國網(wǎng)漢中供電公司 陳克濤

對于能源行業(yè)來說，陳舊的能源設(shè)備已經(jīng)不能滿足電力不斷增長的需求，我國在配電網(wǎng)改造上投入了大量資金，通過配電網(wǎng)的發(fā)展改造，使得用電結(jié)構(gòu)在城鄉(xiāng)產(chǎn)生了變化，配電網(wǎng)的設(shè)備效率也得到了大幅度提高。電力供應(yīng)鏈的發(fā)展為城鄉(xiāng)居民提供了有保障的供電，但要保證電力供應(yīng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行，僅靠完善硬件是不夠的，還需要同步完善提高低壓配電網(wǎng)設(shè)備的正確控制水平尤為重要。

1 配電網(wǎng)低壓設(shè)備管理現(xiàn)狀

我國配電系統(tǒng)可分為高壓配電網(wǎng)（0.4kV 以上）和低壓配電網(wǎng)（0.4kV 及以下），低壓設(shè)備是指所有涉及低壓設(shè)備的電氣設(shè)備，包括干線、支線、戶內(nèi)線、小功率線路、立桿設(shè)備、試驗箱、儀表等。我國對電子設(shè)備更加重視，不僅要利用區(qū)域內(nèi)的信息，建立聯(lián)合，對設(shè)備進(jìn)行有效管理，還要快速查找和索取有故障的產(chǎn)品和設(shè)備。但由于低能產(chǎn)品塔數(shù)多、指令復(fù)雜、肢體多、部件多，低能產(chǎn)品的管理難度較大。現(xiàn)有的配電系統(tǒng)中的大部分小功率設(shè)備已經(jīng)被控制，控制系統(tǒng)只能由分布式電源系統(tǒng)分配電力，以及各站低能設(shè)備的分配、內(nèi)容和管理。對特定設(shè)備進(jìn)行管理，可以更方便地查找和查詢特定設(shè)備，并且不會影響兼容設(shè)備之間的關(guān)系。

綜上所述，與配電網(wǎng)中高壓設(shè)備的控制相比，低壓設(shè)備的控制水平相對滯后。因此，提高低能耗產(chǎn)品的控制和自動化水平，增加能源利用具有重要意義，電源產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足人們和生活的真正需要[1]。

1.1 配電網(wǎng)無功補(bǔ)償

對于城市用電線路，由于線路上配電線路較多，供電缺壓損耗變化較大，以及磁通轉(zhuǎn)和用戶的無功消耗，導(dǎo)致少電。如果非必要且必須付費(fèi)，由于電力電纜和設(shè)備的電能損耗較大，所以必須提升增強(qiáng)配電的安全、經(jīng)濟(jì)和可靠運(yùn)行。隨著電力不斷發(fā)展，配電網(wǎng)用戶不斷增加，家庭設(shè)備負(fù)荷不斷增加，需求增多，所以配電網(wǎng)必須提升負(fù)荷和容量，導(dǎo)致用電在公變低壓側(cè)。城市配電網(wǎng)較低。極少數(shù)情況下，電力不良導(dǎo)致大線落在電力用戶的下側(cè)，在電力用戶用電高峰時，電力容量無法滿足客戶的用電需求，在用電高峰時段，用戶終端的電壓會低于國家標(biāo)準(zhǔn)，而在用電低谷時段，用戶終端的電壓會高于國家標(biāo)準(zhǔn)，這不僅造成電能的浪費(fèi)，也影響用戶終端的使用壽命。

1.2 地理信息技術(shù)

地理信息技術(shù)是一種采集、存儲和綜合處理和分析空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)。由于電力系統(tǒng)線路長、設(shè)備電壓高、安全運(yùn)行要求較高，而且電力系統(tǒng)一般規(guī)模大、發(fā)輸配電線路距離較長，所以地理信息技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了良好的效果。前期低壓配電系統(tǒng)的主要控制方式主要是手動控制，將低壓配電室數(shù)量劃分到不同的區(qū)域，然后維護(hù)人員再對每個區(qū)域的進(jìn)行人為控制。每個維護(hù)人員要維護(hù)的設(shè)備數(shù)量非常多，而且設(shè)備種類也很復(fù)雜，不可能全程悉心照料周全，因此，在電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中不能及時反饋設(shè)備故障的位置和問題，通過引入地理信息技術(shù)很好的解決了這一問題，大大提高了系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行效率和降低電力維護(hù)成本，并使得供電企業(yè)信息化建設(shè)過程中逐漸完善（如圖1、圖2所示）。

