農配網規劃需求統籌與方案智能設計

國網合肥供電公司發策部 陳 晨 王 翔 彭 茁 李勇濤

針對農配網運行現狀以及規劃設計過程中存在的問題，利用互聯網思維和大數據技術，開展跨專業數據融合，并基于空間位置實現數據疊加與可視化展示，建成能夠支撐農配網智慧規劃設計的電網數字化地圖服務，基于電網數字化地圖服務開展農配網現狀問題自動分析與原因診斷、需求統籌、規劃項目與設計方案自動生成，將農配網規劃設計延伸至低壓“到相到戶”，系統解決農配網發展問題和難點。

隨著新農村建設的腳步日益加快，農村用電需求越來越大，農村配電網規模不斷加大，對農配網供電安全和供電質量的要求也就越來越高。從現階段實際情況來看，農配網整體技術水平相對偏低，主要有：農配網結構與布局不科學，如線路分布不合理、運行負荷太大、設備故障頻繁；變壓器容量與需求不匹配，造成負荷和線損過大；三相負荷平衡問題，使得電壓下降、變壓器過熱、線損上漲；線路超負荷運行，使農配網無功運行功率提升，造成高次諧波出現。農配網工程管理缺乏有效技術支撐手段，電網現狀和發展需求摸排缺少觸角，電網問題診斷仍采用傳統的簡單計算和經驗分析，項目可研/設計缺乏可視化的電力廊道系統支撐。

農配網在規劃設計管理方面也存在很多不足之處，規劃引領作用未能有效發揮，存在需求收集不全面，需求響應不及時、措施分析不系統、目標網架不可控現象。規劃項目存在“頭痛醫頭、腳痛醫腳”、規劃計劃兩條線、項目重復建設、投資效率不高等問題。

在當前市縣一體和“放管服”改革不斷深化的背景下，為了解決農配網發展問題和難點，逐步提升農配網發展管理水平，補齊短板，不斷促進公司配網高質量發展，需要開展農配網現狀問題診斷、需求統籌與項目方案智能設計。

1 建設方案

1.1 業務原理

針對農配網運行現狀以及規劃設計過程中存在的問題，利用互聯網思維和大數據技術，開展跨專業數據融合，并基于空間位置實現數據疊加與可視化展示，建成能夠支撐農配網智慧規劃設計的電網數字化地圖服務，基于電網數字化地圖服務開展農配網現狀問題自動分析與原因診斷、需求統籌、規劃項目與設計自動生成，將農配網規劃設計延伸至低壓“到相到戶”，系統解決農配網發展問題和難點，業務原理如圖1所示。

圖1 農配網規劃設計業務原理架構圖

具體內容如下：

（1）針對農網運行情況不清楚、需求收集不全面、需求響應不及時、現狀問題診斷來源供電所人員經驗等問題，通過融合已經建成的采集、感知和網省公司推廣系統數據，源頭診斷農配網現狀問題與原因。

（2）針對農網項目存在“頭痛醫頭、腳痛醫腳”、規劃計劃兩條線、項目（基建、技改、大修）重復立項、投資效率不高等問題，建立需求閉環管理機制，針對區域內待解決需求及需求影響范圍，自動開展需求去重和需求統籌工作，建立需求與規劃項目的映射規則，自動生成規劃項目。

（3）將《配電網規劃設計技術導則》中的具體標準要求演變成系統算法，自動生成設計方案，規避農配網規劃設計方案不科學、標準規范執行不到位等情況，從源頭解決配變容量與需求不匹配、變壓器落點及線路分布不合理、三相到戶不平衡及臺區線路損耗高等問題。

1.2 技術路線

（1）開展跨專業數據融合，基于空間位置實現數據疊加與可視化

充分利用PMS、營銷、GIS、SCADA、用電信息采集系統、同期線損系統數據，融合覆蓋高/中/低壓全業務的電力設備、電氣聯絡、電網運行、工程項目、電力客戶、電網損耗等相關數據，并在城市空間數據下基于位置信息進行重構，建成能夠支撐農配網智慧規劃設計的電網數字化地圖服務。

