有建設(shè)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。雖然配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的SCADA功能與調(diào)度自動(dòng)化中的SCADA運(yùn)行功能基本上相似，但是沒有調(diào)度SCADA的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，獨(dú)立建設(shè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)是難以運(yùn)行的。

技術(shù)人員的缺乏也是制約農(nóng)村配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的一個(gè)瓶頸，特別是在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)的處理能力日益增強(qiáng)，配電網(wǎng)自動(dòng)化所需的硬件和軟件更新較快，對(duì)技術(shù)人員的要求很高。調(diào)度自動(dòng)化以及配電自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集、處理、查詢、存儲(chǔ)以及顯示基本都是一致的，可以實(shí)現(xiàn)將調(diào)度以及配電和電量的計(jì)費(fèi)等統(tǒng)一在軟件平臺(tái)上。將兩者有機(jī)結(jié)合能顯著降低工程的投資造價(jià)，方便以后的運(yùn)行維護(hù)。因此，在新建或者改建的項(xiàng)目中，要考慮對(duì)配電自動(dòng)化的需求，考慮進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)。

在設(shè)計(jì)的過程中，一般要根據(jù)用電量的需求優(yōu)先在城鎮(zhèn)以及負(fù)荷相對(duì)比較大的地區(qū)以及對(duì)供電系統(tǒng)可靠性要求比較高的地區(qū)進(jìn)行建設(shè)，同時(shí)還要在考察當(dāng)?shù)氐呐潆娮詣?dòng)化實(shí)施條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行供電區(qū)域配電自動(dòng)化的設(shè)計(jì)。

農(nóng)村的配電自動(dòng)化系統(tǒng)要分開步驟進(jìn)行建設(shè)，首先，要針對(duì)配電自動(dòng)化的基本功能進(jìn)行建設(shè)，也就是要對(duì)配電的SCADA以及配電線路的自動(dòng)化進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且還要確保通信條件滿足要求，才能有效提高配電網(wǎng)供電的可靠性。其次，還要在具備條件的情況下做好圖紙資料、地理信息系統(tǒng)、線損的管理，只有這樣才能提高配電管理的自動(dòng)化水平。

對(duì)于故障集中快速處理的要求。配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行中發(fā)生了故障，要具備快速處理的能力，盡快恢復(fù)區(qū)域供電。農(nóng)村電網(wǎng)因?yàn)榉植驾^廣，若采用人工排查有一定的難度，因此，處理工作主要是由配電站以及配電的終端相互配合來完成，配電終端主要是完成檢測，并且進(jìn)行信息的發(fā)送和接受，配電站則需要進(jìn)行全局考慮，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的定位，并且要進(jìn)行故障的隔離和供電系統(tǒng)的恢復(fù)。

二、配電的自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在農(nóng)村配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)過程中，對(duì)于新建的或者改造的縣級(jí)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，除了要滿足配電自動(dòng)化功能的需求外，還得考慮滿足調(diào)度自動(dòng)化的需要，選擇能實(shí)現(xiàn)配電調(diào)度自動(dòng)化和配電自動(dòng)化一體化的配電站系統(tǒng)。已經(jīng)建好的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)雖然滿足了當(dāng)?shù)赜秒娏康男枰遣⒉痪邆渑潆娮詣?dòng)化系統(tǒng)的功能，這時(shí)就可以考慮單獨(dú)建一套配電自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)與配電自動(dòng)化系統(tǒng)的一體化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。對(duì)于一些還沒有建立調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的地方，暫時(shí)不宜建立配電自動(dòng)化系統(tǒng)，因此，在系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模上主要有兩個(gè)模式：一種是分立模式，一種是一體化模式。

根據(jù)實(shí)際情況，主站的配電可以下設(shè)一定數(shù)量的配電子站，縣級(jí)主站的配電自動(dòng)化系統(tǒng)一般設(shè)置在現(xiàn)場供電局的內(nèi)部，完成配電網(wǎng)的監(jiān)視以及管理工作，主站的服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)采取的應(yīng)該是冗余配置，但是在經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的地方可以采取單服務(wù)器或者單網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置，以減少投資。子站多用于某一個(gè)特定范圍內(nèi)的配電網(wǎng)絡(luò)管理，一站設(shè)置在變電站的內(nèi)部。配電自動(dòng)化系統(tǒng)所采取的硬件以及軟件應(yīng)能滿足系統(tǒng)要求，經(jīng)濟(jì)許可的條件下盡可能選擇中高檔的服務(wù)器，操作系統(tǒng)可以選擇比較常見的windows系統(tǒng)。

三、農(nóng)村配電系統(tǒng)的自動(dòng)化控制方式

農(nóng)村的電網(wǎng)電纜線路以及架空線路往往都是環(huán)網(wǎng)狀或是輻射狀，可以采用多種多樣的方式進(jìn)行故障的診斷、定位和自動(dòng)隔離等，對(duì)于方式的選擇主要取決于配電自動(dòng)化裝置本身的技術(shù)特點(diǎn)，還有整體的方案，一般主要有集中智能與分散智能兩種形式。對(duì)于分散智能，主要是以通訊系統(tǒng)之間的整定值配合方式實(shí)現(xiàn)，在不依賴主控制中心以及通訊系統(tǒng)的條件下自動(dòng)判斷并且可以對(duì)故障進(jìn)行隔離。

