配電自動化技術在農村電網建設中的應用研究

劉小全（1975.11-），男，漢族，廣東潮州，本科，供用電工程師。

摘要：本文評估了配電自動化技術在農村電網建設中的應用效果，并研究其對電網效率、負荷管理、安全性、可靠性和可再生能源接入的影響，通過文獻研究和實地調研，收集了相關數據和實際運行情況。根據分析結果顯示，配電自動化技術在農村電網建設方面具有重要的應用前景。該技術提高了電網效率，通過智能監控和遠程控制優化了電力資源的分配和調度；實現了智能負荷管理，根據實時需求靈活調整，降低峰值負荷和用電浪費；提升了安全性與可靠性，并推動可再生能源的接入。積極推廣和應用配電自動化技術，為提升農村電力供應質量和效率、推動農村電力發展的可持續性提供了有效手段。

關鍵詞：配電自動化技術；農村電網；應用

一、引言

農村電網建設面臨電力供應可靠性、電能質量穩定性和電網管理效率等挑戰，而配電自動化技術作為解決方案被廣泛應用于農村電網建設和改造。基于先進的傳感器、通信、控制和信息技術，該技術實現了電力系統監測、故障診斷、遠程控制和優化管理，通過集中控制、自動調節和智能運行，顯著提高了電網的可靠性、響應速度和經濟性。然而，在農村電網建設領域，該技術的研究和實踐仍相對有限。因此，本研究旨在探索配電自動化技術在農村電網建設中的應用，并評估其在提高電網可靠性、減少停電時間和改善電能質量方面的效果。

二、配電自動化技術的定義及原理

配電自動化技術是指將現代化的自動化控制技術、信息處理技術和通信技術應用于配電系統中，實現對配電網系統的監控、保護、自愈、調度、控制和分析等全過程的自動化。該技術通過應用數字化技術、智能技術和傳感器技術對配電系統進行智能化改造，以實現配電系統的自主管理、自適應控制和智能化運行，提高了配電系統運行的可靠性和安全性。配電自動化技術的基本原理是利用現代信息和通信技術，將配電系統中各種設備的測量、控制和保護接口以數字化方式實現，并挖掘高質量數據，集成多種信息傳遞通道，建立輸配電系統的綜合、高效管理平臺，以最大程度地減少操作人員的人為干預，實現高效運行和精細管理。

三、配電自動化技術在農村電網建設中的應用

（一）配電網監測與控制

1.數據采集

首先需要對配電網的各種數據進行采集，包括電氣量和非電氣量。電氣量包括電流、電壓、功率因數、有功功率、無功功率等，非電氣量包括溫度、濕度、壓力等。這些數據可以通過各種傳感器和儀表進行測量和采集。

2.數據傳輸

采集到的數據需要傳輸到控制中心，可以采用有線或無線通信方式進行傳輸，可以采用Zigbee、WiFi、4G/5G等無線通信技術進行數據傳輸。

3.數據處理和分析

控制中心接收到數據后，需要對數據進行處理和分析。數據處理主要包括對數據的濾波、去噪、標準化等操作，以便更好地提取有用的信息。數據分析主要是對采集到的數據進行分析，以便更好地了解配電網的運行狀態，及時發現和預測可能出現的問題。

4.遠程控制

控制中心可以通過遠程控制實現對配電網設備的操作。例如，可以通過遠程控制開關設備的合閘和分閘，實現對配電網的負荷管理和故障隔離。

5.本地控制

本地控制是指對配電網設備的就地控制。當遠程控制出現故障或無法正常工作時，本地控制可以作為備用控制方式。本地控制可以通過就地控制器實現對配電網設備的控制。

（二）故障診斷與恢復

通過安裝在變電站、配電線路和終端設備上的傳感器，實時采集電壓、電流、功率等電氣參數數據。這些數據可以通過有線或無線通信方式傳輸到監控中心。對采集到的數據進行濾波、去噪和歸一化處理，以便后續的故障診斷分析。根據處理后的數據，運用各種故障診斷算法（如小波變換、神經網絡、支持向量機等）對電網進行實時監測，判斷是否存在故障。當檢測到異常時，自動觸發故障診斷程序。通過對故障特征進行分析，確定故障發生的區域和具體位置。常用的故障定位方法有行波法、阻抗法、測距法等。根據故障類型和嚴重程度，采取相應的措施進行故障恢復。常見的故障恢復方法有重合閘、旁路切換、負荷轉移等。對故障處理過程進行評估，分析故障原因，提出改進措施，以提高電網的運行可靠性。

