農(nóng)村智能化電網(wǎng)發(fā)展研究

[摘要]鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的提出，讓農(nóng)村獲得了更好的發(fā)展資源。但農(nóng)村仍存在許多的問(wèn)題和缺陷。農(nóng)村電網(wǎng)就存在安全性與穩(wěn)定性不高，負(fù)載控制效率較低等問(wèn)題。推進(jìn)農(nóng)村電網(wǎng)的智能化可以增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性與可靠性，提高電力調(diào)度與控制能力。建設(shè)智能化的農(nóng)村電網(wǎng)，對(duì)于推進(jìn)農(nóng)村電網(wǎng)的建設(shè)，提高人民的生活水平，促進(jìn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施都有著積極的意義。

[關(guān)鍵詞]農(nóng)村電網(wǎng);智能化;配電技術(shù)

[中圖分類號(hào)]TM76

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

農(nóng)村是中國(guó)社會(huì)的最基層，是國(guó)家的戰(zhàn)略后方。隨著中國(guó)社會(huì)的發(fā)展，國(guó)家逐漸重視農(nóng)村地區(qū)的發(fā)展。鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的提出，讓農(nóng)村獲得更多的發(fā)展資源。但農(nóng)村地區(qū)人民對(duì)于電網(wǎng)高穩(wěn)定性與可靠性的需求與目前農(nóng)村電網(wǎng)可靠性、穩(wěn)定性較差的情況形成一對(duì)矛盾。目前的農(nóng)村電網(wǎng)以及電力調(diào)度方式已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)農(nóng)村發(fā)展的現(xiàn)狀，也無(wú)法滿足農(nóng)村人民的需求。將農(nóng)村電網(wǎng)進(jìn)行智能化建設(shè)，替代傳統(tǒng)的農(nóng)村電網(wǎng)模式，提高農(nóng)村電網(wǎng)的性能指標(biāo)，是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。農(nóng)村電網(wǎng)是中國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)的末尾節(jié)點(diǎn)也是范圍最廣的節(jié)點(diǎn)，建設(shè)智能的農(nóng)村電網(wǎng)具有積極的發(fā)展意義。

1農(nóng)村傳統(tǒng)電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

因?yàn)橹袊?guó)農(nóng)村地區(qū)面積大，涉及人口多，所以農(nóng)業(yè)農(nóng)村問(wèn)題是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的根本問(wèn)題，提高農(nóng)村地區(qū)人民的生活水平水平是發(fā)展的重中之重。隨著技術(shù)的發(fā)展與政策對(duì)農(nóng)村的扶持，農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，農(nóng)村電網(wǎng)已經(jīng)可以覆蓋每一個(gè)村莊的每一戶家庭;電網(wǎng)可靠性與安全性差的短板在逐漸彌補(bǔ)，農(nóng)村地區(qū)人民的用電質(zhì)量也逐步提升。然而農(nóng)村電網(wǎng)的發(fā)展仍然無(wú)法滿足人民群眾的需求。農(nóng)村電網(wǎng)的可靠性、穩(wěn)定性以及農(nóng)村電網(wǎng)的智能化檢測(cè)控制、電力調(diào)度能力仍較低。農(nóng)村的配電網(wǎng)絡(luò)還存在如檢修維護(hù)不到位等基礎(chǔ)性缺陷，這些問(wèn)題使得農(nóng)村電網(wǎng)的發(fā)展受到制約。

1.1農(nóng)村電網(wǎng)運(yùn)行可靠性較差

農(nóng)村地區(qū)村落分散，一個(gè)村莊的電網(wǎng)規(guī)模較小，且農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)的投入資金有限，電網(wǎng)檢修維護(hù)人員數(shù)量不足。因此農(nóng)村電網(wǎng)檢修與維護(hù)頻率較低。雖然許多農(nóng)村完成了電網(wǎng)的升級(jí)改造，電網(wǎng)的架設(shè)水平也得到了很大的提升。但隨著農(nóng)村生活用電量的增加，以及大型的農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械在農(nóng)村的普及，農(nóng)村用電的特點(diǎn)發(fā)生了變化。農(nóng)村的低壓電力網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出負(fù)載能力低、故障頻繁、電路穩(wěn)定性差等問(wèn)題。而電網(wǎng)的可靠性與穩(wěn)定性是電網(wǎng)能否提供高質(zhì)量電能的重要指標(biāo)。電網(wǎng)的穩(wěn)定性差，可靠性低，那么人民的用電質(zhì)量就是大打折扣。推進(jìn)農(nóng)村電網(wǎng)的智能化建設(shè)是提高電網(wǎng)可靠性的重要措施。

