农村电网配电自动化探析

徐俊贤

（广东电网有限责任公司湛江供电局，广东湛江524000）

0 引言

农村配电网的技术水平与城市配电网相差较大，配电网发展相对落后，主要表现为线路截面小，载流量低，过负荷运行状况严重；供电设备老旧，严重影响安全运行和可靠供电；部分线路供电半径过大，造成末端电压严重偏低，并且线路过长给正常的运行检修和事故处理带来了诸多困难。因此，随着农村用电负荷增长迅速，对农网的建设标准需要提出更高的、新的要求，按照新的建设标准和要求实施升级改造，提高电网供电能力和电能质量。

1 农村配电自动化系统建设难点

农村配电系统自身特点以及技术水平与城市配电网相比有很大差距，在建设配电自动化系统时存在以下主要难点：

（1）农网用电设备多在露天或简易环境下工作，受外界环境影响大，因此对农网供电可靠性以及监控设备可靠性要求高。但是，我国农村配电网网架结构大多未经过严格设计，存在线路截面小、载流量低等问题，同时配网线路、设备老旧，维护检修困难，难以与可靠性需求相匹配，常导致大面积停电的情况。

（2）绝大部分农村地区负荷分散，通信、监控和维护难度高。农村居民居住相对分散，使电网在延展性、数据传输和信息共享上出现了较大的阻碍，而且村落之间难以建立统一的监测站点，给布线、日常维修带来了困难，再加上农村生产用电存在着季节性的特点，导致用电负荷不稳定，这就要求监控调度有比较好的调控能力。

（3）农村电网分布区域广，地形环境复杂多样，要求通信方式多样。现有的通信方式难以单独符合农村配电自动化系统通信需求，常常需要多种通信相互配合进行多层立体集结，从而减少通道数量，充分发挥高速信道的能力，这样就更增加了通信系统的建设难度。

2 技术需求分析

配电自动化系统是配电网生产和指挥的重要平台系统，农村电网建设也对配电自动化提出了更新、更高的要求，主要表现在以下几方面：

2.1 统一支撑平台技术需求

农村配电自动化系统应用的重要基础是需要建立完整、严谨的配电网模型，因此需要深入研究海量信息处理和公共信息建模技术，同时需要建立一个支持多系统的高效信息集成、服务共享和业务流转的统一支撑平台。在此平台上，可实现配电网的实时监控、信息交换、可视化展现和相关功能扩展，以满足配电自动化、调控一体化、配电生产指挥和智能配电应用的需求。

2.2 信息共享集成与互动化应用需求

农村配电自动化系统以配网调度和生产为应用主体，信息流涉及大运行、大检修和大生产，需要遵循信息交互总线，采取规范的接口方式，实现与调度自动化系统、生产管理系统、营销管理系统等的互联，提高配电运行管理的智能化水平。

2.3 智能化应用需求

（1）故障自愈控制：建立整个配电网络的实时拓扑模型，在此基础上根据上传的故障电流信号，实现故障区隔离、负荷转供及恢复供电。在配电网中，若发生永久性故障，通过开关设备的顺序动作实现故障区隔离；在环网运行或环网结构、开环运行的配电网中实现负荷转供，恢复供电。这一过程是自动进行的。

（2）运行风险分析：运行风险分析提供丰富的风险警示显示手段，能够迅速定位风险区域；实时分析配电网存在的风险，做到提前发现及时处理，提高了配电网的供电可靠性。

（3）供电可靠性统计：可靠性指标是评价配电网运行的重要指标之一。配网中压供电可靠性统计以所有配网停电事件为基础，以公变、专变为统计对象，以主要可靠性指标和参考可靠性指标两类分别汇总、统计、展示。

2.4 高效通信手段需求

以低成本、可靠混合通信和传感网通信技术为研究重点，实现农村配电网中自主智能系统、设备和传感器之间的信息无缝交互，以解决农村电网大范围、多测量点通信的问题，用以管理配电网中分散的资源，为农村配电网电力基础设施的监控提供通信支撑平台。

3 农村电网配电系统自动化工程实现方案

3.1 建设目标

根据“配电自动化建设与改造”的总体要求，下面分别从配网设备、主站、通信各方面对建设目标进行了细化：

（1）配网设备自动化改造目标包括将10 kV线路绝缘化率提高到100%；将10 kV电压合格率提高到99.95%；将10 kV线损降至3.0%；将供电可靠率提高到99.99%；将线路N-1率提高到100%；实现10 kV配网线路全范围自动化；

（2）主站建设目标包括遵循IEC 61968/IEC 61970国际标准，能完成配电SCADA、馈线自动化等基础功能，其软件平台能接纳和处理大于50万点实时数据量，符合农村配电网未来8～10年的发展需要。

（3）通信系统建设目标包括基于光纤及无线网络紧耦合组网方式，做到配电自动化终端及主站之间进行实时可靠的信息传输，做到各类配电自动化通信业务的承接，做到各类通信方式统一接口、规范以及网管；建设配电通信网一体化管理平台，通过将其纳入到主网通信监控系统中，将各种通信设备和网内资源都归入统一的管理，方便操作且节省成本。

3.2 配电自动化主站改造

（1）整体要求：硬件通过使用开放式、分布式架构，遵循可扩容升级、方便维护的要求，使系统可接纳和处理的信息容量符合配电网自动化发展的需求，且扩容升级无需再进行大规模改造。应用软件适应硬件升级，无需另外修改，同时软件升级也不影响系统的稳定性并兼容原有硬件设备。

（2）通信要求：所有系统内通信都遵循国际标准和工业标准，符合国网二次安防要求。

（3）硬件要求：充分考虑农村电网现在及未来配电自动化系统建设对硬件的需求。

（4）配置方案：主站系统采用双网冗余配置，系统要求完全跨平台实现，构成包括服务器（前置采集/SCADA服务器、历史数据服务器、应用服务器、Web服务器等）、工作站（调度员工作站、维护工作站、报表工作站等）以及物理隔离装置、防火墙、局域网络设备、对时装置及相关外设等。

3.3 配电自动化通信体系改造

按照通信实现方法可划分成光纤通信、无线通信两大组成部分。为方便配电自动化数据通信进行独立管理，在配电主站与变电站之间利用已有的光纤信道独立建设一个专门的骨干层环形网，由各个变电站之间进行互联然后和顶层核心交换机构成一个光纤通信环网，不但保证了各个变电站之间网络互联，也为各个变电站的信息上传给主站提供了更多条通道，如图1所示。

图1 配电主站至变电站通信网络

4 结语

本文主要针对如何将配电系统自动化技术应用到农村电网中这一问题展开了研究，旨在通过推进农村电网配电系统自动化实施进程，进一步打造安全可靠的电力环境，实现人性化的电力服务以及高效益的运行状态。