配電網低壓設備管理現狀及發展趨勢探討

國網漢中供電公司 陳克濤

對于能源行業來說，陳舊的能源設備已經不能滿足電力不斷增長的需求，我國在配電網改造上投入了大量資金，通過配電網的發展改造，使得用電結構在城鄉產生了變化，配電網的設備效率也得到了大幅度提高。電力供應鏈的發展為城鄉居民提供了有保障的供電，但要保證電力供應的高效穩定運行，僅靠完善硬件是不夠的，還需要同步完善提高低壓配電網設備的正確控制水平尤為重要。

1 配電網低壓設備管理現狀

我國配電系統可分為高壓配電網（0.4kV 以上）和低壓配電網（0.4kV 及以下），低壓設備是指所有涉及低壓設備的電氣設備，包括干線、支線、戶內線、小功率線路、立桿設備、試驗箱、儀表等。我國對電子設備更加重視，不僅要利用區域內的信息，建立聯合，對設備進行有效管理，還要快速查找和索取有故障的產品和設備。但由于低能產品塔數多、指令復雜、肢體多、部件多，低能產品的管理難度較大。現有的配電系統中的大部分小功率設備已經被控制，控制系統只能由分布式電源系統分配電力，以及各站低能設備的分配、內容和管理。對特定設備進行管理，可以更方便地查找和查詢特定設備，并且不會影響兼容設備之間的關系。

綜上所述，與配電網中高壓設備的控制相比，低壓設備的控制水平相對滯后。因此，提高低能耗產品的控制和自動化水平，增加能源利用具有重要意義，電源產品的質量，滿足人們和生活的真正需要[1]。

1.1 配電網無功補償

對于城市用電線路，由于線路上配電線路較多，供電缺壓損耗變化較大，以及磁通轉和用戶的無功消耗，導致少電。如果非必要且必須付費，由于電力電纜和設備的電能損耗較大，所以必須提升增強配電的安全、經濟和可靠運行。隨著電力不斷發展，配電網用戶不斷增加，家庭設備負荷不斷增加，需求增多，所以配電網必須提升負荷和容量，導致用電在公變低壓側。城市配電網較低。極少數情況下，電力不良導致大線落在電力用戶的下側，在電力用戶用電高峰時，電力容量無法滿足客戶的用電需求，在用電高峰時段，用戶終端的電壓會低于國家標準，而在用電低谷時段，用戶終端的電壓會高于國家標準，這不僅造成電能的浪費，也影響用戶終端的使用壽命。

1.2 地理信息技術

地理信息技術是一種采集、存儲和綜合處理和分析空間數據的一種技術。由于電力系統線路長、設備電壓高、安全運行要求較高，而且電力系統一般規模大、發輸配電線路距離較長，所以地理信息技術得到了廣泛的應用，并取得了良好的效果。前期低壓配電系統的主要控制方式主要是手動控制，將低壓配電室數量劃分到不同的區域，然后維護人員再對每個區域的進行人為控制。每個維護人員要維護的設備數量非常多，而且設備種類也很復雜，不可能全程悉心照料周全，因此，在電力網絡系統中不能及時反饋設備故障的位置和問題，通過引入地理信息技術很好的解決了這一問題，大大提高了系統設備的運行效率和降低電力維護成本，并使得供電企業信息化建設過程中逐漸完善（如圖1、圖2所示）。

圖1 配電線路基礎數據采集

圖2 電力地理信息巡檢

2 配電網低壓設備管理發展趨勢

在高壓電網中廣泛運用了地理信息技術，所以在中低壓配電網中可以起到借鑒作用，因此采用地理信息技術對中低壓配電網進行更生升級和不斷完善。但是電子設備有很多局限性，如果用GPS 來記錄和識別每一條線路、每一個鐵塔、每一個開關困難較大，而且做矢量圖的成本也較高，不適合縣級供電企業。

2.1 圖形化低壓設備管理

研究發現，全面梳理低位電氣圖像后發現，只要線路、鐵塔、下線、電表箱、火表用電與鐵塔的距離和數量有關是封閉的，低壓裝備可以自愿創造為其中的一種關系，因此不同的用電設備可以采用不同的符號進行區分標志，各個設備之間的火災圖繪制時，可建立配電網電氣設備管理系統，該系統去除GPS 數據，可取低耗能設備的相關信息，是城市電力公司使用所必需的[2]（如圖3所示）。

