（广东电网有限责任公司佛山顺德供电局 广东佛山 528300）
摘要：在我国二、三线城市由于其公用配变与自然村落共同发展，负荷种类较多，且每一种负荷其负荷高峰各不相同，与一线城市比较起来，负荷控制存在预测难度大等难题。在配电网智能化进程中，要利用好0.4kV智能开关、0.4kV开关测控终端、0.4kV电流记录仪、智能电表等硬件，实现智能预警、智能隔离、智能优化等功能。
关键词：智能电网；便携式；电流记录仪
1 引言
我国配电网在城市和农村地区运营工作差异较大，举例来说，以广东省佛山市顺德区大良街道为例，负荷种类以企业单位、事业单位、商业、居民负荷为主，配电变压器建设形式以开发商统筹建设，移交供电部门运维模式为主，低压配电网负荷经过测算，配电变压器负载率一般控制在50%至80%，且多台变压器的低压配电网之间可通过低压母联开关，形成环网，即使配电变压器检修也不会影响供电可靠性。以“雅居乐花园”为例，占地面积0.28km2，区域装见容量21675kVA，平均负荷密度达77410kVA/km2。但即使负荷密度如此之高，由于配电网从规划设计、施工建设到运行维护之间，数据衔接紧密而准确[1]，配电网的运营工作具有较强的可预见性。
而在二、三线城市，情况则更为复杂，一来负荷种类更为复杂，以居民、农业及工业为主；二来不同负荷其负荷高峰时间各不相同，三来不同使用人群的负荷高峰特性又有差异，给配电网的负荷预测、规划建设、运行维护等运营工作带来的较大的不确定因素和挑战。
本文主要围绕二线城市农村区域配电网，分析目前各项智能化技术及其在配电网规划建设、运行维护等运营工作中的应用，为从事配电网运行维护及智能化改造的同事提供参考。
2 配电网的现状
以广东省佛山市顺德区勒流街道为例，勒流供电所是顺德供电局管辖的中大型供电所之一，供电面积92.62km2，辖下共有22个村居，辖区共有供电客户74530万户，其中居民客户X户、工业客户X户、鱼塘养殖客户5078户，其余客户X户，在勒流供电所辖区内公用配变规模达1100台，装见容量达561000kVA，平均每台公用配变容量为491.82kVA，专用配变规模达1000台，装见容量达587000kVA，平均每台专用陪伴容量为587kVA，辖区总装见容量1148000kVA，平均负荷密度为12390kVA/km2。从上述数据分析可知，勒流街道属于二线城市的农村区域，22个村居都有居民、工业、鱼塘养殖业负荷，且负荷密度虽远低于城镇区域，但由于农村建筑物用途变化较多，负荷预测难度较大。
对比公用配变居民及工业负荷的时间特性，如图1所示，可以发现，工业负荷一天有两个负荷高峰，第一高峰出现时间在早上的08时00分到11时00分之间，第二高峰出现时间在下午的14时00分到16时30分之间。居民负荷及鱼塘养殖业负荷，其中居民负荷一天有一个负荷高峰，出现时间在21时00分至24时00分之间。鱼塘养殖业负荷夜间持续高峰，在19时00分至21时00分之间，及黎明时分04时00分至06时00分达到峰值。结合图1中各类负荷高峰的时间区间，可以发现不同负荷高峰基本没有重叠区间，这使得若一个公用配变存在两到三种负荷类型时，因为不同负荷种类同期系数极小，给负载率的预测带来了较大的不确定因素。
图1
随着国家要求供电部门更好地满足广大人民群众追求美好生活的电力需求，可预见在社会经济运行平稳向好的前提下，公用配变容量还将持续增加，而在公用配变平均装见容量接近500kVA的情况下，新增的公用配变容量只能通过新增公用配变实现，那么如何收集好现有配电网的数据，合理规划新增公用配变位置，就显得极为重要了。
3 智能配电网技术
3.1 0.4kV智能开关
原生带有电流、电压等电能信号采集、存储、发送等功能的0.4kV智能开关无疑是0.4kV配电网智能化建设的重要载体，该0.4kV智能开关由0.4kV开关主体、电流互感器、电压互感器、测控终端等一体化生产，但需要在配电柜设计时预留足够空间用以安装，适用于新建配电房时选用，在现场配电网改造过程中，因原有配电柜改造不满足日益提高的供电可靠性要求，不能采用原生型的0.4kV智能开关，只能选择能在不停电前提下实施的改造方案。
3.2 0.4kV开关测控终端
