（电气工程专业论文）农村低压电网信息化管理的研究.pdf

工程硕士论文 农村低压电网信息化管理的研究 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fo u rn a t i o n a la g r i c u l t u r ea n de c o n o m yc o n s t r u c t i o ni nr u r a l a r e a , e l e c t r i c a ld e m a n db c c o m e sl a r g e ra n di a r g e r b u tr u r a lp o w e tm a n a g e m e n th a s m a n yp r o b l e m si nl o t so fa s p e c t s ，e s p e c i a l l yi nf a c i l i t i e sm a n a g e m e n t f o re x a m p l e ， t o om u c hp o w e rl o s s ，l e a k a g eo fe l e c t r i c i t y , a n de l e c t r i c i t ys t e a l i n g m a n yp e a s a n t s l a c kk n o w l e d g eo f e l e c t r i c i t yu s a g e ，w h i c hm a yc a u s ed a n g e r i na l l ，p o w e rs u p p l i e r s m u s ti m p r o v et h e i rs e r v i c e sa n dd ob e t t e ri ne l e e t r i c i t ym a n a g e m e n tw i t hi n f o r m a t i o n m e t h o d se s p e c i a l l yi nl o wv o l t a g ep o w e rn e t w o r k m sw i l ln o to n l ys a r i s 钾t h e r e q u i r e m e n to fp e a s a n t si ne l e c t r i c i t yu s a g e b u ta l s os a v ep o w e rl o s s s ot h em a i n c o n t r i b u t i o no ft h et h e s i si sf o c u s e do nf o l l l a s p e c t sa sf o b o w s ：f i r s to fa 1 1 s o m e p r o b l e m si nl o wv o l t a g ep o w e rn e t w o r ka r ed e c o m p o s e d , a n dm a i np r o b l 锄sh a v e b e e nc h o s e n t h e n , an e wm e t h o do f b e s tc h o o s i n gl i n ea n di r a n s f o r m e ri sp r o p o s e di n t h ee l e c t r i c i t yl i n ep o w e rl o s sp r o b l e m t h e r em e t h o d so ft r a n s c r i b i n ge l e c t r i c i t y m e t e ra l ep r o p o s e di nr u r a l p o w e rn e t w o r k s m r d l y , an e wm a t h e m a t i e a l p r o g r a m m i n gi sd e v e l o p e d ，w h i c hh e l p st od ol o a dp r e d e t e r m i n a t i o nf o rp e a s a n tt t s e r s t h ep a p e rt a k e st h e s i t u a t i o no fj u r o n ga r e a i nj i a n g s up r o v i n c ea sa i le x a m p l e f i n a l l y , t h eg i ss y s t e mi su s e di nr u r a ll o wv o l t a g ep o w e rn e t w o r k sa n a l y s i s 。