農(nóng)村配網(wǎng)智能化改造的可行性分析

智能電網(wǎng)發(fā)展是社會(huì)經(jīng)濟(jì)和新技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，可促進(jìn)節(jié)能減排，積極發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，而智能電網(wǎng)是智能網(wǎng)重要和不可或缺的組成部分。智能電網(wǎng)整合系統(tǒng)實(shí)時(shí)生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)信息，因此可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備全壽命周期管理，優(yōu)化全社會(huì)能源配置，提高能源綜合投資及利用效益，是實(shí)現(xiàn)客戶增值服務(wù)的重要手段。作為其重要組成的農(nóng)村電網(wǎng)，加快其改造升級(jí)，提升其智能化水平具有現(xiàn)實(shí)意義。配電網(wǎng)要求高可靠性和高效率，能夠?qū)崿F(xiàn)可再生能源人網(wǎng)以及滿足家電設(shè)備智能化。農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分散、復(fù)雜，出于安全和可靠性的考慮，低電壓等級(jí)的分散電源支撐是必要的。以往認(rèn)為農(nóng)村配電系統(tǒng)難以利用智能電網(wǎng)技術(shù)，而本文將介紹某些情況下智能電網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)村可能比在城市更能發(fā)揮效率，實(shí)現(xiàn)電力普遍社會(huì)服務(wù)。

1農(nóng)村配電網(wǎng)智能化

智能電網(wǎng)技術(shù)用于農(nóng)村配電網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)配電網(wǎng)能源消費(fèi)的可控、能控，在主網(wǎng)故障前提下的自恢復(fù)、需求調(diào)節(jié)等。由于與城市中心比較，農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)的負(fù)荷集中度偏低、分散性更強(qiáng)，因此農(nóng)村配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)采用智能電網(wǎng)技術(shù)時(shí)，可以利用它完善的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，更加準(zhǔn)確地獲得和預(yù)測(cè)負(fù)荷的大小和地址，從而減輕系統(tǒng)基于不確定性的負(fù)荷。

1.1提高農(nóng)村配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行(1)由于廣大農(nóng)村地區(qū)多采用長(zhǎng)距離、輻射式配電線路，因此電壓降大，變電站運(yùn)行電壓偏低，導(dǎo)致線路末端電壓不能滿足用戶的電能質(zhì)量要求。利用智能電網(wǎng)技術(shù)，在線路末端安裝電壓傳感器，并將電壓信息傳送給變電站，通過(guò)調(diào)節(jié)運(yùn)行電壓使變電站電壓滿足末端最低允許電壓，線路終端保持適當(dāng)?shù)碾妷核健＿@樣既可以提高用戶用電需求，又降低配電網(wǎng)的線路損耗，優(yōu)化配電網(wǎng)電能質(zhì)量。(2)利用變電站、線路數(shù)據(jù)，付費(fèi)電能表和傳感器數(shù)據(jù)，可以得到更加準(zhǔn)確和完善的運(yùn)行信息，從而計(jì)算線路、變壓器損耗和進(jìn)行負(fù)荷平衡分析。(3)針對(duì)農(nóng)村地區(qū)分散的特點(diǎn)，通過(guò)智能計(jì)量通信網(wǎng)絡(luò)可以獲得需求控制或價(jià)格控制信號(hào)。在電源短缺進(jìn)行需求控制時(shí)，可在農(nóng)村配電網(wǎng)上安裝新的需求控制/響應(yīng)系統(tǒng).采用更復(fù)雜的雙向通信監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的可控和能控。(4)隨著“家電下鄉(xiāng)”等政策的執(zhí)行，農(nóng)村地區(qū)的基本用電需求發(fā)生了根本改變，其對(duì)電能質(zhì)量的要求也日益增強(qiáng)。在終端用電設(shè)備方面，普及的節(jié)能照明設(shè)備和智能家用電器具有“非線性”的負(fù)荷特性，其功率因數(shù)低，并伴有諧波輸出，導(dǎo)致閃爍和變壓器超載現(xiàn)象日益增加，直接影響用戶的電能質(zhì)量。為此，可通過(guò)智能電網(wǎng)的傳感器技術(shù)，加強(qiáng)諧波監(jiān)控，降低電網(wǎng)中的諧波成分，來(lái)提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。

1.2故障診斷隔離與自適應(yīng)響應(yīng)(1)過(guò)去重視輸電網(wǎng)動(dòng)態(tài)性能評(píng)估，但由災(zāi)害天氣導(dǎo)致的輸配電停運(yùn)最終影響的是用戶，因此結(jié)合天氣的配電網(wǎng)監(jiān)控越來(lái)越受到重視。通過(guò)結(jié)合天氣的配電網(wǎng)監(jiān)控不僅有助于預(yù)測(cè)結(jié)冰信息或其它天氣信息，而且可預(yù)測(cè)供電中斷故障，掌握可能存在的孤島運(yùn)行信息，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)自適應(yīng)和自恢復(fù)的重要組成。(2)當(dāng)前的農(nóng)村配電網(wǎng)多是長(zhǎng)線路、輻射式、多支路，為節(jié)約一次設(shè)備投資，線路采用隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行幾何分段。當(dāng)線路上某支線故障時(shí)，由人工進(jìn)行故障隔離，會(huì)造成停電時(shí)間長(zhǎng)，停電范圍需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)作出決策;采用智能電網(wǎng)技術(shù)后，結(jié)合一次傳感器和通信技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)在幾個(gè)用戶或供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)之間的負(fù)荷切換，并通過(guò)監(jiān)視和記錄故障前后運(yùn)行電壓、電流，確保增加的負(fù)荷不會(huì)引起線路過(guò)載，保持正常的電壓水平。另外，在故障判斷方面，需要利用高級(jí)計(jì)量裝置進(jìn)行更多的研究和創(chuàng)新，如監(jiān)控配電系統(tǒng)的噪音水平，以確定配電系統(tǒng)上常見(jiàn)的輔助設(shè)備(如絕緣子或避雷器)故障。

