对基于农村电网特性的配电网线路改造分析

黄浩 季东辉 王光东

摘要：农村用电量持续上涨，农业、副业生产等非民众生活的用电比重增加，农村配电网架构也需要顺应改变，满足群众的用电需求。本文将结合农村电网特性讨论前期数据规划、优化网架结构、引用自动化配电、电路交改直技术等配电网线路改造策略，为提高农村用电的安全性提供参考。

关键词：农村电网;配电网;线路改造

引言：近几年国家电网的建设受到了空前的重视，加强农村地区配电网线路规划成为很多电力企业目前工作的重心，线路规划的合理性决定了后期地区用电的安全性及稳定性，因此需要考虑发电、输变电、配电等多项内容。以往电力企业将工作重点大部分放在城市电网建设，而乡村振兴战略的推进改变了这一现状。

一、农村电网特性

根据国家电网统计数据可知2014-2019年，我国城市用户的用电稳定性保持在99.95%左右，每年平均停电时间仅为5小时，停电次数不超过2次。但是相比较于城市供电水平来说，农村用电的安全性与稳定性都比较薄弱，每年平均停电次数为5-6次，平均停电时间为19小时，已经超出城市的50%。分析农村电网配电特性时，应考虑到农村地区的位置，因为大部分农村都与配电网的核心位置距离较远，所以只能采用很长的线路供电，但是因为地区配网建设不足，所以就导致偏远农村出现严重的电压跌落问题，进而引发供电质量差的问题。

二、配电网线路改造要点

（一）前期数据规划

配电网规划数据的统计收集和分析都需要大量的人力以及计算机设备参与到相关的分析计算过程中，在这些人的努力之下才能够形成规划报告所需要的规划大纲表格。配电网的规划设计工作对整个配电网的建设来说有着非常重要的作用和意义。在改造配电线路之前，技术人员需要根据农村地区的实际用电形式以及输配电线路分布情况做好数据收集与分析工作。技术人员需要利用计算机软件来对基础数据进行汇总、分析和处理，同时还要能够在基础数据的基础上对发生变化的数据进行及时的更新和修改，以计算机技术来代替人力，不仅可以减少工作人员的工作量，还能够提高数据处理工作的准确性，提升配电网规划设计工作的效率和成效[1]。

（二）优化网架结构

目前我国配网网建设开发工程中所使用的线路网架结构多为双环、双链结构，所以农村地区配电网线在改造时，必须要选择符合电网建设发展的网架结构。以往，农村在规划设计地区配电网时，没有对地理位置、用电情况进行实地考察，导致电网建设结构缺乏数据支持。很多农村地区的变电所分布不均匀，导致配电线路过长，线路半径偏小，出现“窝电”问题。偏远地区的网络主干线往往比较分散，一旦缺少系统的规划，就会导致配电线路交叉复杂，很多当地民众或企业单位习惯使用就地接线的方式来用电，导致供电质量低。在优化农村地区配电网线路结构时，需要做好网架衔接设计，积极配合当地电网规划，合理分布变电所，降低线路的复杂性。而且配电自动化技术可以实现馈线自动化（DA技术），对10kv馈线进行自动真空断路，精准定位故障范围，在15min以内完成故障修复。

（三）引用自动化配电

以往农村电网线路结构比较落后，一旦出现供电故障，故障点很难立刻修复，加上农村地区线路安装较分散，技术人员也无法第一时间对故障点进行隔离或修复，这样就容易造成地区大范围停电，影响居民生活及农业生产。引用自动化配电技术能够有效改变这一问题，在发生线路故障的第一时间，自动配电技术就可以完成故障诊断，找到故障点，降低停电风险。而且自动化配电技术还可以对线路运行时的各个环节进行实时监控，技术人员可根据电压输配的反馈数据来安装变压器或者无功补偿电容器等。使输送电缆始终保持在稳定状态，以免因为电压不稳定而造成电缆损坏。

（四）电路交改直技术

随着社会经济发展速度不断加快，群众生活水平也在不断提升，用电设备变得更加多元化，农村地区用电需求量与用电形式也在改变，电压波动加剧，这样给农村地区配电网建设提出了更多要求。很多农村地区都开始安装光伏、风机等新能源发电设备，因为输电距离较长，所以很容易出现“窝点”问题，仅靠安装无功率补偿装置无法从源头上解决问题。柔性直流输电技术目前控制性能已经发展的比较优异，在城市输电网及配电网中都有良好的应用效果，相比较于传统的交流配电网相比，柔性直流配电网的供电半径与供电容量更大，在同样的施工成本下，直流线路输电功率可以达到交流线路输电功率的1.5-2.0倍。农村地区现有的交流线路可以直接改造成直流线路，工程建设成本被大大降低。当农村配网发生线路故障时，交流配网的线路结构会导致整个地区供电暂停，但是直流配网切断与农村电网的联系，使自己成为独立的“孤网”，保证地区供电的稳定性。而且柔性配网的换流器可以保持侧母线与侧电压的稳定性，对提高农村地区用电质量有良好帮助。而且风能、太阳能等新能源发电技术不断成熟，直流配网的接入效果远高于交流配网，可以做到新能源的高效储能，抑制光伏、风机等设备功率波动对配电网的损害，节约了工业生产中变频器的使用，为企业节省开支，减少设备损耗[2]。

（四）分布式光伏发电

我国“十三五”规划中将分布式光伏发电定位电力建设重要内容，截止到2020年全国各地的分布式光伏发电占比已经达到45%。以往农村配电网均采用无源放射网络，目前已经开始逐渐改变为分布式光伏发电、余量上网结构。但是光伏电源自身渗透率过高，接入配电网后会给配网带来严重损耗，配网原有消纳能力可能承受不了其带来的功率峰值，电力系统的有无功平衡会被打破，不利于电网运行的稳定性和可靠性。因此需要根据当地用电形式优化现有电路结构，农村地区用电主要分为生活用电与农业生产用电两种。其中生活用电主要是用来照明或使用家电，照明灯具多为白炽灯、荧光灯，家电多为冰箱、电视、洗衣机等。按照使用规律来看，晚上用电负载要高于白天，而农业生产用电涵盖了农副食品加工、畜牧生产、私人工厂等，用电负载在旺季更大。所以从数据统计结果来看，想要解决电压越位问题，可以采取串联补偿、并联补偿、安装静止无功补偿器等 方式对电压进行补偿。不断调整所加电抗器的参数，将越限的各节点电压调节至国家标准要求范围内。并将改善之后各节点电压与改善前的电压进行比较，验证了在配电网的中枢点加入电抗器能有效改善由于光伏的接入引起的母线电压越限的问题。

结论：综上所述，优化农村地区配网线路结构设计能够有效提高区域用电质量，保证电网供电的安全性及稳定性，为群众提供更加高质量的供电服务。除了对网架结构及输变电方式进行改造外，工作人员还要重视线损问题，科学规划线路分布，农村地区住户比较分散，所以要考虑到实际使用效果，以免造成大规模线损。

参考文献：

[1].农村电气化专业发展报告节选（一）——农村电网建设模式及农村电气化适用技术[J].农村电气化，2020（01）：5-15.

[2]傅雅琪.读《东方启明》  重走电气化浙江之路——訪浙江省电力学会农村电气化专业委员会主任委员孔繁钢、中国电力作家协会副主席陈富强[J].农电管理，2020（01）：34-36.