a n d f u n c t i o n so f t h eg i ss y s t e ma r ea l s oe n l a r g e dt oa c h i e v em o r ea n db e t t e ru s a g e k e y w o r d s ：r u r a lp o w e rn e t w o r k , i n f o r m a t i o n a l ，p o w e rm a n a g e m e n t 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材料。与我同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 已在论文中作了明确的说明。 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅 或上网公布本学位论文的盒部或部分内容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。对 于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名：盈剑至 2 川年一月日 工程硕士论文 农村低压电网信息化管理的研究 1 绪论 1 1 农村电网改造现状 当今信息化、数字化社会中，我们一时一刻都离不开电，它以充足的热量和 能量造福于人类。我们很难想象没有电的社会会是什么样子，但在1 9 9 8 年以前 我国农村普遍存在“三电现象”( 人情电、权力电、关系电) 和“三乱现象”( 乱 收费、乱加价、乱摊派) 。同时农村电力设备普遍老化，线损耗巨大，不仅导致 农村生活中安全隐患增多，而且将不必要的电力运行成本摊派到农村电价中，加 大了农民的负担，造成用电不畅、有电不敢用，严重制约着当地经济的发展和人 民群众生活水平的提高。1 9 9 8 年底，国家批准1 8 0 0 多亿元作为农网改造的基金， 开始了大规模的城乡电网建设和改造。经过1 9 9 8 年至2 0 0 3 年的城乡电网改造， 我国的输电和配电水平有了很大提高，线损率明显下降( 农村低压线损率从改造 前的2 0 - 3 0 降到1 2 以下) 。国家按照“两改一同价”( 即：农电体制改革、 农网改造和实现城乡同网同价) 的原则，对城乡低压电网实行统一管理，取消各 级政府的价外加价。这样减轻了农民负担，提高了农民的小康生活质量；促进了 农村电力消费和经济发展，并带动了各行各业的发展：加快了农村市场的发展， 有利于开发商向农业方面的投资、扩大内需。 a ) 农村电网结构得到优化供电能力得到增强。 在农网改造中，由于注意了电网的科学规划和合理布局，调整了电网的结构， 增加了农村变电所布点和高低压比例，农村低压线路长期存在的卡脖子、迂回、 破旧线路、淘汰设备得到了更换，供电半径达到了合理范围，使农村电网结构达到 或趋于合理水平，电网的整体健康状况得到了改善，农村用电量增长明显，电视机、 洗衣机、电饭煲、音响等家用电器在农村的普及率越来越高。农民生活质量有所 提高，农民的物质、文化生活得到改善。2 0 0 3 年农村用电量比1 9 9 8 年增长了5 1 4 ， 高于同期全社会用电量年增长5 7 的水平。据统计改造后每百户农民平均购买 家电产品电风扇1 6 台、洗衣机1 9 台、电冰箱1 8 台、彩色电视2 l 台、电饭煲9 个，农村用电增长势头迅猛。 b ) 提高农村的供电质量。 按照农网改造技术原则的要求，改造后的农村供电电压合格率普遍能够达到 9 0 以上，解决了一些农村长期存在的电灯不能照亮，电扇不能运转，电视不出图像 的现象。 c ) 农村低压电网线损明显下降 普遍从改造前的2 5 3 0 以上降到了1 2 左右。安徽省统计，通过农网改 造年降损节能达1 8 9 亿千瓦时。 工程硕士论文 农村低压电同信息化管理的研究 d ) 农村到户电价普遍降低。 农网改造已经完成和乡站改制到位的地方，农村到户电价普遍降低o 1 元千 瓦时，有效地减轻了农民用电负担。部分省在农网改造完成的地区，实现了农村统 一电价，使农村电价降低、稳定、统一、公开。有的省电力公司统计仅降损一项 可减轻农民不合理电费支出4 5 0 0 万元。 e ) 农村电网建设拉动相关产业。 农村电网建设与改造投资中的6 0 7 0 左右的资金用于购置设备和材料， 有力地拉动了机电、建筑、建材、安装行业，并带动了家用电器和农用电动器具 的普及程度。一些地方导线、水泥杆等设备材料甚至出现了供不应求的卖方市场。 拉动地方经济的效果非常明显。 f ) 为农村经济的健康发展创造了良好环境。 农网改造有效地推动了农村基础设施的建设步伐，农村招商引资有了良好的 基础条件，农业生产和农产品加工业及乡镇企业用电得到了保障。 1 2 农村用电管理存在的问题1 砌啪 可以肯定农网改造带来了诸多好处，对农业发展作出了很大的贡献，但农村 用电管理中仍存在一些隐患和问题，需要引起我们重视。需要我们认真研究、分 析，并及时采取措施予以解决。 a ) 电力系统还带有深深的计划经济色彩，农电、供电二元体制壁垒森严。 当今社会连户口都能打破，然而在农电管理的体制中，由于用工制度的不同导致 人员不能流动。即使在系统垂直管理的今天，各级电力公司仍把农电管理视为一 个包袱，现在的农电工就是收电费，在感觉上自己是供电工人，在农村是名符其 实的电老虎，在供电人的眼里他就是农电工，他不是正牌的电老虎，狐假虎威。 