序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了一篇數(shù)字化電網助力農村供電可靠性分析范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

一、前言

可靠性概念源于二戰(zhàn)航空和軍用電子工業(yè)，上世紀60年代歐美國家為應對電網大面積停電風險，將此概念引入到電力工業(yè)等關系國計民生的公共基礎架構產業(yè)?？煽啃匝芯渴请娏π袠I(yè)重要的基礎性工作，也是電力生產技術管理的核心手段。歷經四十余年發(fā)展，電力行業(yè)可靠性研究取得了全方位的成就，廣大用戶供電可靠性水平不斷提升。根據(jù)世界銀行2020年發(fā)布的《2020年營商環(huán)境報告》，我國電力行業(yè)排名上升到12位，邁進世界先進行列。北京、上海等地區(qū)的電力用戶平均停電時間和頻率指標均得為滿分，超過很多歐美發(fā)達國家。在“碳達峰和碳中和”的國家戰(zhàn)略指導下，電力行業(yè)積極開展數(shù)字化轉型工作，運用數(shù)字化手段加快構建新能源體系，推進電力市場化改革，推動電力運維檢修模式升級，防范電力系統(tǒng)大面積停電等風險，我國電力可靠性管理正迎來全新發(fā)展機遇[1]。

二、農村電網的發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)

2021年是國家“十四五”開局之年，也是全面推進鄉(xiāng)村振興的第一年。隨著國家農業(yè)現(xiàn)代化建設步伐不斷加快，農村用電量持續(xù)快速增長。農村市場增長潛力大、空間大，新消費動能不斷積蓄。國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，鄉(xiāng)村市場消費品零售額增速繼續(xù)快于城鎮(zhèn)。鄉(xiāng)村電氣化工作如火如荼，鄉(xiāng)村電氣化建設由“用上電”“用好電”向更高標準轉變，電力可靠性要求也在不斷提升。電力基礎設施作為能源互聯(lián)網的重要基礎，是影響供電服務水平的關鍵環(huán)節(jié)。為適應鄉(xiāng)村用電新要求，能源企業(yè)必須提升農業(yè)生產、農村生活電氣化水平，為鄉(xiāng)村振興注入新動能[2-3]。近期國際社會不斷發(fā)生停電事件，我國多地也間斷執(zhí)行有序用電，電力供需形勢趨緊，特別是農村配電網作為供電服務的“最后一公里”，直接面對終端客戶，電力可靠性管理工作面臨的諸多新挑戰(zhàn)。

（一）地區(qū)發(fā)展不平衡，信息化程度參差不齊

我國幅員遼闊，各地資源、產業(yè)發(fā)展水平不一，鄉(xiāng)村電網信息化建設水平參差不齊。以供電可靠性指標為例，全國六大區(qū)域中，華東區(qū)域最高，西北區(qū)域最低，全國最高與最低城市指標相差近二十倍。很多農村地區(qū)的電力數(shù)據(jù)采集能力有限、可靠性信息統(tǒng)計仍部分依賴人工，數(shù)據(jù)及時性、完整性、準確性難以保障，更不用提大數(shù)據(jù)挖掘、輔助決策；難以及時采集相關數(shù)據(jù)指標，影響電力可靠性管理工作。

（二）用電需求增長快、可靠性要求高

鄉(xiāng)村振興，產業(yè)興旺是重點。農業(yè)生產電氣化是推進現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的有效保障，能源公司以鄉(xiāng)村電氣化升級，推動大棚種植、養(yǎng)殖業(yè)等農業(yè)現(xiàn)代化轉型，因地制宜向制茶、制陶等特色產業(yè)滲透應用；現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)園、農產品電商蓄勢待發(fā)；各地鄉(xiāng)村旅游設施建設、民宿改造全面鋪開，助推鄉(xiāng)村旅游業(yè)、特色產業(yè)發(fā)展。但鄉(xiāng)村電力基礎設施相對薄弱，隨著用電規(guī)模擴大，電網復雜性加劇，電力資源的可靠供給直接影響農村現(xiàn)代化建設工作開展。