當第4秒時，電壓下降到7V，電流上升到1.2A，功率增加到0.84kW，系統處于異常狀態。經過故障診斷，發現故障發生在第4秒至第6秒之間，采取相應的故障恢復措施，如重合閘、旁路切換等，對故障處理過程進行評估，分析故障原因，提出改進措施。

（三）能源管理與優化

配電自動化系統可以實時監測農村電網的運行狀態，包括電壓、電流、功率因數等參數，為能源管理提供準確的數據支持。通過對歷史負荷數據的分析，采用統計學方法（如時間序列分析、回歸分析等）建立負荷預測模型，預測未來一段時間內的負荷需求。根據實時監測數據和負荷預測結果，配電自動化系統可以自動調整變壓器分接頭位置、無功補償設備投切等，實現電網的優化運行。

通過實時監測電壓和無功功率，配電自動化系統可以自動調整無功補償設備的投切，實現電壓無功優化。具體計算公式如下：

Q=VItanφ

其中，Q為無功功率，V為電壓幅值，I為電流幅值，φ為電壓與電流之間的相位差。

通過實時監測線路的電流和電壓，配電自動化系統可以計算線路的損耗，并根據實際情況調整變壓器分接頭位置，降低線損。具體計算公式如下：

Ploss=I2R

其中，Ploss為線損功率，I為電流幅值，R為線路電阻。

通過對電力市場信息的實時獲取，配電自動化系統可以實現對發電機組的經濟調度，降低發電成本。具體計算公式如下：

Cost=P（f1+f2）

其中，Cost為發電成本，P為發電量，f1為發電成本系數，f2為環境成本系數。

四、配電自動化技術在農村電網建設中的經濟與社會效益分析

（一）經濟效益分析

1.投資成本與效益評估

配電自動化技術在農村電網建設中的經濟效益可以通過投資成本與效益評估來進行分析。

（1）投資成本評估。配電自動化技術所需的設備包括智能電表、遠程監控系統、通信設備等，需要評估這些設備的購置成本以及將這些設備整合到一個自動化系統中所需的工程和人工成本。為了使技術能夠有效運行，還需要培訓工作人員和對系統進行定期維護等，這些成本也需要考慮進去。

（2）效益評估。配電自動化技術可以通過監測和控制實現精細化的能源管理，以降低能源消耗；可以通過具體數據的對比來評估實際能源節約量；可以實時監測電網狀態，快速檢測故障并迅速恢復供電，從而減少停電時間和損失；可以根據歷史數據對比來評估故障檢測與恢復的效果；可以實現對電網的遠程監控和管理，減少人力資源成本，并提高運維效率；可以通過工作人員工時的對比來評估效益。

（3）成本與效益對比。將投資成本與效益進行對比，分析回收期、投資回報率等指標，評估配電自動化技術在農村電網建設中的經濟效益。通過對不同指標的計算和比較，可以評估投資成本與效益之間的平衡關系。

2.運行成本降低與節能效果評估

當評估配電自動化技術在農村電網建設中的經濟效益時，運行成本降低和節能效果是兩個重要的方面。

（1）運行成本降低評估。配電自動化技術可以提高電網的運行效率和管理水平，降低運行成本；可以減少對現場人員的依賴，降低人力資源成本；可以通過對比部署自動化技術前后所需的人員工時和工資支出來評估節約的人工成本；可以提高設備的利用率和維護效率，降低物料消耗和維護成本；可以通過對比維護費用和物料消耗量來評估節約的物料成本；能夠實現實時數據采集、監控和控制，提高電網的運行效率和響應速度；可以通過評估供電可靠性指標，如供電中斷次數、供電中斷時間等，改善評估系統的運行效率。

