農(nóng)網(wǎng)改造及低壓配電裝置智能化研究

摘要：當前我國正在全國范圍內(nèi)實行配電智能化建設，尤其是在農(nóng)網(wǎng)改造中更要盡快實現(xiàn)配電智能化。并且隨著農(nóng)村經(jīng)濟的快速發(fā)展與農(nóng)村居民用電需求的不斷提高，對農(nóng)網(wǎng)改造及配電智能化建設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，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，配電智能化建設正是農(nóng)網(wǎng)改造的最主要任務。不過，由于固有的農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)比較落后，所以在實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。為有效實現(xiàn)低壓配電裝置智能化目標，進而更好地實現(xiàn)農(nóng)網(wǎng)改造目標，應對相關(guān)問題進行深入研究和分析。一、現(xiàn)階段農(nóng)網(wǎng)存在的主要問題現(xiàn)階段農(nóng)網(wǎng)主要存在四點突出問題：第一，負載分布不均勻，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，過載運行和線損過多；第三，三相負載不平衡，功率因數(shù)偏低，損耗嚴重；第四，智能化水平、配電自動化水平較低。二、農(nóng)網(wǎng)智能化改造的基本目標根據(jù)相關(guān)文件，我國農(nóng)網(wǎng)智能化改造的基本目標如下：第一，實現(xiàn)電網(wǎng)運行監(jiān)控、運行設備監(jiān)測、遙控安全約束等功能；第二，實現(xiàn)多種自動化系統(tǒng)需求的統(tǒng)籌和數(shù)據(jù)采集平臺的統(tǒng)一規(guī)劃；第三，結(jié)合區(qū)域供電可靠性要求、配電設備、一次網(wǎng)架等條件實現(xiàn)最優(yōu)化的配電自動化改造建設，例如可優(yōu)先選用遠傳型故障指示器，以提高故障判斷和定位效率；第四，在農(nóng)網(wǎng)改造的同時實現(xiàn)完善的通信網(wǎng)絡建設，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、風電等均屬于分布式電源。當≥2個電源并聯(lián)運行時必須要保證電壓、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應用于光伏和風電的整流器、逆變器當中，可使二者與正常電源進行有效并網(wǎng)。2、進線柜和聯(lián)絡柜的智能化配置為了對電源系統(tǒng)的實時運行參數(shù)及開關(guān)分合狀態(tài)進行有效監(jiān)測，需在進線柜和聯(lián)絡柜中應用智能網(wǎng)絡電力儀表。在斷路器實現(xiàn)一、二次設備融合的前提下，可以將部份代替智能電表。主要目的是對元件中的各項參數(shù)進行精準測量及顯示。此外還需利用數(shù)字化技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡通信，從而方便遠程遙控。3、無功補償柜的智能化配置針對農(nóng)網(wǎng)無功補償不足、諧波待治等問題，需進行動態(tài)無功補償配置。利用DSP控制器可以有效監(jiān)控用戶端的負載情況，然后通過計算分析獲得準確的負載無功電流數(shù)據(jù)，以用于控制器作參考。同時，可實時驅(qū)動IGBT產(chǎn)生所需無功補償電流，達到動態(tài)補償目的。此外，還可對三相電壓、電流、無功功率等進行實時監(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)會增加輸電線路損耗，輕者會影響到設備正常運行，重者會干擾電子控制系統(tǒng)安全運行。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，因為諧波也是一種能源。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用。4.2、三相不平衡補償治理利用專門的三相不平衡治理裝置可以直接實現(xiàn)三相不平衡補償治理目的。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，可對系統(tǒng)負載電流進行實時監(jiān)測，并經(jīng)計算分析得到各相所需輸出的不平衡電流，從而實時驅(qū)動IGBT產(chǎn)生反向于負序和零序分量的電流，促進三相平衡。4.3、電壓波動和閃變治理受各種自然因素的影響和重型動力設備操作的影響，農(nóng)網(wǎng)中的各種分布式電源的電壓波動和閃變極易超標，因此需要采取有效的技術(shù)措施對電壓波動和閃變進行治理。一般電壓波動允許值為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，實時動態(tài)補償負荷波動；第二，對相關(guān)運行技術(shù)和操作進行優(yōu)化改進，例如改進電動機降壓起動技術(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荷用戶。5、需量電流保護實施通過實施需量電流保護，可以有效降低線損，減少超載用電現(xiàn)象，保證臺區(qū)變壓器的安全穩(wěn)定運行。在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背景下，需量電流保護的實施意義重大。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-應用層：其中應用層主要包含監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)庫及云平臺等部分，它是監(jiān)管的最高層，主要負責獲取中位機所傳輸?shù)南挛粰C監(jiān)控信息，具備遙測、遙信、遙調(diào)、遙控等功能；②中位機：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)層主要負責給上位機傳輸現(xiàn)場運行信息及給下位機傳輸上位機所下達的指令，傳輸層用尋址機制來一對一標識特定的端口號；③下位機-網(wǎng)絡接口層：其主要包含網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈及編輯CPU模塊等部分，主要負責接收和編輯現(xiàn)場裝置發(fā)送的運行信息。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節(jié)點。智能化低壓斷路器中應用了嵌入式MCU控制技術(shù)，一、二次設備融合正是基于它而實現(xiàn)的。智能化低壓斷路器主要具備以下幾種功能：第一，多種繼電保護功能，具體包括需用電流保護功能、過載電流保護功能、短路電流瞬時保護功能、短路電流短延時保護功能、剩余電流保護功能、欠電壓保護功能、過電壓保護功能、接地電流保護功能、缺相保護功能、斷零保護功能、不平衡電壓保護功能、不平衡電流保護功能、峰時段電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換功能、谷時段電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換功能、相序保護功能、逆功率保護功能、自動重合閘功能等，并且其可按需連續(xù)調(diào)整保護參數(shù)；第二，故障自診斷、報警、記憶及查詢功能；第三，接受上位機遠程查詢功能；第四，開關(guān)工作狀態(tài)現(xiàn)場調(diào)整功能；第五，對現(xiàn)場智能化低壓配電裝置進行遙測、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中，低壓配電裝置智能化是最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。在實踐過程中，應當主動適應當前的“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境及戰(zhàn)略要求，充分利用大數(shù)據(jù)、移動通訊、智能化等高新技術(shù)來主動適應智能化發(fā)展趨勢，推進配電智能化建設。參考文獻：[1]藍潔.農(nóng)網(wǎng)改造及低壓配電裝置智能化[J].機電工程技術(shù)，2020，49（07）:145-148.[2]周巍.農(nóng)網(wǎng)改造中低壓配電線路的設計與規(guī)劃實踐探究[J].科技資訊，2018，16（25）:25+29.[3]林