（三）降碳背景下，電力管理要求攀升

在降碳大背景下，很多能源消費改為以電代煤、以電代油，特征變化導致用電設備運行性能下降，進而影響生產工效，電氣設備附加損耗增大。部分用電大戶電動機出現(xiàn)跳閘、新能源發(fā)電機組脫網等電能質量事件。供電系統(tǒng)網損增大將導致單位產值的碳排放量顯著增加。全國新能源發(fā)電單元將達數(shù)千萬級，氣象環(huán)境、運行控制等信號數(shù)量可達數(shù)十億，系統(tǒng)調度運行極其復雜，控制措施配置和管理難度將進一步增大。另外配電臺區(qū)智能設備數(shù)量和類型成倍增加，涉及配變狀態(tài)監(jiān)測、無功補償、漏保開關、電能表、分布式電源、電動汽車充電樁等多種類型，傳統(tǒng)的集中監(jiān)測管控，對電網運維、通信傳輸、主站系統(tǒng)信息處理等方面帶來較大壓力。

（四）多元化新能源接入將對可靠供電等帶來新挑戰(zhàn)

電力供給側高比例新能源并網、高比例電力電子裝置特征明顯，使得用戶電能質量備受挑戰(zhàn)。新能源存在發(fā)電單體容量小、數(shù)量多的問題，“風光”等新能源不穩(wěn)定，大規(guī)模接入增加了電力系統(tǒng)不確定性，對電網安全、穩(wěn)定運行構成威脅。大規(guī)模儲能增加電力系統(tǒng)復雜度。廣泛的新能源并網消納需合理配置大規(guī)模儲能，以提高系統(tǒng)的可控性和靈活性。電力系統(tǒng)負荷預測難度加大。作為清潔的終端能源，電能將成為主要的能源消費品種，電力負荷結構將更加多元化，電動汽車充電等消費側多樣性行為將導致電力負荷預測和協(xié)調難度加大，源、網、荷互動和交織將加劇電力系統(tǒng)波動。    

三、數(shù)字化電網助力農網可靠性提升

作為保障國家能源安全的“國家隊”、黨和人民信賴依靠的“大國重器”，能源企業(yè)需發(fā)揮標桿作用，積極推進農村電網科技進步與創(chuàng)新。三農問題關系國計民生，鄉(xiāng)村振興，數(shù)字鄉(xiāng)村建設是大勢所趨，電網作為農村重要的基礎設施，關系農民衣食住行、農業(yè)生產和農村繁榮。鄉(xiāng)村振興、農網建設的推進歷程，既是我國鄉(xiāng)村振興的戰(zhàn)略方向，也是建設數(shù)字中國的重要內容，這一切都離不開電力資源穩(wěn)定、可靠供給[4-5]。建設數(shù)字化電網服務國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。一直以來，能源企業(yè)立足新時代國情、農情，深刻理解國家發(fā)展政策，將鄉(xiāng)村電網建設作為數(shù)字電網建設的重要方面，借國家鄉(xiāng)村振興政策東風和數(shù)字化轉型機遇，不斷深化數(shù)字電網建設，針對農網現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)，通過全面深化智能感知、大數(shù)據(jù)融合和電網運維管控的自動化，逐步提升農網的主動優(yōu)化控制、靈活高效運維，適應多元化負荷發(fā)展趨勢，滿足農村用戶多樣化需求，助力構建數(shù)字化技術驅動的鄉(xiāng)村電網升級改造，服務國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略部署，為農村經濟繁榮發(fā)展注入新動力，開啟城鄉(xiāng)融合發(fā)展和現(xiàn)代化建設新局面。

