利用数字化、智能化技术服务乡村振兴提高农村供电和服务水平
时间：2023-04-16 20:00:03 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
■ 国网浙江杭州供电公司 陈 炜 刘 箭 刘兴业
国网浙江桐庐县供电公司 皇甫伟钢 郑永镪 范春丰
国网杭州供电公司研究制定了建设国家电网新型电力系统省级示范区县域样板的实施方案，实现在新能源为主体的新型电力系统下全域保持高供电可靠性，支撑县委县政府高质量实现“碳达峰、碳中和”目标。
形势环境。桐庐作为“中国最美县”，美丽乡村建设一直走在全省前列。江南镇“美丽乡村”建设是杭州市深化“千万工程”建设新时代美丽乡村、贯彻落实国家乡村振兴发展战略的典型实践，建设秉承“绿水青山就是金山银山”的发展理念，成为杭州“三农”的“金名片”。
战略意义。杭州供电公司以“先行示范窗口”的使命担当，以“智慧化、数字化、自动化”为核心，坚持问题导向，全力谋划“城—镇—村”全场景高弹性配电低压物联网建设，打造能源互联网“试验田”和多元融合高弹性电网“样板间”。
在桐庐构建低压物联网示范区，实现低压配电设备状态全管控、业务流程全穿透，配电网业务和信息处理在线化、透明化、移动化、智能化，提高中低压配网故障综合研判能力，提升故障抢修效率、供电可靠性和客户服务水平。
痛点问题。停电信息粗糙、低压设备智能化水平低。停电信息只覆盖至台区低压进线侧，低压设备状态实时监测能力不足，无法掌握各类设备运行水平。低压设备缺陷发现仅限于现场巡视或故障报修，无法快速、准确地获取设备监测数据，随着供电高可靠性要求日益增加，对低压用户停电信息的快速、主动上送以及对故障的研判需求便越来越迫切。
低压台区拓扑无法自动识别、故障研判能力不足。低压台区电气拓扑关系的生成局限于人工排查，造成低压台区电气拓扑准确性较低、更新不及时的问题，对故障精准判断造成较大影响。同时，低压故障研判及处理模式依靠于人工的系统查询及现场查看摸排，所需时间较长，智能化程度较低。导致后期故障排查效率低及线损管理困难。
充电桩、分布式电源状态监测亟须解决。区域内低压台区电动汽车充电桩负荷接入逐渐提升，缺乏有效手段来监测低压用户充电行为、评估充电负荷接入对台区供电质量的影响。低压分布式电源状态监测手段不足，分布式电源的接入改变了原线路潮流分布，设备主人无法及时了解新增分布式电源对电网安全稳定运行影响。
低压供电备用电源转供能力需进一步加强。小区配电房2台区间不具备低压故障后自动转供能力，核心区域公变台区供电可靠性仍有提升空间。
选择具有典型意义的城农网供电所进行低压物联改造，探索美丽乡村高弹性配电低压物联网建设模式。该试点建设位于浙江省杭州市桐庐县江南供电所。
低压台区故障就地化综合研判
目前发生低压故障，抢修人员无法通过后台监测及时获取停电情况，造成用户停电时间长，抢修效率低。
基于融合终端边缘计算能力，对低压各类设备电气量、运行状态量、电表停复电状态等信息的实时感知和汇总，在融合终端进行低压故障就地研判，通过各节点（LTU和智能断路器）逐级信息比对分析，确定台区停电事件和故障位置，并上传主站。
Ⅳ区主站接收融合终端的研判事件后，结合主站侧中压各设备告警信息进行综合研判，自动生成故障停电范围及原因预解析。
供服系统抢修模块基于主站故障研判结果，主动派发抢修功能，快速解决配网故障，提升配电网智能处置和自愈能力，实现故障区段、停电客户综合自动研判和快速、准确定位，将被动抢修转变为主动抢修。
根据台区的电气拓扑图、设备停电告警和电流故障点，快速定位故障点的位置，防止设备故障误报。
低压台区电气拓扑自动辨识
目前低压台区拓扑信息主要依赖于系统档案维护和现场人工核查，造成低压台区拓扑日常维护工作量大，准确性不高。
融合终端的低压拓扑动态识别应用基于即插即用与自动注册维护技术，动态获取配电台区线路关键节点LTU的采集数据及状态信息，结合营配就地交互功能，获取末端用户智能电能表的地址信息，实现变—线—箱—户的4级完整拓扑，并支持表计新增/轮换后的拓扑自动更新功能。
拓扑信息或表计档案信息变化后，台区“变—户”关系，可以在主站与物联网设备模型、PMS、主站侧拓扑信息进行自动校核，实现台区变压器用户关系、拓扑变更等信息的主动发现与自动维护，提高低压配网拓扑模型准确性，实现低压网络拓扑可视化管理。
图1 故障精准研判原理图
图2 融合终端低压故障研判流程
通过改造智能断路器、安装LTU获取出线开关、表箱等关键节点拓扑信号收发结果，利用本地通信网络将数据汇聚至融合终端运算，生成“变—线—箱”拓扑图文件。更进一步通过LTU与同表箱Ⅱ型集中器的通信连接，融合终端获取Ⅱ型集中器的表计档案信息，实现“变—线—箱—户”4级拓扑动态辨识。
充电桩有序充放电