农电工的工资少，压力大，具体工作多，所傲的工作比其他人多几倍，但工资、 奖金收入却只有区区的3 5 百元。与供电公司的员工拿的少者千元、多者数千 元的月工资相比，简直就是两重天。相同的工作环境，不同的工资、福利待遇。 这就导致农电工工作责任心不强、管理不到位，长期下去，势必造成农电管理不 善、线损急骤上升、上报数据虚假，用电事故处理不及时等问题。这是农村电网 管理中存在的最基础也是最关键的问题之一。 b ) 农村用户电能表和表后进户线改造率低这一现象显得尤为普遍和突出。 户表改造是农网改造工程中的最后环节，也是关键环节，直接影响着农网改造后 经济效益的发挥和农村安全用电的水平，其重要意义对供电企业是不言而喻的； 但由于多方面原因，农村户表改造工作严重滞后于线路改造，从而不同程度地影 响着农网改造应发挥的作用。表后进户线基本没有进行改造，给农村安全用电留 下了隐患。经过调查，有的农村除了一些电气化示范村改造了表后进户线以外， 2 工程硕士论文 农村低压电网信息化管理的研究 占总数8 0 的农户进户线都未改造。低压电网的改造，提高了供电可靠性，但 是与千家万户人身安全息息相关的进户线却存在大量问题：线路破旧，绝缘性能 差，铺设零乱，年久失修，安全距离不够，导线接头多、易发热，基本上没有安 装剩余电流动作保护器。区台总保护频繁动作甚至无法投运。农户用电亟待规范， 要建立必要的巡查制度、记录制度、责任追究制度以及指导管理制度，要用事实 依据和数据说话，不能凭经验办事，这就需要信息化管理工作的同步。 c ) 农民的安全用电意识有待提高。合理、安全用电是给人们带来光明和诸 多便利，改革开放以来农村经济发生了翻天覆地的变化，农村家庭中齐备现代化 的家用电器。我们应该对每个电器的功能、使用、维护等方面有个大致的了解， 它们并不是插上电就好使，更重要的是应该充分了解当电器发生故障时( 短路、 漏电) 相应保护设备如何动作，以保证人身安全和防止电气火灾的发生。这样我 们更自如的使用家用电器，充分发挥它们的功能，很好的为我们服务。 图l ，i 是农村住宅配电参考图，农村用电实际情况与规范管理要求相比有较 大的差距，这就需要农电工对农户的用电常识进行经常性地讲解，以普及用电常 识。 熙明回路 厨房插座 浴室插座 普通插座 空调插座 浪涌保护 图1 1 农村住宅配电参考图 d ) 农村电网的发展需要延伸高、低压线路，新增农村配电变压器的问题。 随着农民生活质量的提高和农村经济的发展，现有的农村电力设施设备已经开始 满足不了农村日益增长的物质文化和生活质量改善的需要。农村需要不断发展和 完善现有的农村配电网络，需要不断地新架高、低压电力线路和新增农村配电变 压器。要解决这个问题，资金从何而来? 现在国家暂时没有再对农村电网投入建 设资金的政策；供电企业也没有后续资金的投入；农村社队集体和个人又不可能 再出资建设农村电网，这又成为严重制约农村经济发展的重要问题。再者，对农 村电网的完善也需要基层管理部门( 供电所) 提供有关信息和资料，而不能凭主观 臆断，一方面要求基层网电管理部门注意积累管理信息，提供决策依据，另一方 面要对现有的供电设备( 变压器、用线以及电气) 使用情况进行经常性的观察和分 析。及时发现问题、及时处理解决这些都需要基层农电管理采用信息化。 工程硕士论文农村低压电网信息化管理的研究 e ) 重视县级供电部门的管理，重视变电站的管理，忽视供电站的管理，忽 视配电变压器的管理，出现事倍功半、舍本求木的现象。图1 2 为一般县级管理 公司管理结构。 县级公司往往采用本级计算机收集到的数据直接进行决策，势必产生宏观决 策有余，而微观估计不足等情况，科学性的背后往往容易出现脱离实际。 f ) 用电安全意识淡薄，网络毁损现象严重。农村安全用电宣传不够，安全 用电意识淡薄，造成意外伤害或死亡事故增多。加之盗窃、外力毁损、工程施工 损坏电力设施及私拉滥接、违章建筑、交叉供电、私自接入备用电源等违章行为， 威胁着农网设备和人员的安全，进而直接威胁和影响供电所安全管理工作。 g ) 农电线路损耗并没有降到相应的规定范围。农电线路损耗的原因很多， 除变压器选型合理性、配电线路用线合理性以及供电半径合理性以外( 论文第二 章专门讨论) ，还包括以下原因： 县调一级主站变电站二级主站数据采集终端 图1 2 县级管理公司管理结构 1 ) 窃电现象突出 农网改造以前，农村居民用户都是实行“多户联表制”，联表为电费结算表，联 表到用户有分表，正常情况下，分户表指数相加应等于联表指数，如分户表相加小 于联表指数，则说明有窃电行为，用户之间自然地相互监督，防止窃电现象的发生。 农网改造后实行一户一表制，分户表为电费结算表，用户直接面对供电所，用户之 间相互监督没有了，相反用户之间由联表制时期的相互监督变为抄表到户后的相 互传授窃电“密诀”，互教窃电“技巧”，有部分用户甚至几家联手，轮流值班“反 侦察”，监视电工查电，发现电工检查相互通风报信，使查处难度大大增加，农忙或抗 旱季节尤为突出。 4 丁= 程硕士论文农村低压电网信息化管理的研究 2 ) 黑户现象依然存在 实行一户一表，抄表到户管理以后，农电工工作量较以前成倍增长，管理难度 大大增加，少数用电“钉子户”、。