0.4kV开关的改造方案由测控终端的安装、电流互感器及电压互感器的无损安装构成。为便于二次布线，测控终端可灵活布置于配电柜的背门，开孔后采取螺丝固定，不仅安装时无需停电，也便于日后运行维护。电流互感器需采用开口式电流互感器[2]，灵活安装在0.4kV开关的进线母排或进线电缆上。电压互感器只需要采用穿刺式线夹，可在不损伤导体情况下，刺穿绝缘层，获得电压信号，在运维过程中，只需要注意恢复母排或进线电缆的外绝缘即可。
3.3 0.4kV电流记录仪
上面探讨了配电房内新建或改造后0.4kV的电能信号监控，而在实现之前，为获取最为准确的电流信号，尤其是峰值电流，便携式电流记录仪应运而生，其原理图如图3所示。
便携式电流互感器的设计基于开口式电流互感器，并在二次接线端子处增加小型单片机，每隔15秒采集一次电流信号，并记录采集时间，第一个信号储存在储存器中，采集的第二个信号，与第一个信号对比，保留大的信号及其采集时间，如此往复，不断采用采用冒泡算法[3]更新储存器中的信号。如此记录下来的电流信号，就是便携式电流互感器安装后所能采集到的最大值。为便于运维人员查阅峰值电流，单片机外接有LCD显示屏，并采用3D打印技术设计制造外壳，使电力互感器、单片机、LCD显示屏能一体化应用于生产现场。
图 3
3.4 智能电表
作为电能供应的最末端设备，智能电表能有效采集用户端电流、电压、有功功率、无功功率等信号。
4 智能配电网技术在配电网中的应用
运维人员在缺乏智能配电网技术时，只能通过经验，首先分析不同区域公用配变其负荷种类，再根据不同负荷种类其不同的负荷峰值时间，采用人工逐一测量的方式测量负荷高峰期间运行电流等数据。基于前文的分析，不同负荷类别，起负荷峰值出现时间各不相同，因此，采用人工测量的数据，必定和实际数据存在较大的误差。智能配电网技术的出现，不仅为一线运维人员节省了大量的现场测量时间，更可避免在深夜到凌晨这段时间开展负荷测量工作，降低了劳动强度，提高了工作效率。智能配电网技术在配电网运营中还有如下应用。
4.1 智能预警
无论是采用智能测控终端或者是便携式电流记录仪，还是智能电表，在设定了电流预警阀值情况下，智能设备能自动触发告警，通过网络或短信渠道通知运维人员，这样就能在故障发生前及时做好负荷控制工作，避免负荷高峰时出现故障。
4.2智能隔离
在配合带控制接口及电动操作机构的空气开关使用时，智能电表能充当用户端的“门神”，在0.4kV遭雷击或上级0.4kV开关发生缺相事件时，智能电表能触发空气开关跳闸，避免用户端遭受上级故障的影响，同时触发停电通知短信给用户，避免故障引起不必要的损失。在线路恢复正常后，能通过网络控制开关合闸，及时恢复用户供电。
4.3智能优化
智能开关、智能电表采集的电流、电压等数据上传到信息系统后，结合线路拓扑结构，一方面可完成线路实时损耗的测算，对超损耗平均值的线路段、配变等可在拓扑结构中可视化告警显示；另一方面能把细分支电流汇合成大分支电流，实时分析是否存在0.4kV线路掐脖子的情况，结合0.4kV沿布图的GIS化，可完成0.4kV线路负荷分布的优化建议。
5 结论
智能配电网技术已日益成熟，随着0.4kV智能开关等硬件设备成本的不断下降，信息系统建设规模不断扩大，智能化有效覆盖从10kV配电网下探到0.4kV配电网，大数据时代即将全面到来。届时，配电网的掐脖子、过负荷等故障先兆都会被智能诊断出来，大量不合理性电网结构将全部得到暴露，给日常运维工作起到了提效增速的作用。
参考文献：
[1]黄邦义.基于智能配电网关键技术的城市配电网规划要点分析[J].水利电力,2016年11月下:122-123
[2]吴建明.杨广亮.黄文涛.开口式电流互感器在低压配电系统中的应用[J].电气技术,2012年第8期:122-123
[3]董小刚.赵俊.一种选择冒泡算法—冒泡算法与选择算法的结合[J].科教文汇,2006年第2期:79-80
基金项目：
资金支持项目：广东电网公司职工创新项目（微型电流记录器的研制，项目编号：030600kk521880073）
论文作者:陈锦彪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/16
标签：负荷论文; 智能论文; 配电网论文; 电流论文; 信号论文; 时间论文; 电表论文; 《电力设备》2018年第25期论文;