1.2農(nóng)村電網(wǎng)負(fù)載控制能力較低

因?yàn)橐恍┺r(nóng)村地理位置的特點(diǎn)以及生態(tài)環(huán)境的特點(diǎn)，導(dǎo)致農(nóng)村電網(wǎng)可維護(hù)性差，安全性低。負(fù)載管理控制系統(tǒng)是農(nóng)村電網(wǎng)獲取用戶用電信息，穩(wěn)定電力供應(yīng)的重要手段。目前多數(shù)農(nóng)村的電網(wǎng)負(fù)載管理系統(tǒng)利用率較低，使得供電部門無(wú)法準(zhǔn)確獲得用戶用電信息，從而對(duì)電網(wǎng)的供電工作造成不良影響。如何利用人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)信息技術(shù)的最新成果，準(zhǔn)確感知電網(wǎng)用電信息，增強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)的精準(zhǔn)控制和電力調(diào)度能力，是農(nóng)村電力網(wǎng)絡(luò)智能化建設(shè)必須思考的問(wèn)題。

2農(nóng)村智能化電網(wǎng)建設(shè)主要內(nèi)容

隨著城鄉(xiāng)一體化發(fā)展的推進(jìn)，農(nóng)村地區(qū)用電具有許多鮮明的特點(diǎn)，在此背景下的農(nóng)村用電需求也逐漸多樣。農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展也提高了對(duì)電能的要求，農(nóng)村地區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷逐漸增加。這些特點(diǎn)都要求我們對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)進(jìn)行智能化建設(shè)，只有利用自動(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展成果，不斷地提升農(nóng)村電網(wǎng)設(shè)施的整體水平，不斷研發(fā)完善適應(yīng)農(nóng)村特點(diǎn)的電網(wǎng)智能化技術(shù)，才能提高電網(wǎng)的智能化水平。

2.1改善農(nóng)村電網(wǎng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

智能化農(nóng)村電網(wǎng)應(yīng)該是安全可靠、精準(zhǔn)可控的電網(wǎng)。在建設(shè)智能電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)該因地制宜，根據(jù)各地實(shí)際情況與用電需求建設(shè)農(nóng)村智能化電網(wǎng)。探索農(nóng)村地區(qū)使用的先進(jìn)供電模式是電網(wǎng)智能化建設(shè)的重要研究方向。研究農(nóng)村智能電網(wǎng)供電模式主要的考慮因素是電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、電力設(shè)備的接人以及電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在農(nóng)村智能化電網(wǎng)建設(shè)中，配電技術(shù)是其中重要的一環(huán)，而如何建設(shè)智能化的配電網(wǎng)絡(luò)則顯得至關(guān)重要。配電網(wǎng)絡(luò)的智能化能夠帶來(lái)相比普通配電網(wǎng)絡(luò)更高的安全性能，且能夠滿足用戶對(duì)于更高的電能質(zhì)量的需求。智能配電網(wǎng)絡(luò)可以直接與用戶進(jìn)行交互，用戶可以方便地獲取用電數(shù)據(jù)。配電網(wǎng)絡(luò)的智能化是農(nóng)村智能電網(wǎng)建設(shè)中技術(shù)含量較高的一部分，主要是因?yàn)榕潆娋W(wǎng)包含許多的用電節(jié)點(diǎn)，其組成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。因此，推進(jìn)農(nóng)村配電網(wǎng)的智能化，實(shí)現(xiàn)配電過(guò)程中的全數(shù)字化管理和監(jiān)控，是建設(shè)智能農(nóng)村電網(wǎng)的關(guān)鍵。同時(shí)，在建設(shè)智能化農(nóng)村電網(wǎng)時(shí)，還要考慮不同電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)控制，根據(jù)農(nóng)村電網(wǎng)智能化建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)制定具體可執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。為了保證電網(wǎng)建設(shè)的科學(xué)性，應(yīng)該對(duì)農(nóng)村供電體系進(jìn)行優(yōu)化。

2.2推動(dòng)智能電力設(shè)備的研發(fā)