难缠户”、“势力户”失去往日的用电特权，心理 不平衡，故意给农电工找难题，工作不配合，设置工作障碍，以达到用电不给钱的目 的，有些农电工工作经验不足，遇到此类现象只好委屈求全，不抄他们的电表。还有 极少数农电工素质低，人为地为熟人留“人情电”。黑户一般都是用电大户，对线损 的影响较大。 3 ) 农网改造不彻底，用户电表失准 农网改造时由于农网改造资金不足，无力承担更换新电表费用，加之用户对更 换新电表认识不够等原因，不愿更换电表。农户使用的电表绝大部分是1 9 8 8 年国 家明文规定淘汰的d d l 4 、d d l 7 、d d 2 8 型电表，d d 2 8 2 型电表不足5 ，这些电表 都是超期使用，有的使用期长达2 0 年，经校表检验3 0 以上的电表，负误差值 1 5 3 0 不等，严重影响了结算表的准确度，造成线损升高。 1 3 农村经济的发展给供电部门带来的挑战和机遇嘲嘲州刀 a ) 农民生活水平的提高，对供电质量要求提高，用电负荷也随之增高，特 别是家用电器普遍进入农户后，农民开始关注供电部门的服务质量，服务不到位， 可能会产生用电纠纷。 b ) 农村城镇化建设给负荷地理位置带来变化。供电部门仅通过小改小造难 以解决农户的用电需求，必须在总体规划的基础上，按城镇建设的要求进行总体 设计、布线。当然，农村城镇化建设也给用电的规范化管理带来条件，供电部门 在对城镇化供电进行总体安排、布置时，也应一并考虑管理现代化的问题。 c ) 乡镇企业的大发展给负荷预测带来了很多不可预见性，管理难度增大。 从营销的角度，需求增大是机遇，但从管理的角度来分析却是挑战。因为乡镇企 业用电管理一旦出现问题，就可能产生较大的问题。 d ) 农村通讯条件的改善为供电部门进行信息化管理提供了条件。农村电网 的特点是布线长、范围广、设点多，通讯条件的落后是制约农村用电进行信息化 管理的最主要因素。随着农村通讯条件的改善，对农村用电进行信息化的管理已 成可能。 1 4 供电部门要积极应对存在的问题 a ) 要采取各种措施，将过高的线损降下来。 这些办法和措施既包括提高农电工素质加强管理，及时更新农户电能装置， 加强用电安全宣传，也包括对0 4 k v 的接电线路的设计、变压器的选择、供电半 径的确定等。 工程硕士论文农村低压电网信息化管理的研究 b ) 要采取多种方式，有效、低价地实现农村抄表的自动化管理。 只有掌握用户使用电能的第一手信息，才能更好地分析判断供电情况、用电 情况，才能使农村用电最终实现管理的现代化。 c ) 对农村用电以台区为单位的负荷预测，才能保证宏观管理的有效性。 宏观负荷预测是必要的，但其科学性因微观( 台区) 管理的缺失而往往失去真 实性，只有将微观的负荷预测做好了，才能使基层向高层管理提供论证，保证宏 观决策的科学性。 d ) 以供电所为重点，设计以台区管理为单位的计算机管理软件，保证管理的 有效性。 计算机对宏观的管理起到了直观、有效性的作用，但从农村用电的实际出发， 实现以台区为单位的计算机管理对提高决策水平，减少损失和浪费将起到非常重 要的作用。 与世界上一些中等发达国家相比，我国农村电网管理的现代化水平还有相当 大的差距，世界上一些中等发达国家从上世纪八十年代末起就开始对农村电网的 管理进行了现代化的改造，普遍采用城区已实行有效管理的信息化手段对农村电 网进行管理，有效地解决了农村电网用电的品质及电损过大等问题。 1 5 论文的主要工作 1 ) 对目前农村电网( 低压) 管理中存在的问题进行剖析，并分析其利害关 系，从中找出目前应解决的主要问题。 2 ) 从分析农村配电网线损的主要原因入手，探讨输电成路导线截面的选择， 0 4 k v 供电半径的选择以及配电变压器的选择。 3 ) 立足农村低压配电网的管理现状，研究实现农村低压电网的信息化管理 的办法。 4 ) 改变过去一般以供电局( 县级) 为单位的负载预测，研究以供电站( 乡、镇) 为单位的负载预测，以期提高预测的准确性。 5 ) 尝试利用o l s 系统( 包含与县级g i s 系统的连接) 对供电站进行现代化管 理，提高管理水平和效益。 6 丁程硕士论文 农村低压电网信息化管理的研究 2 农村电网降损技术 2 1 电能在电网传输过程中产生损耗的原因 2 1 1 电阻作用 电能在电网传输中，电流必须克服导体的电阻，所产生的电能消耗以热能的 形式散发到周围的介质中，因这种损耗随导体中电流的变化而变化，故又称可变 损耗。如导线损耗、变压器的铜损、电度表的电流线圈产生的损耗等。 2 1 2 磁场作用 变压器、电动机等电气设备在电磁转换过程中所消耗的电能( 励磁损耗) ，因 这种损耗与电气设备接入电网的电压有关，电网电压一定，损耗亦固定，故称为 固定损耗。如变压器、电动机的空载损耗、电容器的介质损耗、电度表电压线圈 和铁芯中的损耗等。 2 1 3 设备管理方面的因素造成的电能损失 设备管理方面的因素造成的电能损失包括配变的空、轻载运行；补偿电容器 的投退不及时；配电变压器不能根据季节性负荷的变化进行电压档位的调整等所 造成的电能损失。 2 2 农村电网降损需要解决好的几个技术问题“帕 农村电网改造，实质上是以降损为宗旨的低压配电网的改造，其目的是降低用 电成本，减轻农民负担，促销电力市场，拉动市场经济。