（2）現狀問題診斷與原因分析

基于電網數字化地圖服務中的低壓圖模、運行數據以及同期線損率，根據地區用能特征和經濟情況，差異配置診判依據，開展10kV線路重過載、配變重過載、高線損臺區、低電壓等電網現狀問題診斷，建立現狀問題原因分析模型，找出接入負荷大、三相不平衡、無功補償、線徑細、供電半徑過長、臺區布局偏移負荷中心點等原因，形成農配網規劃問題庫。

（3）基礎信息采集與完善

目前，大部分供電企業的低壓線路設備臺賬及其物理聯絡數據質量相對較差，更沒有“到相”的用戶和表計信息。針對電網低壓數據不完善，無法基于系統直接開展問題診斷的情況，首先需要開展基礎信息采集。基礎信息采集工作主要是通過移動端掃碼識別、自動定位、路徑繪制等技術手段，實現低壓圖模數據的便捷采集，促進存量低壓數據完善與增量數據管控，支撐農配網運行現狀問題診斷與原因分析，具體內容包括：通過GPS定位技術快速獲取電力設施的位置和坐標等數據，維護設備名稱、運行編號、型號、布置方式等設備臺賬信息，現場采集后實時回傳；通過智能掃碼識別技術以及定位技術快速識別和完善表箱、表計和到相用戶等信息；通過移動GIS實現低壓主線、支線和接戶線路繪制，維護線徑、線型、絕緣、投運年份、截面等線路信息。

（4）需求統籌與項目生成

一方面利用系統將診斷出的問題自動轉化成農配網規劃問題需求；另一方面，利用移動互聯網技術手段，實現潛在客戶等發展規劃類需求收集和現場發現問題需求的補充收集。基于電網數字化地圖服務實現市場、運行、網架、設備各類農配網需求上圖，支撐規劃對多元需求的獲得與統籌。

基于變電站、中壓線路、臺區三級設備，建立需求與規劃項目的映射規則，自動統籌生成中壓線路切改、中壓線路新建、臺區新建、臺區改造、臺區分臺共5類項目，形成項目儲備庫。規劃設計人員也可以手動統籌需求，生成儲備項目。儲備項目以變電站、中壓線路、臺區三級設備樹形式展示，同時基于電網數字化地圖可視化展示。

（5）規劃方案自動設計

利用大數據相關技術和GIS技術，基于電網數字化地圖服務智能輔助中壓線路切改、中壓線路新建、臺區新建、臺區改造、臺區分臺等類型項目方案設計，具體內容包括：

①臺區新建類項目。針對區域性低壓用戶新建的需求（一般為新農村建設）項目，自動開展臺區新建方案自動設計，包括臺區負荷預測、變壓器數量與容量計算、變壓器位置落點、低壓三相入戶計算、中壓線路路徑規劃與工程造價估算。

②臺區分臺項目。針對供電半徑過長、臺區接入負荷大或者其他組合打包問題的項目，開展臺區分臺方案自動設計，包括臺區負荷預測、變壓器數量與容量計算、變壓器位置落點、低壓三相入戶計算、中壓線路路徑規劃與工程造價估算。

③臺區改造項目。針對臺區接入負荷大、高損或老舊設備且不需要分臺的項目，開展方案自動設計，包括臺區負荷預測、變壓器容量計算、變壓器位置落點、低壓三相入戶計算、中壓線路路徑規劃與工程造價估算。

④中壓線路切改項目。針對線路重過載需求項目，開展中壓線路切改方案自動設計，包括切改負荷計算、中壓電源點獲取、切改點計算、中壓線路路徑規劃及工程造價估算。

⑤中壓線路新建項目。針對新增負荷需求或變電站同期配套需求項目，開展中壓線路新建方案自動設計，包括上級變電站可用間隔計算、中壓線路聯絡點計算、中壓線路路徑規劃及工程造價估算。

結論：本文描述了利用大數據和GIS技術輔助供電企業開展農配網需求統籌和智慧規劃設計，降低基層農配網需求摸排難度，使得規劃部門掌握的需求更完整和有效，提高了項目規劃設計和建設水平，讓農配網結構和設備運行更合理，降低線路和設備損耗。

通過本項目建設，保障了農配網用電安全，提升農村配電網運行可靠性，降低故障發生頻率，提升電網運營效率；提高電網經濟運行水平，帶動“兩網”高質量高效率建設發展，為新農村建設提供更強力高質量用電保障。