農(nóng)網(wǎng)改造及低壓配電裝置智能化研究

農(nóng)網(wǎng)改造及低壓配電裝置智能化研究

摘要：當(dāng)前我國正在全國范圍內(nèi)實(shí)行配電智能化建設(shè)，尤其是在農(nóng)網(wǎng)改造中更要盡快實(shí)現(xiàn)配電智能化。并且隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與農(nóng)村居民用電需求的不斷提高，對(duì)農(nóng)網(wǎng)改造及配電智能化建設(shè)提出的要求也越來越高。低壓配電裝置智能化是配電智能化的關(guān)鍵部分。本文首先指出了現(xiàn)階段農(nóng)網(wǎng)存在的主要問題，其次闡明了農(nóng)網(wǎng)智能化改造的基本目標(biāo)，再次分析了農(nóng)網(wǎng)智能化改造的技術(shù)問題，最后介紹了農(nóng)網(wǎng)低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)的智能化，希望對(duì)相關(guān)工作有所助益。關(guān)鍵詞：農(nóng)網(wǎng)改造；低壓配電裝置；智能化近年來，我國大部分農(nóng)村地區(qū)都已經(jīng)逐漸開始了農(nóng)網(wǎng)改造，配電智能化建設(shè)正是農(nóng)網(wǎng)改造的最主要任務(wù)。不過，由于固有的農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)比較落后，所以在實(shí)際改造中也遇到了不少問題。尤其是在農(nóng)網(wǎng)低壓配電裝置智能化改造過程中，需關(guān)注的問題較多。為有效實(shí)現(xiàn)低壓配電裝置智能化目標(biāo)，進(jìn)而更好地實(shí)現(xiàn)農(nóng)網(wǎng)改造目標(biāo)，應(yīng)對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行深入研究和分析。一、現(xiàn)階段農(nóng)網(wǎng)存在的主要問題現(xiàn)階段農(nóng)網(wǎng)主要存在四點(diǎn)突出問題：第一，負(fù)載分布不均勻，在縣城中比較集中而在區(qū)鄉(xiāng)中比較分散；第二，輸電線路不規(guī)范，用戶端電壓偏低，過載運(yùn)行和線損過多；第三，三相負(fù)載不平衡，功率因數(shù)偏低，損耗嚴(yán)重；第四，智能化水平、配電自動(dòng)化水平較低。二、農(nóng)網(wǎng)智能化改造的基本目標(biāo)根據(jù)相關(guān)文件，我國農(nóng)網(wǎng)智能化改造的基本目標(biāo)如下：第一，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控、運(yùn)行設(shè)備監(jiān)測、遙控安全約束等功能；第二，實(shí)現(xiàn)多種自動(dòng)化系統(tǒng)需求的統(tǒng)籌和數(shù)據(jù)采集平臺(tái)的統(tǒng)一規(guī)劃；第三，結(jié)合區(qū)域供電可靠性要求、配電設(shè)備、一次網(wǎng)架等條件實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的配電自動(dòng)化改造建設(shè)，例如可優(yōu)先選用遠(yuǎn)傳型故障指示器，以提高故障判斷和定位效率；第四，在農(nóng)網(wǎng)改造的同時(shí)實(shí)現(xiàn)完善的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，且確保通信系統(tǒng)滿足信息傳輸需求，例如中低壓電網(wǎng)分散通信點(diǎn)可優(yōu)先選用無線、光纖、載波等通信模式。三、農(nóng)網(wǎng)智能化改造的技術(shù)問題1、分布式電源聯(lián)網(wǎng)小水電、光伏、風(fēng)電等均屬于分布式電源。當(dāng)≥2個(gè)電源并聯(lián)運(yùn)行時(shí)必須要保證電壓、頻率、相位相同，但受整流器、逆變器等技術(shù)水平較低的影響，以往光伏和風(fēng)電較容易發(fā)生電壓波形畸變問題，因而難以與正常電源并網(wǎng)。IGBT是一種新型電力電子器件，其驅(qū)動(dòng)功率小、飽和壓降低，在直流電壓≥600V的變流系統(tǒng)中非常適用。將IGBT應(yīng)用于光伏和風(fēng)電的整流器、逆變器當(dāng)中，可使二者與正常電源進(jìn)行有效并網(wǎng)。2、進(jìn)線柜和聯(lián)絡(luò)柜的智能化配置為了對(duì)電源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)及開關(guān)分合狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測，需在進(jìn)線柜和聯(lián)絡(luò)柜中應(yīng)用智能網(wǎng)絡(luò)電力儀表。在斷路器實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備融合的前提下，可以將部份代替智能電表。主要目的是對(duì)元件中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)測量及顯示。此外還需利用數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，從而方便遠(yuǎn)程遙控。3、無功補(bǔ)償柜的智能化配置針對(duì)農(nóng)網(wǎng)無功補(bǔ)償不足、諧波待治等問題，需進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償配置。利用DSP控制器可以有效監(jiān)控用戶端的負(fù)載情況，然后通過計(jì)算分析獲得準(zhǔn)確的負(fù)載無功電流數(shù)據(jù)，以用于控制器作參考。同時(shí)，可實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)IGBT產(chǎn)生所需無功補(bǔ)償電流，達(dá)到動(dòng)態(tài)補(bǔ)償目的。此外，還可對(duì)三相電壓、電流、無功功率等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。4、電能質(zhì)量的綜合治理配置4.1、諧波治理諧波的出現(xiàn)會(huì)增加輸電線路損耗，輕者會(huì)影響到設(shè)備正常運(yùn)行，重者會(huì)干擾電子控制系統(tǒng)安全運(yùn)行。諧波治理的最直接方式是利用無源濾波器將諧波濾除，但這樣不利于節(jié)能，因?yàn)橹C波也是一種能源。