做好降损工作首先需要解决 好以下几个技术方面的关键问题： 1 ) 导线经济截面的选择； 2 ) 0 4 k v 配电网的经济供电半径： 3 ) 配电变压器的选型和布点方式。 2 3 导线截面的选择 在输电线路中，输送的功率愈大，损耗也愈大，约占电网总损耗功率的8 0 。 1 9 9 5 年国家根据我国的具体情况，综合考虑输电线路中导线的总投资额、折旧、 提成、线损等多个因素，制定符合总的经济效益的综合性参数，即经济电流密度 值。针对农网建设的目的要求，结合实际情况，分析适合于当前农村电网选择导 线截面的方法，应注意结合这一综合性参数，但实际情况，还应考虑负荷距离的 用电时间、线损率、电价等，这就需要我们综合予以考虑。下面就农村1 0 k v 以 下用线截面的选择进行分析。 7 工程硕士论文 农村低压电网信息化管理的研究 2 3 1 导线的年运行费用 1 、年电能损耗费 v ；a c = p t c ；3 1 2 r t c x l 0 3 = 3 1 2 p l t c 1 0 。3 s ( 2 1 ) v - 年电能损耗费( 万元) a 一年电能损耗小时数( 1 1 ) t - 一年功率损耗小时数( 1 1 ) a p 年电能损耗平均功率( k 、n c 一当地综合电价( 元千瓦时) i 导线输送的电流值( a ) p 一导线电阻率( q m m 2 l a n ) l 一线路长度( k i n ) s - - ( m m 2 ) 2 ) 导线年折旧、提存、修理、维护管理费 u = g ha = 3 l y hq ( 2 2 ) u 一导线的年折旧、提存、修理、管理费 g 一- 导线的总重量( k 曲 h 一导线单价( y r jk g ) q 一导线综合折旧、提存、修理、管理费率( ) y 一导线单位重量 k m ) 注：o 值是由折旧、提存率、修理费率、管理费率、利率、税率等组成，分 别占总投资的百分率为：折旧、提存率为5 ，修理率为1 、管理费率为2 ， 利率、税率为3 ，y 值为1 1 。 3 1 导线年运行费 w ；v + u ( 2 3 ) 2 3 2 导线截面的选择 1 ) 按照9 5 年国家电力部门规定的标准： 表2 1 经济电流密度值j ( a m 5 导线材料3 0 0 0 h 以下 3 0 0 0 - 5 0 0 0 h5 0 0 0 h 以上 钢芯铝线 1 6 51 1 50 9 2 ) 导线截面积s = 珊 按线损率选择导线截面 线损率( b ) 按当前农村1 0 k v 电网改造、建设要求，线路损耗率为6 - 8 ( 2 4 ) 工程硕士论文 农村低压电网信息化管理的研究 p 2a p p 1 0 0 ( 2 5 ) 截面积选择 由上式( 2 5 ) 得： s = 3 i z l p | p 巷x 1 0 “ p 一输送功率( k w ) b 一一导线功率损耗率( ) 2 3 3 分析比较 设有一条1 0 k v 农电线路，采用钢芯铝线、输送容量为3 5 0 k v 功率因数值为 0 7 5 ，最大负荷年利用小时数t n 。为4 0 0 0 h ，线路长度为1 2 k i n ，试选择导线截 面积。 1 ) 导线截面积选择 导线流过的电流值：i _ p 3u c o s 甲= 2 7 ( a ) 按经济电流密度值选定导线截面积 查经济电流密度值表可得：j = 1 1 5 ( a m m 9 由( 2 4 ) 式得：s = 2 3 5 ( 蚴2 ) 可选用l ( 汀2 5 型导线 按导线损耗率选择导线截面积 由( 2 5 ) 式得： 当b = 8 时，s = 2 9 5 ( r a m 9 选用l g j - 3 5 型导线 当b = 6 时，s = 3 9 4 ( m m 2 ) 选用l g j - 5 0 型导线 2 ) 年电能损耗的比较 由上式( 2 1 ) 得： a = 1 2 1 8 ( 万千瓦时) a * = 8 9 3 ( 万于瓦时) a 。= 6 8 2 ( 万千瓦时) 若选用l g j 7 0 导线时 a ”= 4 7 3 ( 万千瓦时) 3 ) 年运行费用的比较 o = l l c = 0 4 5 元千瓦时 h = 1 6 5 0 元千克 w 矿6 1 0 ( 万元) w * = 5 0 3 ( 万元) 9 工程硕士论文 农村低压电网信息化管理的研究 w 。= 4 4 1 ( 万元) w 矿4 8 3 ( 万元) 注：当选用l g j 一7 0 g 型及以上截面积导线，要考虑原有农村架空线路的杆 型、档距、金具是否符合、允许，其设施费用要比一般农村网络投资增加三成。 从以上的实例计算结果可知，导线截面积选择的越大，经费投入也越大，电 能损耗就越小，相互之间有一定的综合经济考核标准，建设农村电网，对导线截 面积的选择，不能只参照经济电流密度值，还应考虑其线路负荷距离、用电时间、 规定的线损率、当地综合电价及资金投入额等参数进行经济效益核算。 2 40 4 k v 配电网的经济供电半径“小婀 0 4 k v 配电网线路的供电半径以往研究的出发点都是在保证电压损失率不超 过规定值前提下提出的，许多资料推荐供电半径不超过o 5 k m ，现在看来这一指 标是否合理还有待于研究。