农网改造及低压配电装置智能化研究

农网改造及低压配电装置智能化研究

高倩

聊城市光明电力服务有限责任公司， 252000

摘要：当前我国正在全国范围内实行配电智能化建设，尤其是在农网改造中更要尽快实现配电智能化。并且随着农村经济的快速发展与农村居民用电需求的不断提高，对农网改造及配电智能化建设提出的要求也越来越高。低压配电装置智能化是配电智能化的关键部分。本文首先指出了现阶段农网存在的主要问题，其次阐明了农网智能化改造的基本目标，再次分析了农网智能化改造的技术问题，最后介绍了农网低压配电监控系统的智能化，希望对相关工作有所助益。

关键词：农网改造；低压配电装置；智能化

近年来，我国大部分农村地区都已经逐渐开始了农网改造，配电智能化建设正是农网改造的最主要任务。不过，由于固有的农网配电系统比较落后，所以在实际改造中也遇到了不少问题。尤其是在农网低压配电装置智能化改造过程中，需关注的问题较多。为有效实现低压配电装置智能化目标，进而更好地实现农网改造目标，应对相关问题进行深入研究和分析。

一、现阶段农网存在的主要问题

现阶段农网主要存在四点突出问题：第一，负载分布不均匀，在县城中比较集中而在区乡中比较分散；第二，输电线路不规范，用户端电压偏低，过载运行和线损过多；第三，三相负载不平衡，功率因数偏低，损耗严重；第四，智能化水平、配电自动化水平较低。

二、农网智能化改造的基本目标

根据相关文件，我国农网智能化改造的基本目标如下：第一，实现电网运行监控、运行设备监测、遥控安全约束等功能；第二，实现多种自动化系统需求的统筹和数据采集平台的统一规划；第三，结合区域供电可靠性要求、配电设备、一次网架等条件实现最优化的配电自动化改造建设，例如可优先选用远传型故障指示器，以提高故障判断和定位效率；第四，在农网改造的同时实现完善的通信网络建设，且确保通信系统满足信息传输需求，例如中低压电网分散通信点可优先选用无线、光纤、载波等通信模式。

三、农网智能化改造的技术问题

1、分布式电源联网

小水电、光伏、风电等均属于分布式电源。当≥2个电源并联运行时必须要保证电压、频率、相位相同，但受整流器、逆变器等技术水平较低的影响，以往光伏和风电较容易发生电压波形畸变问题，因而难以与正常电源并网。IGBT是一种新型电力电子器件，其驱动功率小、饱和压降低，在直流电压≥600V的变流系统中非常适用。将IGBT应用于光伏和风电的整流器、逆变器当中，可使二者与正常电源进行有效并网。

2、进线柜和联络柜的智能化配置

为了对电源系统的实时运行参数及开关分合状态进行有效监测，需在进线柜和联络柜中应用智能网络电力仪表。在断路器实现一、二次设备融合的前提下，可以将部份代替智能电表。主要目的是对元件中的各项参数进行精准测量及显示。此外还需利用数字化技术实现网络通信，从而方便远程遥控。

3、无功补偿柜的智能化配置

针对农网无功补偿不足、谐波待治等问题，需进行动态无功补偿配置。利用DSP控制器可以有效监控用户端的负载情况，然后通过计算分析获得准确的负载无功电流数据，以用于控制器作参考。同时，可实时驱动IGBT产生所需无功补偿电流，达到动态补偿目的。此外，还可对三相电压、电流、无功功率等进行实时监测。

4、电能质量的综合治理配置

4.1、谐波治理

谐波的出现会增加输电线路损耗，轻者会影响到设备正常运行，重者会干扰电子控制系统安全运行。谐波治理的最直接方式是利用无源滤波器将谐波滤除，但这样不利于节能，因为谐波也是一种能源。最佳的方式是利用谐波提取装置将谐波从输电线路中提取出来，再通过整流和逆变来加以应用。

4.2、三相不平衡补偿治理

利用专门的三相不平衡治理装置可以直接实现三相不平衡补偿治理目的。三相不平衡治理装置的核心元件是DSP控制器和IGBT，其通过并联接入电网系统后，可对系统负载电流进行实时监测，并经计算分析得到各相所需输出的不平衡电流，从而实时驱动IGBT产生反向于负序和零序分量的电流，促进三相平衡。

4.3、电压波动和闪变治理

受各种自然因素的影响和重型动力设备操作的影响，农网中的各种分布式电源的电压波动和闪变极易超标，因此需要采取有效的技术措施对电压波动和闪变进行治理。一般电压波动允许值为2.5%，闪变电压值以0.6%为宜。目前常用的电压波动和闪变治理技术措施有以下三种：第一，配置带DSP控制器和IGBT的SVC，实时动态补偿负荷波动；第二，对相关运行技术和操作进行优化改进，例如改进电动机降压起动技术等；第三，从高性能供电系统中接专线专门用于大容量冲击性负荷用户。

5、需量电流保护实施

通过实施需量电流保护，可以有效降低线损，减少超载用电现象，保证台区变压器的安全稳定运行。在可持续发展战略背景下，需量电流保护的实施意义重大。

四、农网低压配电监控系统的智能化

1、系统结构层次及功能

以我国普遍应用的TCP/IP协议为例，其系统结构层次主要包括：①上位机-应用层：其中应用层主要包含监控主机、数据库及云平台等部分，它是监管的最高层，主要负责获取中位机所传输的下位机监控信息，具备遥测、遥信、遥调、遥控等功能；②中位机：其主要包含收集器、路由器等部分，又可分为互联网层和传输层两层，其中互联网层主要负责给上位机传输现场运行信息及给下位机传输上位机所下达的指令，传输层用寻址机制来一对一标识特定的端口号；③下位机-网络接口层：其主要包含网络层、数据链及编辑CPU模块等部分，主要负责接收和编辑现场装置发送的运行信息。

2、物理层

在低压电器中，智能化低压断路器是最重要的一项元件；在低压智能配网中，智能化低压断路器也是最重要的一个节点。智能化低压断路器中应用了嵌入式MCU控制技术，一、二次设备融合正是基于它而实现的。智能化低压断路器主要具备以下几种功能：第一，多种继电保护功能，具体包括需用电流保护功能、过载电流保护功能、短路电流瞬时保护功能、短路电流短延时保护功能、剩余电流保护功能、欠电压保护功能、过电压保护功能、接地电流保护功能、缺相保护功能、断零保护功能、不平衡电压保护功能、不平衡电流保护功能、峰时段电流调节转换功能、谷时段电流调节转换功能、相序保护功能、逆功率保护功能、自动重合闸功能等，并且其可按需连续调整保护参数；第二，故障自诊断、报警、记忆及查询功能；第三，接受上位机远程查询功能；第四，开关工作状态现场调整功能；第五，对现场智能化低压配电装置进行遥测、遥信、遥调及遥控的功能，可简称为“四遥”功能。

结语：

综上所述，低压配电台区既是农网的最小单元，也是农网的数据源头，因此，在农网改造及配电智能化建设中，低压配电装置智能化是最关键的一个环节。在实践过程中，应当主动适应当前的“互联网+”环境及战略要求，充分利用大数据、移动通讯、智能化等高新技术来主动适应智能化发展趋势，推进配电智能化建设。

参考文献：

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