1.3分布式能源的影響智能電網(wǎng)的一個(gè)重要功能是確保配電系統(tǒng)中分布式電源的接入和能源儲(chǔ)存，協(xié)調(diào)波動(dòng)性和間歇性。這對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)或孤立地區(qū)的發(fā)電是非常關(guān)鍵的，因?yàn)檫@些地區(qū)的發(fā)電燃料運(yùn)費(fèi)比燃料自身的費(fèi)用高。對(duì)于農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)，相比大網(wǎng)輸配電，分布式可再生能源的空間巨大，其中首選應(yīng)該是離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電技術(shù)。(1)鑒于農(nóng)村地區(qū)的用戶分散性，應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)姆植际诫娫础＾r(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)分布式電源包括小型的屋頂太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)、微型家用風(fēng)電機(jī)、沼氣和生物質(zhì)能發(fā)電以及傳統(tǒng)的分布式電源。將來(lái)，個(gè)體的3~5MW風(fēng)電機(jī)會(huì)連接到農(nóng)村配電系統(tǒng)。在農(nóng)村配電網(wǎng)上選擇性接入可靠性強(qiáng)的分布式電源，可以有效形成電壓支撐和備用熱電源，以降低高峰負(fù)荷、減少網(wǎng)絡(luò)損耗;在與主配電網(wǎng)由于故障斷開(kāi)而孤立運(yùn)行后向配電網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備提供恢復(fù)電源，有利于故障后主網(wǎng)的恢復(fù)，可提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率和電能質(zhì)量。(2)考慮將來(lái)電動(dòng)汽車(chē)充電樁或充電站的影響。由于這種電源的地點(diǎn)是變動(dòng)的，很難預(yù)測(cè)其注入配電網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)量和時(shí)間，因此對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。

1.4地理信息系統(tǒng)和停電管理系統(tǒng)由于農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)負(fù)荷相對(duì)分散、地理?xiàng)l件復(fù)雜，因此在農(nóng)村智能化進(jìn)程中增加地理信息系統(tǒng)(GIS)的應(yīng)用，記錄用戶的地理信息、用電綜合信息，改善系統(tǒng)運(yùn)作和提高運(yùn)行效率，有利于農(nóng)村配電網(wǎng)效率優(yōu)化，合理分配電能，同時(shí)便于配網(wǎng)自動(dòng)化中故障尋址、故障范圍分析等功能的實(shí)現(xiàn)。停電管理系統(tǒng)是智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用功能，可以監(jiān)控配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。在供電中斷后，通過(guò)智能計(jì)量裝置表和其它傳感器可獲取停電地點(diǎn)和設(shè)備信息。()Ms系統(tǒng)可以準(zhǔn)確記錄斷電原因以及地點(diǎn)，通過(guò)對(duì)()MS系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析，將更加準(zhǔn)確記錄斷電前后的運(yùn)行數(shù)據(jù)，有利于故障原因分析，以便制定更加有效的電網(wǎng)檢修維護(hù)決策，提高配電網(wǎng)可靠性指標(biāo)。

2經(jīng)濟(jì)可行性分析

考慮到長(zhǎng)距離輸配電線路成本高，而分布式發(fā)電成本低，線路損耗小，發(fā)電容量、輸配電容量投資遞延，因此在電網(wǎng)不能覆蓋的地區(qū)，利用可再生能源建立獨(dú)立的小型發(fā)電系統(tǒng)，可滿足當(dāng)?shù)赜秒娦枨?。我?guó)目前沒(méi)有強(qiáng)制的考慮智能化的農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)。在農(nóng)村配電網(wǎng)建設(shè)初期，智能電網(wǎng)的投資昂貴，可行度不大;但隨著“家電下鄉(xiāng)”等政策的推廣和實(shí)現(xiàn)，農(nóng)村智能電網(wǎng)技術(shù)一次設(shè)備技術(shù)的提高，

3結(jié)束語(yǔ)

智能電網(wǎng)技術(shù)是電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展而進(jìn)行的重要技術(shù)創(chuàng)新，隨之應(yīng)用于農(nóng)村配電網(wǎng)系統(tǒng)的工具和方法將發(fā)生變化。通過(guò)智能電網(wǎng)可改善終端配電網(wǎng)的電能質(zhì)量，在故障情況下減少停電時(shí)間，加快網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)速度，提高供電可靠性，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)社會(huì)責(zé)任。

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