农村电网的改造不仅要保证电压质量还应注意运行费 用及综合效益。 2 4 1 供电半径 多年来，研究供电半径的很多，但大家的理解并不一致，有的认为供电半径 是从电源的首端至最末端的供电距离，而有的认为是指主干线长度。一般来说后 一种看法更合理一些；所谓主干线应以供电的首端至占首端电流2 5 潮流分布点 为界的线路长度。这是因为主干线上的功率损失和电压损失占整个线路损失的 9 0 以上。在这里，强调供电半径的概念目的在于合理确定供电区面积和低压 ( 0 4 k v ) 电源的分布和容量。 分析如下： 设负荷点个数n = 1 0 0 ，每个点均匀分布，其每个负荷点电流为l a ，每个点 之间的电阻为1o 。则总的功率损失为： 肌s 喜2 r i x l 0 - 3 = 3 x1 0 - 3 融+ i x 2 川) 智l 6 、 j 主干线上的功率损失占整个线路的功率损失为 p ：丝塑= 些1 0 0 ：9 8 3 7 们。 在整个线路上的电压损失率为 心= 莩砌= 等罡) 智以l 2 、7 j 主干线上的电压损失占整个线路上的电压损失率为 1 0 工程硕士论文农村低压电网信息化管理的研究 a u ；a u i o e - , u u l o o ：9 3 5 6 a u i 0 4 k v 线路的经济供电半径应满足两个约束条件：其一是保证电压损失不超 过允许值；其二是低压配电网的线损率( 含配电变压器) 不允许超过1 0 。依上述 限定的约束条件供电半径按下式确定。 按我国农村低压网实际情况设供电区为四方型，四回路对角供电，每条线路的 i2 扁 其中，a u = 7 ，t g q = o 7 5 ，= o 3 8 q ，p = 2 8 2 6 q m m 2 k m 按功率损失率确定供电半径，则 轮鲨学 其中，x p = 5 ，e o s 妒= 0 8 。p = 2 8 2 6 q l i l i n 2 k m 分配统计表明；线路损失：配变损：表、接户线损为5 ：4 ：1 。按电压损失率、功率 表2 20 4 k v 经济供电半径r 0 3 8 ( i i i i ) 盯 s m m 2 l o2 03 05 01 0 0 a 户= ，a u = p oa 尸= 5 a u ； a p = ，u = 儆 a 尸= ，a u = 7 a p = 5 6 u ；7 2 50 9 3 41 1 30 7 5o 8 9o 6 3o 7 80 5 5o 6 60 4 30 5 2 3 51 0 41 2 3o 8 3 0 9 80 7 0 0 8 5o 6 l o 7 20 4 90 ，5 7 5 01 1 81 3 3 0 9 31 0 60 7 9 0 9 3o 6 9 o 7 8o 5 5o 6 1 7 01 3 11 4 31 0 41 1 408 90 9 90 7 80 8 4o 6 1o 6 6 由表2 2 可知按功率损失率确定的供电半径略小于按电压损失率确定的供电 半径。当负荷密度一定的条件下选择相应的导线截面，其供电半径不超过表中的 值线路损失率在5 以下，并保证了电压质量。若只是考虑电压损失率来确定供 工程硕士论文农村低压电网信息化管理的研究 电半径，由表2 1 不难看出，单纯线路损失率可达7 左右，个别线路损失率可达 8 以上，这就失去了降损节能的目的。因此，o 4 k v 线路经济供电半径应以线路 损失率来确定是比较合理的 2 5 配电变压器的选型和布点方式嘲 2 5 1 配电变压器的选型 从我国变压器行业发展来看，平均每1 0 年推出一种技术上更先进、经济上 更合理的新一代配电变压器，原有配电变压器在未达到自身寿命之前被淘汰因 此，在电力行业中一般采用l o 年期的运行费用成为l o 年变电成本，故可认为变 压器的技术寿命为1 0 年。按照国家下达文件的要求，目前在我国配电变压器更新 中可供选型的主要有s 9 型和s h 型等节能系列。非晶铁芯变压器s h 系列与s 9 相比尽管价格高出4 0 左右，但空载损耗平均下降7 5 ，空载电流下降3 5 6 0 0 , 4 。因此，运行效益显著。如选s h l 0 2 0 0 型变压器较选s 9 2 0 0 型变压器年总费 用支出下降5 5 ，每年可节余人民币3 6 0 0 多元，偿还年限约在5 年左右，远小 于变压器的技术寿命。非晶铁芯变压器另一特点是经济负载率在2 2 左右，而 s 9 型变压器经济负载率在4 4 左右，s h 型变压器的经济负载率恰好满足农村电 网配电变压器常年低负荷或空载运行的特点。因此，在当前农村电网改造应大力 提倡采用s h 系列非晶铁芯变压器。 2 5 2 变压器的布点方式 随着配电变压器布点方式的不同，电能损失及电压损失率便有很大的差异。 从电能降损来看电源布置在负荷中心，特别是对于负荷密度高、供电范围大时优 先考虑两点或多点布置具有显著的降损节能效果，同时有效的改善电压质量。其 效益对比如表2 3 所示。 表2 3 变压器布点不同方式下线路损失下降率及电压损失下降率的对比表 变压器布点方式线路损失下降率电压损失下降率 电源布置在中心与布置在一端相比 7 3 7 57 4 3 9 电源两点布置与布置在一端相比9 2 9 69 3 2 9 电源两点布置与布置在中心相比7 3 1 77 3 8 l 2 6 小结 通过农村电网基础设施的建设，真正使农村0 4 k v 配电网优质、高效、安全 运行，关键的问题应注意以下几点： a ) 导线经济截面的选择取决于经济电流密度的取值大小，而导线的经济电 流密度又与物价、电价及负荷的性质紧密相关。 