（一）基于大數(shù)據(jù)的配網智能運維管控

海量數(shù)據(jù)是智能算法發(fā)揮作用的基礎，是數(shù)字電網更敏銳感知客戶的前提。農村電網的傳統(tǒng)臺區(qū)不具備多樣性數(shù)據(jù)采集功能，在利舊原有臺區(qū)的基礎上，積極探索臺區(qū)智能化轉型路徑，在部分農村地區(qū)試點完成新一代智能臺區(qū)改造，擴展數(shù)據(jù)采集廣度和深度向終端電力用戶延伸，實現(xiàn)低壓用戶從采集單一表碼向電壓、電流、相別等多項運維參數(shù)采集轉變，從臺架到低壓用戶信息全采集實現(xiàn)領跑。1.借助最新的物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)技術，可實現(xiàn)設備運檢數(shù)據(jù)的規(guī)范化建模。如圖1所示，數(shù)據(jù)跨平臺獲取，異構數(shù)據(jù)轉換，數(shù)據(jù)智能清洗，尋找特征參量與狀態(tài)間的表征規(guī)律，形成有效的電力數(shù)據(jù)采集，建立起科學的評估指標體系，提升電力數(shù)據(jù)治理水平，保障電網穩(wěn)定運行。電力數(shù)據(jù)具備明顯的大數(shù)據(jù)特征：（1）設備種類多。包括智能配電變壓器、DTU、FTU、故障開關、架空線路、傳感器、電纜等等。（2）數(shù)據(jù)類型多。包括帶電測試、離線試驗、在線監(jiān)測、缺陷數(shù)據(jù)、電網數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、設備臺賬等等。（3）數(shù)據(jù)來源多。來自生產管理系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、調度管理系統(tǒng)、智能巡檢系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)等各種結構化數(shù)據(jù)、非結構化數(shù)據(jù)。（4）增長速度快。隨著物聯(lián)網技術普及，傳感器產生海量數(shù)據(jù)；省級能源企業(yè)可達到每年100TB以上。（5）歷史存量數(shù)據(jù)量大。電力行業(yè)多年積累的存量數(shù)據(jù)和新增數(shù)據(jù)達到PB級以上。2.在電網故障診斷和預測方面，依據(jù)大數(shù)據(jù)進行主動故障診斷和預測，包括各種電力數(shù)據(jù)的規(guī)范化、清洗、歷史數(shù)據(jù)校驗、特征參量預測、故障預測；用數(shù)據(jù)量化運行狀態(tài)、故障特征，進行狀態(tài)差異化評價，包括運檢關聯(lián)關系分析、差異化評價和故障概率估算，從而優(yōu)先考慮重要負荷供電，分級保障。（1）實時監(jiān)測。在出現(xiàn)故障情況下，快速隔離、響應、處理，提高可靠性。（2）短期數(shù)據(jù)趨勢分析。從快速響應角度，以日線損電量最低、電壓偏移量最小、開關動作次數(shù)最少等緯度考慮，提供多時段網絡運行優(yōu)化方案，降低損耗的同時提高可靠性。（3）中長期數(shù)據(jù)趨勢分析。基于傳統(tǒng)節(jié)假日、工作日負荷特性，擬合用戶用電模型，給出變常態(tài)運行方式，主要考慮降低損耗，提高供電質量。（4）長期數(shù)據(jù)趨勢分析?；诠╇娔芰v史數(shù)據(jù)分析確定負荷增長情況，指導電網改造和建設方案，用數(shù)據(jù)優(yōu)化量化指標改進負荷轉供方案，主要考慮負荷均衡，從而提高電力供應可靠性。依托大數(shù)據(jù)平臺，在農網開發(fā)臺區(qū)智能監(jiān)控數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，借助TTU及低壓故障指示器，融合配電自動化系統(tǒng)采集信息，以供電調度指揮系統(tǒng)為決策核心，配網移動作業(yè)為手段，提升配電網智能感知及主動搶修能力，自動派發(fā)搶修工單，并實現(xiàn)搶修超時預警。廣大農網用戶在電力故障時可以在手機APP看到電力搶修處理進度，進行滿意度評價，實現(xiàn)電力故障跟蹤處理完整閉環(huán)。在電力智能巡檢方面，借助GIS和海量物聯(lián)網傳感器，臺區(qū)人工日巡粒度提升為系統(tǒng)小時粒度自動巡檢，運維人力投入下降90%以上，智能臺區(qū)故障發(fā)生率下降至個位數(shù)，極大的提升了電網可靠性和用戶體驗。