1.常用交流高壓自動(dòng)重合器的控制方式

這種控制方式主要采取開關(guān)與開斷短路電流能力相對(duì)比較強(qiáng)的交流高壓自動(dòng)重合器，通過交流高壓自動(dòng)重合器以計(jì)算機(jī)的時(shí)序關(guān)系為依據(jù)來設(shè)計(jì)外部定時(shí)機(jī)構(gòu)，以滿足計(jì)算機(jī)的時(shí)序要求來對(duì)本地的故障隔離以及恢復(fù)進(jìn)行控制。通過這種組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自動(dòng)化控制，主要是為了避免某一個(gè)地方出現(xiàn)故障后，導(dǎo)致線路出現(xiàn)停電，從而采用交流高壓自動(dòng)化重啟器來切斷故障電流，實(shí)現(xiàn)故障本地隔離。而且采用交流高壓自動(dòng)重合器組網(wǎng)的方式來實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的自動(dòng)化控制能在一定程度上減少自動(dòng)開關(guān)的工作次數(shù)，而且還不需要通訊手段。但這種方式還是存在一定的缺點(diǎn)：在環(huán)路上出現(xiàn)的分段越多，交流高壓自動(dòng)重合器之間的保護(hù)就越難以配合。為了確保保護(hù)裝置的功能，變電站的主要出線斷路器是最后的限時(shí)速斷保護(hù)，分段的交流高壓自動(dòng)重合器越多，其出現(xiàn)的開關(guān)時(shí)限速斷保護(hù)延時(shí)就會(huì)越長，這樣對(duì)配電系統(tǒng)的影響也會(huì)越大。

2.智能化交流高壓自動(dòng)重合器的控制方式

典型的配電網(wǎng)手拉手環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)配電線路自動(dòng)化的基礎(chǔ)性結(jié)構(gòu)，如圖1所示，在開關(guān)S5處于常開狀態(tài)的時(shí)候，由變電站A和變電站B分別實(shí)現(xiàn)供電。當(dāng)在開關(guān)S1和開關(guān)S2的部分發(fā)現(xiàn)故障的時(shí)候，線路的出口保護(hù)就會(huì)使B1進(jìn)行動(dòng)作，這樣就會(huì)將出現(xiàn)故障的線路進(jìn)行隔離，傳統(tǒng)的故障隔離方式主要是通過交流自動(dòng)重合器以及分段開關(guān)進(jìn)行配合來實(shí)現(xiàn)故障的隔離，恢復(fù)供電也是采用同樣的方式。這種多次的重合對(duì)配電系統(tǒng)中的設(shè)備和線路系統(tǒng)本身提出了更高的要求，甚至是不能接受的。為了實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)越的配電線路自動(dòng)化建設(shè)，這就需要引入智能化的配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)，將帶有GPRS功能的通信設(shè)置和帶有繼電保護(hù)功能的裝置引入到智能化交流高壓自動(dòng)重合器的設(shè)計(jì)中，這樣就使得在配電系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時(shí)能夠避免多次沖擊的影響，當(dāng)上下級(jí)之間的短路電流進(jìn)行配合時(shí)還可以選擇階段性的配合方式。

3.集中智能化的控制方式

集中智能化的控制方式主要是通過主電站和子電站的控制系統(tǒng)、控制終端以及通信系統(tǒng)之間相互作用、相互配合的一種控制方式。集中智能化的控制方式作用原理主要是利用終端設(shè)備檢測故障信號(hào)和開關(guān)情況，按照配電調(diào)度系統(tǒng)中預(yù)先進(jìn)行設(shè)置的電網(wǎng)拓?fù)浞治雠袛喑龀霈F(xiàn)故障的區(qū)域，經(jīng)過遠(yuǎn)處的操作來實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域的分離和供電恢復(fù)的控制。從一定程度上來講，智能機(jī)的控制方式是配電自動(dòng)化的最優(yōu)化實(shí)現(xiàn)方案。

當(dāng)然，這三種方式集中代表了配電自動(dòng)化控制的三個(gè)重要發(fā)展階段。從自動(dòng)化的程度上來講，這三種方式的自動(dòng)化程度是逐漸加強(qiáng)的。由于傳統(tǒng)的方式對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化程度要求不高，并且由于普及的時(shí)間相對(duì)比較長，在長時(shí)間使用過程中所積累的經(jīng)驗(yàn)比較多，所使用的資金也比較少，其應(yīng)用是相對(duì)比較普遍的。具體應(yīng)該使用什么樣的操作方式還是要依靠項(xiàng)目本身的要求和實(shí)際情況來進(jìn)行確定。

四、結(jié)束語

農(nóng)村配電自動(dòng)化的建設(shè)是一項(xiàng)艱巨的工作，只有了解當(dāng)前農(nóng)村配電自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀和農(nóng)村配電網(wǎng)的特點(diǎn)，才能選擇滿足自身?xiàng)l件的配電自動(dòng)化控制方式。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)村配電自動(dòng)化的控制方式會(huì)越來越先進(jìn)，只要不斷摸索和敢于創(chuàng)新就能更加推動(dòng)我國農(nóng)村配電自動(dòng)化建設(shè)的發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：劉輝）