工程硕士论文 农村低压电同信息化管理的研究 b ) o 4 k v 配电线路供电半径以占整个线路功率损失、电压损失9 0 以上的主 干线长度为依据，以最大限度降低线路功率损耗为前提确定其经济供电半径。 ，c ) 配电变压器的选择若有条件应首选s h 型非晶铁心变压器，其电源布置在 负荷中心，并优先考虑电源两点或多点布置方式。 d ) 增加现代化管理设备的投入，实行微机化管理。 工程硕士论文农村低压电网信息化警理的研究 3 利用三种方案实现农网抄表的信息化管理 随着计算机技术的飞速发展，计算机技术的不断提高，计算机在电力行业各 个领域得到了广泛的应用，并越来越普及。在我国，几乎每个地区的电力部门都 已实现了用电收费管理自动化。用电管理部门定期根据统计上来的用户用电数自 动换算成人民币，然后将数据传给指定的银行系统，银行根据这些数据从各用户 的帐户中自动划费从而完成用电收费的自动化管理。但是农村用户用电数据的 抄录，却仍然只能依靠大量的人工操作来完成。在人工抄表的过程中，错抄、漏 抄、抄人情表的现象非常普及。特别是有些表计度轮出现卡字轮后，丢失的数据 根本无法计量。农网一户表改造后，由于电业局实现抄表到户，规定范围外的 线路电能的损失就得由电业局负责，种种人为原因造成的线损问题对电业局来讲 就越发显得重要，再者，要实现农村电网的有效管理，基础工作必须实现抄表的 信息化管理。 3 1 利用载波集抄表系统对城镇化农村的单个用户进行信息化管理 3 1 1 载波抄表要解决的几个方面问题 a ) 解决人工抄表问题 实现远方计算机自动抄表后，操作人员只需坐在计算机前进行操作，就可将 远方千千万万个用户的电表表底数抄回。数十人多天的工作，一个人只需半小时 时间就可完成。极大的解放了生产力。 b ) 减少额外线损 额外线损主要来自计度轮卡轮造成电表不走字、人为动计度轮、短路偷电。 实现远方计算机自动抄表后，计度轮不走字，表里的计算机仍然在计数，所以抄 到的数据是准确的。用户偷电问题，我们可通过每天该台变的总用电情况，线损 情况，居民各用户表的用电情况的历史记录查出，进行重点监视。 c ) 实现准确的线损分析 使用人工抄表得来的数据进行线损分析非常的不准确。因为人工不可能做到 所有的表底数同一时刻抄到。除非断电方式。集抄系统则轻而易举的做到这点。 d ) 最大用电负荷，用电负荷曲线分析 最大负荷的采样，人工的方法根本无法实现。而计算机可非常容易的进行间 隔定时同时对各表进行表底数据的抄录，依靠这些数据得来的最大负荷情况应该 说是准确的，做出的曲线分析应该说是可靠的。 e ) 三相负荷平衡分析 使用远方自动抄表系统后非常容易的根据每天的历史数据实现三相平衡准 1 4 工程硕士论文 农村低压电两信息化管理的研究 确分析。 3 1 2 低压电力线载波集中抄表系统分析 低压电力线载波集中抄表系统由载波集抄表、集中器、上位机及集抄软件三 部分组成。辅助设备有m o d e m 。抄表系统图如图3 1 所示 图3 1 低压电力线载波集抄系统图 系统工作流程说明： 集中器与上位机通过p s t n ( 电话线路) 建立通讯连接。集中器与电表之间 通过电力载波建立连接，每个台变下都安装有一台集中器。抄表时，首先上位机 通过拨号的方式与集中器之间建立通讯链路，集中器开始逐一抄录本台变下的安 装的所有电表表底数，并上传给上位机，从而完成整个抄表的工作流程。 系统可自动识别地表地址号。自动查找并记录各表所在的相位。换表时，抄 表人员只需将电表地址号通过上位机发给集中器，系统可自动识别，并与之通讯 连接。 可实现欠费指示。电表上安装有欠费指示灯，并在指示灯下方印有汉字标注。 上位机可发出指令，通过集中器在数秒钟之内实现远方控制某块载波表欠费指示 灯亮或灭。这个功能是非常重要的。许多用户的欠费是无意识的，而如何催交电 费一直是用电收费部门头痛的事有的用户有时需要跑l o 多次才能通知到。实 现远方控制欠费指示，可通过远方控制的现代化手段进行催交费通知，大大减轻 抄表人员的工作，将生产力解放出来。 可实现远方控制断电、送电；上位机软件可发出指令在数秒钟之内远方控制 某块载波表断电、送电。 具有红外通讯功能，可使用红外遥控器实现表地址设置、变比设置、表底数 工程硕士论文 农村低压电啊信息化管理的研究 修改、表底数读出、继电器状态读出等操作 作为变台下的考核总表的三相载波集抄表除可实现载波通讯外，还可进行失 压记录；抄录时一般抄录总电量，所以与单相表的抄录方式基本相同。 3 1 3 载波集抄技术的发展 载波集抄技术美国人早在上个世纪9 0 年代初，就开始了应用。美国h l j n t 公司首先使用甚窄带技术实现了利用电力线远方抄表的实际应用。甚窄带技术的 特点是传输距离非常的远，般情况下能够传1 0 多公里，并且信号能够穿透变 压器。抗干扰能力非常强。众所周知，频率越窄，电力线上的载波干扰都具有一 定带宽，其功率虽然很大，但在任一窄带内的相对值是很小的。