（二）網源荷儲智能協(xié)同控制

在國家推進碳達峰、碳中和的大背景下，數(shù)字化電網是新能源發(fā)展目標的有力支撐。我國電力資源分布不均的客觀現(xiàn)實帶來很多問題，比如電力儲能一直都是制約我國電力供應的重要因素。傳統(tǒng)上國家通過探索南水北調、跨區(qū)輸電等手段來平衡電力跨區(qū)域配置。從能源供給方面來看，新能源替代傳統(tǒng)能源是必然趨勢，但新能源相對傳統(tǒng)能源具有自身特點，波動性和間歇性強，不穩(wěn)定。而數(shù)字電網恰恰能夠借助多模態(tài)的傳感器數(shù)據(jù)，協(xié)同智能化系統(tǒng)拓展電力運行監(jiān)測能力，實現(xiàn)多元能源的主動協(xié)調，借助自動功率調節(jié)、快速頻率響應等方式實現(xiàn)新能源電網接入“軟著陸”，實現(xiàn)更加科學、高效、彈性的電力調度，提升新能源的控制和消納能力。數(shù)字化賦予電網更強的感知、決策、執(zhí)行能力，利于源網荷儲協(xié)同互動，提升電網彈性。依托規(guī)?；植际诫娫醋畲蠡{、主動配電網協(xié)調控制、需求側資源優(yōu)化運行、源網荷優(yōu)化系統(tǒng)等領域關鍵技術，通過物聯(lián)網和區(qū)塊鏈技術聚合海量用戶側可調節(jié)資源，建設“虛擬電廠”，引導廣大電力用戶合理用電，促進發(fā)電側與負荷側雙向有機互動。電源負荷構成具備多樣性，調度空間大。如圖2所示，基于分時電價優(yōu)化對負荷資源可調性進行計算分析，通過負荷調度可削減高峰負荷，改善負荷分布特性，通過數(shù)字電網構筑“虛擬電廠”在用電緊張時發(fā)揮蓄水池作用，在電力冗余時通過電力交易市場、輔助服務市場就地消納電能，極大降低分布式電源大規(guī)模接入的不確定性對電網安全運行的負面影響，提高電網對清潔能源的消納能力，正面影響用戶用電方式，降低高峰負荷，提高電網的供電可靠性。

（三）配電智能化運維管控

在國家戰(zhàn)略性減碳目標為指引的能源革命背景下，配電網作為能源生產、轉換、消費的關鍵環(huán)節(jié)，正成為電力系統(tǒng)的核心，即是可再生新能源消納的支撐平臺，也是海量電力數(shù)據(jù)平臺。在新一代監(jiān)測控制系統(tǒng)和數(shù)字電網技術支撐下，實時監(jiān)視配網聯(lián)絡線運行狀態(tài)，可視化展示故障處置預案。如圖3所示，電網日常運行無需人工干預，即可及時發(fā)現(xiàn)故障，快速診斷和隔離，并作初步診斷恢復。在電網穩(wěn)態(tài)運行時“自動駕駛”，發(fā)生故障時“自動導航”，分析故障數(shù)據(jù)和設備關聯(lián)關系，自動重構供電路徑，實現(xiàn)“故障自愈”。電網具有彈性適應能力和自動化處理能力，極大提升電網的可靠性和用戶滿意度。通過配網聯(lián)絡線進行負荷轉供，是實現(xiàn)客戶不停電、少停電，提高電網可靠性的重要手段。電力工程師足不出戶即可對所有變電站的設備設施狀態(tài)全感知。而傳統(tǒng)模式下，變電站全停轉供依靠現(xiàn)場人工操作，往往需要數(shù)個小時才能完成，即使采用自動化遙控操作，通常也需要半個小時以上。電力工程師需同時對多臺自動化開關進行批量遠程控制，依靠傳感器數(shù)據(jù)、監(jiān)控系統(tǒng)、輔助機器人實現(xiàn)缺陷發(fā)現(xiàn)和應急處置，實現(xiàn)變電站負荷的“一鍵瞬轉”，即時恢復客戶供電，大幅提升電網對極端天氣等突發(fā)狀況的抵御和修復能力，為電網安全提供數(shù)字化保障。?????廣大農村地區(qū)不僅電網建設難度大，電網運維更加不易，電力設備運維需要投入更多資源。能源公司服務國家新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，通過持續(xù)加強農村電網建設，推進新型農村電網示范區(qū)升級改造，加強配網智能化建設，配電自動化基本實現(xiàn)全覆蓋。隨著農村電網可靠性不斷提升，電網故障平均停電時間大幅下降，故障隔離時間不斷縮短，保障了農業(yè)現(xiàn)代化的電力需求，提升了人民群眾的用電體驗。這是電網的進步，也是農村電網的進步；農村振興建設晝夜不停，數(shù)字化電網建設添磚加瓦。