能夠?qū)﹄娋W(wǎng)中的電力設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和操控是智能電網(wǎng)的重要特點(diǎn)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)中的變電設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)的觀測(cè)，應(yīng)該通過(guò)創(chuàng)新研發(fā)出更多適用于國(guó)內(nèi)各地實(shí)際情況的智能電力設(shè)備。通過(guò)應(yīng)用智能電力設(shè)施，可以提升農(nóng)村電網(wǎng)的智能化水平，能夠提升農(nóng)村電網(wǎng)的可維護(hù)性。通過(guò)智能的電力設(shè)備裝備進(jìn)行監(jiān)測(cè)與操控，可以保證電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行，提供高質(zhì)量的供電服務(wù)。

在農(nóng)村電網(wǎng)中，一個(gè)變電站就是一個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)電能輸入的源頭，而且變電站是對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)部分。農(nóng)村電網(wǎng)中智能變電站的建設(shè)是智能農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)的重要一環(huán)。在建設(shè)智能變電站時(shí)，為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電網(wǎng)中的電力設(shè)施進(jìn)行實(shí)時(shí)的觀測(cè)，就要建設(shè)通信系統(tǒng)，為智能設(shè)備提供通信服務(wù)。同時(shí)，還要重視對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作。穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是智能變電站進(jìn)行實(shí)時(shí)智能檢測(cè)監(jiān)控的基礎(chǔ)。

目前，中國(guó)農(nóng)村的配電臺(tái)區(qū)經(jīng)常疏于管理，且配電臺(tái)區(qū)的智能化程度低，需要人工操控等等，種種問(wèn)題都會(huì)對(duì)建設(shè)農(nóng)村電網(wǎng)智能化的進(jìn)程產(chǎn)生影響。在智能農(nóng)村電網(wǎng)的建設(shè)中來(lái)中，配備智能的配電臺(tái)區(qū)是促進(jìn)農(nóng)村智能電網(wǎng)建設(shè)的重要一環(huán)，也是提高供電質(zhì)量和供電服務(wù)的主要環(huán)節(jié)。所以，建設(shè)智能化的農(nóng)村電網(wǎng)，就要研發(fā)操控簡(jiǎn)單，智能化水平高，人機(jī)交互性好的智能配電臺(tái)區(qū)。

在配電網(wǎng)絡(luò)中，配電開(kāi)關(guān)是一類重要的電器，它的主要功能是控制電路連接與電路保護(hù)。可靠性更高，智能化程度更高的配電開(kāi)關(guān)，是提升電網(wǎng)安全性的重要途徑。因此，要通過(guò)創(chuàng)新實(shí)踐，努力研發(fā)更好的配電開(kāi)關(guān)。

2.3進(jìn)一步完善智能用電系統(tǒng)

由于農(nóng)村地區(qū)在一個(gè)村莊范圍內(nèi)的用電負(fù)荷比較集中，并且農(nóng)村電網(wǎng)的維護(hù)水平不高。而農(nóng)村的范圍較廣，所以農(nóng)村電網(wǎng)的智能化建設(shè)以及智能用電系統(tǒng)的建設(shè)需要根據(jù)農(nóng)村環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在農(nóng)村的智能電網(wǎng)建設(shè)中，要將信息技術(shù)融入到其中，并讓信息技術(shù)助力各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化建設(shè)。農(nóng)村電網(wǎng)的智能化建設(shè)要不斷完善智能用戶終端、智能電力設(shè)施與電網(wǎng)之間的融合。要完善用戶用電量計(jì)算機(jī)制，實(shí)現(xiàn)用戶用電量的信息化采集與電費(fèi)的信息化結(jié)算，完善遠(yuǎn)程線上購(gòu)電和線損智能檢測(cè)計(jì)算等功能。通過(guò)改進(jìn)服務(wù)平臺(tái)與服務(wù)水平，完善電網(wǎng)故障與險(xiǎn)情實(shí)時(shí)反饋機(jī)制，實(shí)現(xiàn)服務(wù)人員與用戶、用戶與維修人員之間快捷方便的溝通交流。

3農(nóng)村智能化電網(wǎng)建設(shè)的意義

智能電網(wǎng)的出現(xiàn)可以滿足用戶與供電部門的要求。智能電網(wǎng)可以提高網(wǎng)絡(luò)的可靠與安全性，同時(shí)可以提升對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)與操控能力。中國(guó)居民用量逐年提高并保持較高的增長(zhǎng)率，這與人民生活水平的提高密不可分。隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)的建設(shè)也在不斷進(jìn)行當(dāng)中。鄉(xiāng)村居民的用電方式與生活方式也與城市居民縮小了差距，這就對(duì)鄉(xiāng)村供電模式提出了新的更高的要求。