通过“网上国网”客户端、客户端业务层、系统间信息通信层、电网支撑平台层、现场设备层改造，实现充电桩有序充放电。
以“网上国网”客户端为窗口，以“业务链接平台”通讯链路为依托，完善网上国网“充电桩”业务，扩展“配电自动化四区主站”支撑平台的充电桩管理功能，现场加充电桩安装智能断路器，实现第一阶段充电桩状态感知及监测管理。
客户端业务层，在网上国网新增“居民充电桩有序充电管理”业务，通过充电桩二维码扫描功能，向客户直观展示充电桩是否可即刻充电和自助预约，支持在线预约，支持客户侧智慧充电策略，引导客户在负荷低谷时段进行自主充电，提高配电网稳定高效运行水平。
系统间信息通信层，以业务链路交互平台为媒介，将客户端业务需求数据（包括充电需求时间、用户充电等信息）、现场电网侧感知运行数据（包括变压器运行、断路器运行等数据）进行业务信息交互，为有序管理实施提供参考数据。
电网支撑平台层，在配电自动化Ⅳ区主站内，实现现场融合设备、智能断路器等设备数据采集、远程设备运行状态监测及管理，支持远程业务数据交互。
现场设备层，包括边缘计算融合终端以及智能断路器末端设备，实现本地侧策略执行控制、实时监测运行状态、实时数据采集监测等功能。
分布式电源并网状态监测
在融合终端中配置分布式能源管理微应用，实时监测户用光伏等分布式电源的运行情况与电能质量，结合台区运行工况，实现分布式电源无功出力的实时监视、削减谐波影响。同时，通过分布式电源“孤岛”状态的实时感知、预警，解决分布式电源非计划孤岛运行带来的安全隐患，消除“双高”形态下配电网日常运行、检修和故障处理的安全风险。最后，融合终端将实时监控数据上报配电自动化主站，实现过电压、反孤岛等状态监视预警，满足新能源在低压配电网的大量、快速、安全接入。
低压联络自动电源转换
采用欧变低压两进线一联络自动电源转换方案，设备由控制器、适配器和执行断路器构成。执行断路器加装适配器后通过控制连接线与控制器连接，实现对供电电源的检测；
控制器通过设定的程序自动完成电源间的转换。
自投不自复模式，假设S1故障，系统自投，分闸QS1后，合闸QTIE，QS1段母线通过母联开关由QS2段母线供电。当S1恢复供电，系统不自复。
自投自复模式，假设S1故障，系统自投：分闸QS1后，合闸QTIE，QS1段母线通过母联开关由QS2段母线供电。当S1恢复供电，系统自复：QTIE分闸，合闸QS1，恢复到单母分断供电模式。
逻辑锁：控制器中有逻辑判断电路保证不会发出错误的控制命令，确保避免发出3个“1”，发生合环。
电气锁：控制器和适配器通过断路器中的O F触点组成硬连接闭锁回路，避免3个塑壳同时合闸。
误合瞬跳：此为以防万一的后备保护，当发生误操作或其他原因的误合闸，控制器会立刻发命令跳开母联开关（手动本体操作引起的误合闸，跳开最后误合的断路器），同时退出自动控制并报警。
低压台区电气拓扑自动辨识
通过全覆盖的智能断路器、LTU设备，利用台区融合终端及线路监测单元的快速高精度采样技术同步对母线上特征信号检测，进行逻辑关系的判断，确定拓扑网络节点前后关系和并行关系，实现台区“配变—分支—表箱”的电气物理拓扑自动辨识。
低压台区故障就地化综合研判
图3 融合终端监控智能并网开关
图4 电气联锁
通过融合终端采集低压断路器套件、低压监测单元的数据，利用安装在终端内的台区故障研判App，结合台区拓扑数据，就地实现台区内故障的分析，并将结果实时推送给主站，再由主站自动生成抢修工单推送运维责任人。实现低压网络下关键节点实时告警。
线损分析和管理
通过低压配电关键节点的智能断路器和LTU装置，对低压配电网的进馈线关键节点电气量和状态量进行监测。数据上送智能融合终端，结合电气拓扑“配变—分支—表箱”结构，对低压总进和表箱能流进行分析比对，结合“分支”节点的数据信息，可自动实现台区线损分析和异常节点告警，便于快速处理异常线损故障。
充电桩有序充放电
通过以配电变压器运行角度为入口，以降低配变负载扰动、缓减负荷高峰期重过载为抓手，借助智能台区融合终端以及配电物联网新技术新应用，通过充电桩状态感知及监测、充电有序管理、充电有序智能服务3个阶段全面实现低压居民充电有序管理，保障电网安全，提升用户体验。
分布式电源并网状态监测
通过在光伏逆变器和发电电表之间加装智能并网开关或对并网逆变器进行智能化接入，实现光伏信息接入主站，光伏并网功率、电量等数据的就地化集成，实现智能配变终端对分布式电源的本地数据交互及运行状态进行监测，以此评估分布式电源接入对电网的影响，优化分布式能源布局，提高运营效率，防止电网停电时分布式电源孤岛运行、反送潮流等危及电网事件的发生。
低压联络自动电源转换
通过在配电房台区间改造低压两进线一联络的低压备自投装置，形成低压故障负荷转供模式，解决因低压放射结构造成的停电问题。
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