基于RTU 的管理方案及RTU 的應用。低壓配電網自動化系統由以下三部分組成：操作部分（遠程RTU）、通信和配電端。其中，RTU 是系統的主體部分，用于實現遙信、遙測和遙控。為此，為確保RUT 在經濟上合理、技術上可行的原則，RTU低壓配電網應用在大多時候是基于PLC 的，與單片機相比較而言（以前適用廣泛），PLC 具有抗干擾、易維護、可擴展等優點，但PLC 的樣品成本高，且大多采用DC，限制了其進一步發展。

RTU 即遠程控制終端，能實現對設備進行監測和控制的先進的自動化系統，系統組成（信號IO 模塊、PLC、網絡通訊和后臺），前端設備的遙控器可通過后臺軟件和服務器進行識別，識別四個遙控器。記錄模擬量、變化、脈沖或直接記錄電源頻率并發送到遠方是RTU 的主要功能，具有光電分離、接收遙控和校準指令、軟件自修復和硬件自診斷、通道監控，遠程時間同步，與各種后臺通信，記錄和發送串口記錄，從遠程位置改變位置，發送電話到文件等。RTU 的優點是通信距離長、環境適應性強。

RTU 在有限能源資源的管理中起著重要的作用，為了在此基礎上實現更多的工作，降低通信網絡設計和運營處理工作的成本，服務供應商無線RTU。無線RTU 由計算機和通信網絡、CS 和BS一體化架構組成，是一種可以實現多功能的低壓配電系統，主要表現在無線監控和配線遠程控制方面，其誕生有三個源頭：通信網絡，低壓配電網監控設備（上下），計算機后臺。此類無線RTU 采用無線網絡，建設周期短、成本低、安全可靠，并且在手機及電腦的前端和后臺實現了無線暢通的通訊功能，進行可讀性分析、動態監測、無功功率分析、信任值分析等，了解RTU 的各種功能和技巧，為配電維護和線損分析，物料管理等提供解決方案，這也將是未來低壓配電網設備管理系統的重點，可擴展性好（如圖4、圖5所示）。

圖4 以RTU 為基礎的變電站自動化系統

圖5 RTU 無線遠程監控

2.2 在線監測及預警監控應用

在線監測是指實現對基礎設施、配電線路、故障設備、中低壓配電工作設備的線上監控，實現系統線路設備在發生故障和異常時進行統計和報警，借助于分析和評價功能，對設備能耗和維護進行分析評價，可以從各個視角分析和診斷中低壓配電網絡運行情況，比如配電、用電設備停電、電力變壓器、供電及輸電線路損耗等，用戶還可以設置能耗模型，在電力設備和線路的能耗方面進行限額，節約能源，并持續提高能源效率。根據需要，也可提供定制化工作，可自動進行輸入和接收產品的相關信息，實現對現場和遠程的數據進行整理分析整合，有助于及時了解電力設備的運行管理的相關信息。

預警是指在電力系統災難或其他危險發生前，根據前期電力系統設備運行情況和事件的性質，評估發生損害的可能性，以預防危險發生。預警監控一般包括預警管理、預警操作和預警問題。在線監測及預警如圖6所示。

圖6 在線監測預警系統

2.3 遠程無線管理信息監控系統

因低壓電流經常發生很大的變化，且會在多點發生，范圍和面積比較廣，一些研究人員開發了一種通信網絡GSM、計算機網絡、客戶端/服務器相結合的分類系統低壓網絡架構模型和瀏覽器/服務器模型多功能無線遠程控制信息系統，系統分為三個部分：遠程監控設備（上位和下位控制系統）、數據傳輸網絡和數據管理。經實踐證明，該系統突出優點，施工接線方便，且可以進行靈活接線操作，同時對抗電磁的干擾性較強，具有安全可靠的特點，且易于維護，對低壓自動化設備的發展起到促進和提升作用。

3 高低壓設備運行維護

日常維護工作要科學合理，只有建立合適的維護模式，才能達到設備日常維護的效益，才能提高設備的性能，確保所有維修工作都能按標準進行。應制定專門的計劃，并作為產品維護的一個重要方面來考慮，對于日常維護工作，還需要及時經常檢查電氣設備，先了解其工作情況，通過檢查確保設備的輸入電壓和輸出電壓符合相關規定，在設備維護過程中，需要檢查電池的狀況，確保電池正常工作。

4 結語

提高配電網低壓設備管理水平的最佳途徑是創建地理信息系統，電子產品中低能耗產品的圖形控制可以使用RTU 控制模式，安裝高壓設備應采用無線遠程監控。由于電力系統設備的調整和更換工作任務繁重，尤其是低壓電網設備控制管理不理想，在主電網智能化和傳播的大潮中，低壓配電網絡設備智能化是必然趨勢，一些新產品、新技術、管理解決方案和安全策略也將定期發布。