農(nóng)村智能化電網(wǎng)的建設(shè)，能夠有效促進(jìn)能源資源的優(yōu)化配置;保障電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性;提供多樣化、差異化的電力服務(wù);推動(dòng)國(guó)家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施。作為中國(guó)農(nóng)村地區(qū)重要的能源提供方式，智能農(nóng)村電網(wǎng)從設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)到建成運(yùn)營(yíng)都會(huì)為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源輸送配置、環(huán)境保護(hù)等方面帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

在電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方面，農(nóng)村智能電網(wǎng)的建設(shè)可以提高電網(wǎng)中電力設(shè)備利用率;提升電能輸送和配置效率;智能電網(wǎng)具有比普通電網(wǎng)更強(qiáng)的自愈能力，當(dāng)電網(wǎng)中有故障發(fā)生時(shí)，可以快速精確的識(shí)別出故障類型，排除故障，從而使電網(wǎng)可以在沒(méi)有人操控的情況下自行恢復(fù)到原狀態(tài);中國(guó)各地不同時(shí)間段的用電特性差異明顯，通過(guò)智能電網(wǎng)的智能化調(diào)度，可以實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰和調(diào)峰的功能，減少電網(wǎng)高峰時(shí)的負(fù)荷，降低線損;在用電客戶方面，智能化農(nóng)業(yè)電網(wǎng)的建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)電能使用方與提供方之間的互動(dòng)，使用戶可以享受更加方便快捷的用電服務(wù);提高電網(wǎng)終端的電能利用效率，減少電能的浪費(fèi);提升電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，提供高質(zhì)量的供電服務(wù);在節(jié)能與環(huán)境保護(hù)方面，農(nóng)業(yè)智能電網(wǎng)的建設(shè)可以提高能源利用率，降低線損，帶來(lái)節(jié)能的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益;促進(jìn)新型的清潔能源的開(kāi)發(fā)利用，帶來(lái)減排的實(shí)際生態(tài)效益;農(nóng)村用電具有一定的階段特性，如農(nóng)忙時(shí)比閑時(shí)用電量多，傍晚比白天用電量多等。通過(guò)智能農(nóng)村電網(wǎng)的調(diào)度，可以降低負(fù)荷峰谷差，降低火電機(jī)組的啟停次數(shù)，提高火電機(jī)組的使用效率，從而降低燃煤消耗與環(huán)境污染;在技術(shù)創(chuàng)新與人才培養(yǎng)方面，農(nóng)村智能電網(wǎng)的建設(shè)需要大量的電力建設(shè)專業(yè)人才，因此可以拉動(dòng)就業(yè);促進(jìn)電力方面人才的培養(yǎng);建設(shè)一個(gè)強(qiáng)大的智能農(nóng)村電網(wǎng)可以促進(jìn)電力技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，積累大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)理論的突破、技術(shù)的創(chuàng)新。

4總結(jié)

隨著電力科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展以及智能化的配電網(wǎng)絡(luò)研究的不斷突破，智能化農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)將會(huì)成為電力建設(shè)領(lǐng)域的高頻詞。從未來(lái)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)以及社會(huì)的發(fā)展走向看，農(nóng)村電網(wǎng)智能化建設(shè)將是一個(gè)不斷有新技術(shù)加入的應(yīng)用熱點(diǎn)。智能化農(nóng)網(wǎng)的建設(shè)及其完善能夠提高電能的利用率以及改變農(nóng)村電網(wǎng)可靠性差的用電環(huán)境。隨著智能化電力設(shè)施的使用以及強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)實(shí)力的增強(qiáng)，農(nóng)村電網(wǎng)的可維護(hù)性與可監(jiān)測(cè)性將大大提升。農(nóng)村智能化電網(wǎng)的建設(shè)一定會(huì)極大程度上促進(jìn)中國(guó)農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高農(nóng)村地區(qū)居民的生活水平。

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[收稿日期]2020-04-07

[基金項(xiàng)目]本論文受到八師石河子市工業(yè)及高新技術(shù)科技攻關(guān)與成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2018GY14）、兵團(tuán)中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才計(jì)劃項(xiàng)目-基于人工智能的電網(wǎng)智能調(diào)度（2018CB006）的資助。

[作者簡(jiǎn)介]朱銳（1970-），男，上海人，高級(jí)工程師。