圖1 配電線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

圖2 電力地理信息巡檢

2 配電網(wǎng)低壓設(shè)備管理發(fā)展趨勢

在高壓電網(wǎng)中廣泛運(yùn)用了地理信息技術(shù)，所以在中低壓配電網(wǎng)中可以起到借鑒作用，因此采用地理信息技術(shù)對中低壓配電網(wǎng)進(jìn)行更生升級和不斷完善。但是電子設(shè)備有很多局限性，如果用GPS 來記錄和識別每一條線路、每一個鐵塔、每一個開關(guān)困難較大，而且做矢量圖的成本也較高，不適合縣級供電企業(yè)。

2.1 圖形化低壓設(shè)備管理

研究發(fā)現(xiàn)，全面梳理低位電氣圖像后發(fā)現(xiàn)，只要線路、鐵塔、下線、電表箱、火表用電與鐵塔的距離和數(shù)量有關(guān)是封閉的，低壓裝備可以自愿創(chuàng)造為其中的一種關(guān)系，因此不同的用電設(shè)備可以采用不同的符號進(jìn)行區(qū)分標(biāo)志，各個設(shè)備之間的火災(zāi)圖繪制時，可建立配電網(wǎng)電氣設(shè)備管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)去除GPS 數(shù)據(jù)，可取低耗能設(shè)備的相關(guān)信息，是城市電力公司使用所必需的[2]（如圖3所示）。

基于RTU 的管理方案及RTU 的應(yīng)用。低壓配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)由以下三部分組成：操作部分（遠(yuǎn)程RTU）、通信和配電端。其中，RTU 是系統(tǒng)的主體部分，用于實現(xiàn)遙信、遙測和遙控。為此，為確保RUT 在經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上可行的原則，RTU低壓配電網(wǎng)應(yīng)用在大多時候是基于PLC 的，與單片機(jī)相比較而言（以前適用廣泛），PLC 具有抗干擾、易維護(hù)、可擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，但PLC 的樣品成本高，且大多采用DC，限制了其進(jìn)一步發(fā)展。

RTU 即遠(yuǎn)程控制終端，能實現(xiàn)對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和控制的先進(jìn)的自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)組成（信號IO 模塊、PLC、網(wǎng)絡(luò)通訊和后臺），前端設(shè)備的遙控器可通過后臺軟件和服務(wù)器進(jìn)行識別，識別四個遙控器。記錄模擬量、變化、脈沖或直接記錄電源頻率并發(fā)送到遠(yuǎn)方是RTU 的主要功能，具有光電分離、接收遙控和校準(zhǔn)指令、軟件自修復(fù)和硬件自診斷、通道監(jiān)控，遠(yuǎn)程時間同步，與各種后臺通信，記錄和發(fā)送串口記錄，從遠(yuǎn)程位置改變位置，發(fā)送電話到文件等。RTU 的優(yōu)點(diǎn)是通信距離長、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。

RTU 在有限能源資源的管理中起著重要的作用，為了在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)更多的工作，降低通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和運(yùn)營處理工作的成本，服務(wù)供應(yīng)商無線RTU。無線RTU 由計算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)、CS 和BS一體化架構(gòu)組成，是一種可以實現(xiàn)多功能的低壓配電系統(tǒng)，主要表現(xiàn)在無線監(jiān)控和配線遠(yuǎn)程控制方面，其誕生有三個源頭：通信網(wǎng)絡(luò)，低壓配電網(wǎng)監(jiān)控設(shè)備（上下），計算機(jī)后臺。此類無線RTU 采用無線網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)周期短、成本低、安全可靠，并且在手機(jī)及電腦的前端和后臺實現(xiàn)了無線暢通的通訊功能，進(jìn)行可讀性分析、動態(tài)監(jiān)測、無功功率分析、信任值分析等，了解RTU 的各種功能和技巧，為配電維護(hù)和線損分析，物料管理等提供解決方案，這也將是未來低壓配電網(wǎng)設(shè)備管理系統(tǒng)的重點(diǎn)，可擴(kuò)展性好（如圖4、圖5所示）。

