刘祎凯
国网江西省电力有限公司婺源县供电分公司 江西 上饶 333200
摘要：农网改造升级应适应智能化发展趋势，推进配电自动化，智能配电台区，农村用电信息采集建设，满足新能源分散接入需求，服务新型城镇化和美丽乡村建设。”本文针对低压农网中配网的现状及其存在的问题及解决办法进行论述。
关键词：农网改造；低压配电装置；智能化
1 农网的现状
1.1 电源型式多样
水电、光伏、风电、生物质发电等，通过互联网（或物联网）[2]加以综合应用。
（1）水电是常见农村电源，多数是由小型水电站产生，属于可再生能源。但电能质量受丰、枯水量限制及目前由于设备和管理不佳的原因，出现过电压和欠电压故障的频率较高。
（2）光伏是节能环保的再生能源，是国家大力支持和发展的项目。光伏电压波形需经整流再逆变为交流电压才能经变压器输进电网，但有时因逆变所导致电压波形畸变，产生非正弦波的情况时有发生，产生谐波，干扰负载的正常运行。
（3）风电也是节能环保的再生能源，同时也是国家大力支持和发展的项目，但受风速的变化和风力大小的不同导致发电量不稳定。而且风电发电产生的电压波形也需经整流再逆变为交流电压后才能并入电网；电能质量也会因电源逆变所导致电压波形畸变产生非正弦波，造成谐波和损耗，也会干扰负载的正常运行。
（4）生物质发电利用树枝、落叶及垃圾与其他腐植质混合发酵产生沼气燃烧生热发电，或通过树枝、落叶及垃圾焚烧发电，虽不属可再生能源，但也算是节能环保的有效措施。
1.2 存在问题
（1）负载分布不均匀县城较集中，区、乡较分散。存在过载运行情况较多、输电线路不规范、用户端电压偏低等各种现象，导致线损增加。
（2）三相负载不平衡现象严重，功率因数偏低，造成损耗过大。
（3）继电保护及配电自动化水平较低。
2 农网改造智能化的要求
新建或改造农网的智能化的要求应符合《新一轮农村电网改造升级技术原则》:
（1）具备电网运行监控基本功能及遥控安全约束，运行设备在线状态监测等功能；
（2）统筹多种自动化系统的需求，统一规划数据采集平台；
（3）配电自动化建设与改造应根据区域供电可靠性需求、一次网架、配电设备等情况选择相应的建设模式，乡村线路更宜选取远传型故障指示器，以便实现故障的快速判断和定位；
（4）农网改造升级应同步建设通信网络，确保信息带宽容量裕度，注意冗余通道备份；
（5）农网通信系统应满足电网自动化系统、管理信息系统及其他业务所需数据、语音、图相等综合信息传输的需要。中低压电网分散通信点可采用光纤、无线、载波等通信方式。
3 农网低压配电监控系统的智能化
3.1 智能低压配电监控系统主要结构层次及功能
3.1.1 上位机—应用层
（1）遥测功能。显示实时在线运行参数：如电压、电流、cosφ、有功功率、无功功率、电能等，运行参数定时自动更新，原有参数存于数据库中并进行大数据计算，自动生成预测运行参数的未来发展曲线、报表等，并具有储存功能。
（2）遥信功能。显示并储存下位机现场配电装置（例如断路器）的保护参数（如过载、短路、过压、欠压、断零、缺相、三相电流（压）不平衡、剩余电流等）的设定值；显示并储存下位机运行中发生的各种故障（故障类别、故障参数、发生时间）；显示下位机现场配电装置（例如断路器）的工作状态（如接通或断开）。
（3）遥调功能。按管理权限有权按运行需要修改现场配电装置保护参数的设定值、并能保存修改信息（修改名字及修改时间）。
（4）遥控功能。
通过上位机可以改变下位机的工作状态（如控制断路器的接通或分断），并能保存修改信息（如修改名字及修改时间）。
3.1.2 中位机