最佳的方式是利用諧波提取裝置將諧波從輸電線路中提取出來，再通過整流和逆變來加以應(yīng)用。4.2、三相不平衡補(bǔ)償治理利用專門的三相不平衡治理裝置可以直接實(shí)現(xiàn)三相不平衡補(bǔ)償治理目的。三相不平衡治理裝置的核心元件是DSP控制器和IGBT，其通過并聯(lián)接入電網(wǎng)系統(tǒng)后，可對(duì)系統(tǒng)負(fù)載電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并經(jīng)計(jì)算分析得到各相所需輸出的不平衡電流，從而實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)IGBT產(chǎn)生反向于負(fù)序和零序分量的電流，促進(jìn)三相平衡。4.3、電壓波動(dòng)和閃變治理受各種自然因素的影響和重型動(dòng)力設(shè)備操作的影響，農(nóng)網(wǎng)中的各種分布式電源的電壓波動(dòng)和閃變極易超標(biāo)，因此需要采取有效的技術(shù)措施對(duì)電壓波動(dòng)和閃變進(jìn)行治理。一般電壓波動(dòng)允許值為2.5%，閃變電壓值以0.6%為宜。目前常用的電壓波動(dòng)和閃變治理技術(shù)措施有以下三種：第一，配置帶DSP控制器和IGBT的SVC，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)；第二，對(duì)相關(guān)運(yùn)行技術(shù)和操作進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，例如改進(jìn)電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)技術(shù)等；第三，從高性能供電系統(tǒng)中接專線專門用于大容量沖擊性負(fù)荷用戶。5、需量電流保護(hù)實(shí)施通過實(shí)施需量電流保護(hù)，可以有效降低線損，減少超載用電現(xiàn)象，保證臺(tái)區(qū)變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背景下，需量電流保護(hù)的實(shí)施意義重大。四、農(nóng)網(wǎng)低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)的智能化1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次及功能以我國普遍應(yīng)用的TCP/IP協(xié)議為例，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次主要包括：①上位機(jī)-應(yīng)用層：其中應(yīng)用層主要包含監(jiān)控主機(jī)、數(shù)據(jù)庫及云平臺(tái)等部分，它是監(jiān)管的最高層，主要負(fù)責(zé)獲取中位機(jī)所傳輸?shù)南挛粰C(jī)監(jiān)控信息，具備遙測、遙信、遙調(diào)、遙控等功能；②中位機(jī)：其主要包含收集器、路由器等部分，又可分為互聯(lián)網(wǎng)層和傳輸層兩層，其中互聯(lián)網(wǎng)層主要負(fù)責(zé)給上位機(jī)傳輸現(xiàn)場運(yùn)行信息及給下位機(jī)傳輸上位機(jī)所下達(dá)的指令，傳輸層用尋址機(jī)制來一對(duì)一標(biāo)識(shí)特定的端口號(hào)；③下位機(jī)-網(wǎng)絡(luò)接口層：其主要包含網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈及編輯CPU模塊等部分，主要負(fù)責(zé)接收和編輯現(xiàn)場裝置發(fā)送的運(yùn)行信息。2、物理層在低壓電器中，智能化低壓斷路器是最重要的一項(xiàng)元件；在低壓智能配網(wǎng)中，智能化低壓斷路器也是最重要的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。智能化低壓斷路器中應(yīng)用了嵌入式MCU控制技術(shù)，一、二次設(shè)備融合正是基于它而實(shí)現(xiàn)的。智能化低壓斷路器主要具備以下幾種功能：第一，多種繼電保護(hù)功能，具體包括需用電流保護(hù)功能、過載電流保護(hù)功能、短路電流瞬時(shí)保護(hù)功能、短路電流短延時(shí)保護(hù)功能、剩余電流保護(hù)功能、欠電壓保護(hù)功能、過電壓保護(hù)功能、接地電流保護(hù)功能、缺相保護(hù)功能、斷零保護(hù)功能、不平衡電壓保護(hù)功能、不平衡電流保護(hù)功能、峰時(shí)段電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換功能、谷時(shí)段電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換功能、相序保護(hù)功能、逆功率保護(hù)功能、自動(dòng)重合閘功能等，并且其可按需連續(xù)調(diào)整保護(hù)參數(shù)；第二，故障自診斷、報(bào)警、記憶及查詢功能；第三，接受上位機(jī)遠(yuǎn)程查詢功能；第四，開關(guān)工作狀態(tài)現(xiàn)場調(diào)整功能；第五，對(duì)現(xiàn)場智能化低壓配電裝置進(jìn)行遙測、遙信、遙調(diào)及遙控的功能，可簡稱為“四遙”功能。結(jié)語：綜上所述，低壓配電臺(tái)區(qū)既是農(nóng)網(wǎng)的最小單元，也是農(nóng)網(wǎng)的數(shù)據(jù)源頭，因此，在農(nóng)網(wǎng)改造及配電智能化建設(shè)中，低壓配電裝置智能化是最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。在實(shí)踐過程中，應(yīng)當(dāng)主動(dòng)適應(yīng)當(dāng)前的“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境及戰(zhàn)略要求，充分利用大數(shù)據(jù)、移動(dòng)通訊、智能化等高新技術(shù)來主動(dòng)適應(yīng)智能化發(fā)展趨勢，推進(jìn)配電智能化建設(shè)。參考文獻(xiàn)：[1]藍(lán)潔.農(nóng)網(wǎng)改造及低壓配電裝置智能化[J].機(jī)電工程技術(shù)，2020，49（07）:145-148.[2]周巍.農(nóng)網(wǎng)改造中低壓配電線路的設(shè)計(jì)與規(guī)劃實(shí)踐探究[J].科技資訊，2018，16（25）:25+29.[3]林