（2）節能效果評估。配電自動化技術可以通過精細化的能源管理和控制實現節能效果；能夠實時監測電網狀態和負荷需求，進行智能調控和優化，從而降低能源消耗；可以通過對比自動化系統應用前后的用電量來評估節能效果；能夠提高電力設備的利用率和效率，減少能源浪費；可以通過對比設備運行效率指標，如變壓器的負載率、線損率等來評估能效的提升。

（二）社會效益分析

1.供電可靠性與質量改善評估

在配電自動化技術在農村電網建設中的社會效益分析中，供電可靠性與質量的改善是關鍵的評估指標。

（1）供電可靠性改善評估。配電自動化技術提高了電網可靠性和穩定性，減少供電中斷；可以通過比較應用前后的中斷次數和持續時間來評估改善情況；可以實時監測電網狀態，快速識別故障并采取措施進行隔離和恢復，減少中斷次數；可以通過比較中斷時間來評估改善情況；可以迅速定位和修復故障，減少中斷持續時間，提高供電連續性和可用性；可以通過比較故障恢復時間來評估改善情況。

（2）供電質量改善評估。配電自動化技術能夠優化電網運行，提高供電質量，減少電壓波動、諧波等問題；可以通過監測電壓波動和穩定性改善供電質量，并實時調控和優化電壓以滿足標準要求；可以監測諧波含量和總諧波失真率以改善供電質量，并檢測和抑制諧波，減少對設備的影響；可以全面監測和管理電能，提供高質量供電；可以評估供電質量改善通過參數，如功率因數、頻率等；可以提高電網供電質量，減少電壓波動和諧波問題。

2.農村電能消納能力提升評估

配電自動化技術在農村電網建設中的應用不僅能夠提高經濟效益，還會帶來多項社會效益，例如提升農村電能消納能力。通過智能化改造，該技術提高了電網穩定性和運行效率，避免人為干擾導致的故障，減少對人工維護的依賴，提升了電網穩定性。同時，通過數據分析和處理，可以快速反饋電網運行狀況，及時解決故障，從而提升電能消納能力。此外，改善農村電力供應對村民生活有顯著影響，尤其針對缺乏電力資源的地區，提升電力供應能力將促進農村產業發展，提高居民的收入和生活水平。

五、結束語

配電自動化技術的應用可以提高農村電網穩定性和可靠性，智能化運行、便捷操作使電網適應各種狀況，確保農村居民安全用電。此技術可降低運行成本、減少維護和管理成本，通過數據分析實現精細化運維，提高電網運行效率，助力可持續發展。該技術的應用還能夠改善農村居民生產和生活水平，以滿足實際生活需求、支持產業發展，促進經濟增長和良性互動。綜上所述，配電自動化技術具有廣闊前景，今后的農村電網建設應加快對該技術的推行，促進農村社會的良性發展。

作者單位：劉小全 廣東電網有限責任公司潮州供電局

參" 考" 文" 獻

[1]徐金明.配電自動化技術在農村智能電網中的應用分析[J].鄉村科技，2017（13）：87-88.

[2]廖治強. 配電自動化技術在農村配電網中的應用分析[J]. 福建質量管理，2020（15）：297.

[3]金超.配電自動化技術在農村智能電網中的應用研究[J].電腦樂園，2020（9）：65.

[4]賴喆，馮超，曾健.電氣工程及其自動化在新農村配電網建設中的應用研究[J].今日自動化，2023（1）：116-119.

[5]姜堅.配電自動化技術在農村智能電網中的應用研究[J].輕松學電腦，2020（19）：195.

[6]徐家圣.配電自動化技術在農村智能電網中的應用分析[J].商業故事，2021（7）：144-145.

[7]路長寶.配電自動化技術在農村智能電網中的應用分析[J].電力系統裝備，2020（7）：92-93.

[8]唐易民，白洪山.配電網自動化技術在農村電力系統中的應用——評《配電自動化運維技術》[J].機械設計，2020（10）：11.