圖4 以RTU 為基礎(chǔ)的變電站自動化系統(tǒng)

圖5 RTU 無線遠(yuǎn)程監(jiān)控

2.2 在線監(jiān)測及預(yù)警監(jiān)控應(yīng)用

在線監(jiān)測是指實現(xiàn)對基礎(chǔ)設(shè)施、配電線路、故障設(shè)備、中低壓配電工作設(shè)備的線上監(jiān)控，實現(xiàn)系統(tǒng)線路設(shè)備在發(fā)生故障和異常時進(jìn)行統(tǒng)計和報警，借助于分析和評價功能，對設(shè)備能耗和維護(hù)進(jìn)行分析評價，可以從各個視角分析和診斷中低壓配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，比如配電、用電設(shè)備停電、電力變壓器、供電及輸電線路損耗等，用戶還可以設(shè)置能耗模型，在電力設(shè)備和線路的能耗方面進(jìn)行限額，節(jié)約能源，并持續(xù)提高能源效率。根據(jù)需要，也可提供定制化工作，可自動進(jìn)行輸入和接收產(chǎn)品的相關(guān)信息，實現(xiàn)對現(xiàn)場和遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析整合，有助于及時了解電力設(shè)備的運(yùn)行管理的相關(guān)信息。

預(yù)警是指在電力系統(tǒng)災(zāi)難或其他危險發(fā)生前，根據(jù)前期電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行情況和事件的性質(zhì)，評估發(fā)生損害的可能性，以預(yù)防危險發(fā)生。預(yù)警監(jiān)控一般包括預(yù)警管理、預(yù)警操作和預(yù)警問題。在線監(jiān)測及預(yù)警如圖6所示。

圖6 在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

2.3 遠(yuǎn)程無線管理信息監(jiān)控系統(tǒng)

因低壓電流經(jīng)常發(fā)生很大的變化，且會在多點(diǎn)發(fā)生，范圍和面積比較廣，一些研究人員開發(fā)了一種通信網(wǎng)絡(luò)GSM、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、客戶端/服務(wù)器相結(jié)合的分類系統(tǒng)低壓網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模型和瀏覽器/服務(wù)器模型多功能無線遠(yuǎn)程控制信息系統(tǒng)，系統(tǒng)分為三個部分：遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備（上位和下位控制系統(tǒng)）、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)管理。經(jīng)實踐證明，該系統(tǒng)突出優(yōu)點(diǎn)，施工接線方便，且可以進(jìn)行靈活接線操作，同時對抗電磁的干擾性較強(qiáng)，具有安全可靠的特點(diǎn)，且易于維護(hù)，對低壓自動化設(shè)備的發(fā)展起到促進(jìn)和提升作用。

3 高低壓設(shè)備運(yùn)行維護(hù)

日常維護(hù)工作要科學(xué)合理，只有建立合適的維護(hù)模式，才能達(dá)到設(shè)備日常維護(hù)的效益，才能提高設(shè)備的性能，確保所有維修工作都能按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。應(yīng)制定專門的計劃，并作為產(chǎn)品維護(hù)的一個重要方面來考慮，對于日常維護(hù)工作，還需要及時經(jīng)常檢查電氣設(shè)備，先了解其工作情況，通過檢查確保設(shè)備的輸入電壓和輸出電壓符合相關(guān)規(guī)定，在設(shè)備維護(hù)過程中，需要檢查電池的狀況，確保電池正常工作。

4 結(jié)語

提高配電網(wǎng)低壓設(shè)備管理水平的最佳途徑是創(chuàng)建地理信息系統(tǒng)，電子產(chǎn)品中低能耗產(chǎn)品的圖形控制可以使用RTU 控制模式，安裝高壓設(shè)備應(yīng)采用無線遠(yuǎn)程監(jiān)控。由于電力系統(tǒng)設(shè)備的調(diào)整和更換工作任務(wù)繁重，尤其是低壓電網(wǎng)設(shè)備控制管理不理想，在主電網(wǎng)智能化和傳播的大潮中，低壓配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)備智能化是必然趨勢，一些新產(chǎn)品、新技術(shù)、管理解決方案和安全策略也將定期發(fā)布。