中位机（收集器、路由器等，包含互联网层、传输层），互联网层通过通信模块—4G（有条件可用5G）模块，负责传送各种现场运行信息给上位机，或下达上位机给下位机的指令，起上传下达的作用，还兼管流量控制；传输层用一个寻址机制来标识一个特定的运用程序（端口号），典型设备如网关、协议和转换器；中、上位机的通信网络可以采用光纤或屏蔽双绞线的有线通信（当通信距离低于1 500 m）或通过无线通讯经北斗或4 G（有条件可用5 G）移动模块上传至主站。
3.2 物理层
现场智能化低压断路器的特点及要求。智能化低压断路器是低压电器中最重要的元件，是低压智能配网中最重要的节点。
（1）对应于智能型低压断路器在线运行参数：三相电压、电流、N相电流、功率因数、三相有、无功功率、有、无功电能等。
（2）多种继电保护功能，保护参数以适当步长可按需（现场或上位机远程）连续调整。继电保护功能主要有：需用电流保护（由用户向供电部门提出，经供电部门审批同意后纳入供电合同内）、过载电流保护、短路电流短延时保护、短路电流瞬时保护、剩余电流保护、接地电流保护、过电压保护（1.15～1.3）Ue、欠电压保护（0.35～0.7）Ue、缺相（失压＿）保护（0～0.35）Ue、断零保护、不平衡电流保护、不平衡电压保护、峰（谷）时段电流调节自动转换、自动重合闸（短路、断零故障不执行）、相序保护、逆功率保护。
（3）故障自诊断、报警（及远程）、故障记忆及查询。
（4）接受上位机远程查询或现场调整开关工作状态。
4 智能化农网改造中的技术问题
4.1 分布式电源联网
分布式电源包括小水电、光伏、风电等电源。众所周知2个或2个以上电源并联运行，需满足电压相等、频率相同及相位相符3个条件，但过去光伏、风电由于整流器及逆变器技术不佳引起电压波形畸变，导致与上述并网条件不符，很难实现与正常电源并网。而新型电力电子器件IGBT绝缘双极型晶体管，具有驱动功率小而饱和压降低的特点，非常适用于直流电压为600 V及以上的变流系统应用。目前由于光伏、风电的整流器及逆变器的核心元件采用IGBT模块使得光伏、风电发电逆变后的电源能较好地满足上述条件，使得光伏、风电与正常电源并网成为可能。
4.2 进线柜和联络柜的智能化配置
一般情况下需要对两种电源系统实时在线运行参数进行测量，并对开关的分、合状态进行监控，目前需要配置智能网络电力仪表，这种仪表能够对实时运行参数进行数据采集与计算；如今断路器已实现一、二次设备融合，将部份替代智能电表。可以实现对元件中各项数据参数的精确测量和显示，并通过数字化技术进行网络通信以便遥控。
4.3 无功补偿柜的智能化配置
现时农网中存在无功补偿不足和谐波待治的状况，需要配置动态无功补偿，以达到提高功率因数、智能化的无功补偿的目的。DSP控制器能对用户的负载情况进行监控，计算分析得到负载的无功电流数据，作为控制器的参考值，并实时驱动IGBT产生满足要求的无功补偿电流，实现动态补偿，将无功功率控制在供电允许范围，同时对三相电压、电流以及无功功率在线监测和显示，并利用通信技术实现上位机对其进行监控和管理。
5 结束语
农网辽阔，幅员广大，低压配电台区是配网的最小单元和数据源头，是智能配电网的关键，应主动适应国家和电网公司“互联网+”战略及体制变更要求，充分利用“大数据、云平台、物联网、移动通讯、智能化”等新技术，推动设备智能感知、数据贯通、信息共享和业务的移动化，全面深化设备资产全寿命周期管理，构建智能运检管理体系，“以硬件平台化，软件APP化”为原则研发新型配变终端。
参考文献
[1]国家能源局.《新一轮农村电网改造升级技术原则》的通知[Z]. 2016-03-08.
[2]GB/T22710-2008.低压断路器用电子式控制器[S].
[3]GB/T27745-2011.低压电器通信规范[S].
[4]蓝洁."互联网+"智能电网对多能源系统智能断路器的监控[J].科技经济导刊,2017（23）:70-71.