一般的说，带宽 增加1 0 0 倍，接收噪声功率增加1 0 倍。当信号在一个很窄的通道内传输时，就 可以小功率获得大信噪比。单位时间上的信噪比就越大，抗干扰能力也就越强。 但是，甚窄带技术也有其不可避免的弱点。信号传输速度慢，造价商。一般利用 甚窄带技术进行载波信号传输，传送一个电表的数据约需要几个小时。另外，加 拿大i n t e l o n 公司，法国t o m s h e n 公司，以及以色列的公司也生产出扩频 技术的电力载波通信专用芯片。在国外有大量的应用。 1 9 9 5 年前后，根据我国电力行业的需要，远方电力载波技术开始应用在用 电抄表上。最早人们采用4 8 5 总线方式的远方集中抄表系统。也就是在每个台变 下安装一台集中抄表机。各用户表通过拉线的方法与集中抄表机相连。采用这种 抄表方式，抄到率一般情况下可做到1 0 0 ，但是安装困难、造价高、维护困难 等不可逾越的难题制约了这种抄表方式的发展。随后由于以色列等国外生产集抄 系统厂家相继涌入中国。带来了先进的技术，先进的产品。中国的许多高科技公 司也看准了集抄领域这块尚未开垦的处女地。因此，豁然间，中国大地象雨后春 笋似的突然涌现出无数从事集抄技术开发应用的公司。先后生产出采用f s k ( 移 频键控) 、跳频、扩频、直序扩频技术的各式各样集抄产品。也有许多厂家直接 使用国外现成的载波芯片，进行二次开发，完成集抄产品的研制。 3 2 利用载波集抄原理对以台区为单位的范围用户进行信息化管理m 嘲 3 2 1 必要性分析 农村城镇化建设毕竟有限，更多的情况以行政村的形式分布，地域广、战线 长是农村住户的主要存在形式，要在短时间内完全实现单个用户载波集抄是不现 实的，但如果不想办法解决信息化管理的问题，农村用电管理就上不了台阶。对 以台区为单位的范围用户进行信息化管理是当前现实条件的明智之举。 1 6 工程硕士论文农村低压电网信息化管理的研究 3 2 2d a x 4 3 型集中抄表系统的结构、系统功能和应用技术 以d a x 4 3 型集中抄表系统为例，就其结构与系统功能、调试验收原则和应用 技术关键进行探讨。 d a x 4 3 型集中抄表系统由电子式载波电能表、集中器、信道及管理主机等 构成；系统电子式载波电能表与集中器之间采用低压电力线载波通讯，集中器与管 理主机之间目前采用电话线通讯方式。其主要结构组成如图 图3 2da x 4 3 型集抄系统结构组成图 d a x 4 3 型远程抄表系统功能 a ) d a x 4 3 型集中抄表系统采集模块由单相或三相电子式载波电能表组成， 其原理电路由电流取样电路、电压取样电路、计量集成电路、外围调整电路、电 源电路、计度器等部分组成。电子式载波电能表具有精度及灵敏度高、可靠性好、 计量负荷范围宽、自身功耗低、升级换代便利等特点，尤其是三相电子电能表在 三相四线供电线路上有二相断电时，仍能正常计数。在非传输状态下，测得采集模 块消耗的视在功率不大于o 5 v a 块，有功功率不大于o 3 w 块。 b ) 集中器能够自动采集终端电能表数据存贮2 个抄表日的表示数，采集存 贮抄表日之间5 个时段的累计用电量等：在采集模块数量小于1 0 0 0 块时，集中器抄 收间隔不大于3 5 m i n , 整点抄收数据可保存3 个月。能够在本地或远方设置各用户 电能表的电量底数、表常数及自动抄表日期，具有自动校时、记录采集模块异常 功能，其标准的r s 2 3 2 c 及m o d e m 接1 2 1 ，可实现远方全自动抄表或现场集中抄 表。如需记录6 个及以上重要用户的用电参数变化情况，可适当提高采集终端的 硬、软件配置水平。 c ) 主站软件是集中抄表系统的中心管理平台，它具有远程自动抄表系统用 1 7 工程硕士论文 农村低压电网信息化管理的研究 户的信息档案，通过通讯信道与远方集中器连接，可实现远程自动抄表、检测用电 警示信息、冻结数据、通电断电、自动校时、参数设置、数据上传等功能，可查 询、分析、打印抄表数据，系统具有标准的a c c e s s 数据库接口。已与供电所计算 机营销管理系统实现链接，通过营销系统实现了自动计算电费的全过程管理。系 统数据库单机板采用a c c e s s 或f o x p r o ，网络版采用s y b a s e 、s q l s e r v e r 、 d b 2 等。 d a x 4 3 型系统载波通讯频率设定在7 7 5 k h z 之间，带宽4 k h z 。d a x 4 3 系 统的通讯速率通常可在3 0 0 6 0 0 b a u d 之间调整。在电能表集中抄表系统信道规 划设计时，应按照系统发展规划，在主站端配置小型程控机( n 3 2 ) ，实现多个信道 的集中管理；若农村配电网有多个配变台区，电能表集中抄表系统就必须就地配置 2 个及以上集中器时，应增设通讯线路分配器( 微型程控机) ，以降低系统通讯运行 j 或本。 3 3 低成本用户抄表系统渊 农村中一般每村配备1 名电工( 也有的2 3 个村配备1 名) 负责线路维护 等工作。电表的查抄可以由他们承担( 但要采取措施防止估抄) 。如前所述，供电 局每月数据的录入是整个抄表工作的瓶颈，如果以极低的成本代价解决这个问