（四）饋線自動化和智能化

數(shù)字電網所包含的饋線自動化指變電站出線到用戶用電設備之間的饋電線路自動化，包括正常情況下的用戶檢測、指標測量和運行優(yōu)化，以及異常狀態(tài)下的故障檢測、故隔離、轉移和恢復等控制技術，形成完整智能化的具備主動自監(jiān)控自檢測的電力網絡，顯著提升輸電效率，提高電網穩(wěn)定性。結合廣大農網發(fā)展參差不齊的特點，因地制宜的采用基于物聯(lián)網技術路線，解決架空線路單相接地判斷問題。智能邊緣計算終端通過與配電一二次成套饋線終端復用，安裝于10kV架空線路處，傳感器安裝在線路分段及分界點。當線路發(fā)生單相接地故障時，零序電壓突變，智能邊緣計算終端記錄故障發(fā)生時刻并發(fā)送至同一母線所有傳感器，傳感器將故障時刻的三相錄波波形發(fā)送至邊緣計算終端。邊緣計算終端通過接地故障的波形進行綜合研判和故障定位，并將故障區(qū)段信息上傳主站。?基于5G網絡的智能分布式饋線自動化，依托完備的智能控制策略和新一代無線通信手段，采用集中式與分布式DTU進行智能分布式饋線自動化建設，完成故障區(qū)段快速定位、隔離與恢復非故障區(qū)域供電，控制聯(lián)絡開關恢復非故障區(qū)域供電，實現(xiàn)了對電網海量終端設備的實時管理，建成了多個高可靠性配電網示范區(qū)，避免了昂貴脆弱的光纖網絡建設，特別是在廣大的農村地區(qū)，具備良好的經濟性和實用性。

四、總結和展望

在數(shù)字化轉型的大潮中，電力行業(yè)管理主動性不斷增強，行業(yè)自律和服務意識逐步成熟，可靠性管理理念深入人心，為夯實電力安全生產基礎、促進電力行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。停電少，電壓穩(wěn)，是鄉(xiāng)村“用好電”的硬指標；特別是在農業(yè)生產、交通、建筑、采暖等多個領域，數(shù)字化電網正悄然改變著農村的生態(tài)環(huán)境與農民的用能習慣。農村供電服務從滿足基本供電需求向高質、高效轉變。電力行業(yè)圍繞滿足人民美好生活需要，踐行“人民電業(yè)為人民”企業(yè)宗旨，適應農村用電新要求，依托數(shù)字電網現(xiàn)代化技術和管理措施，以數(shù)字化驅動服務，推進農網配電自動化，積極推廣停電范圍自動分析、精準通知到戶、故障報修進程可視等智能化、精準化、互動化服務，為鄉(xiāng)村電網提供穩(wěn)定、可靠的電力支撐保障。

參考文獻

[1]程林,何劍.電力系統(tǒng)可靠性原理和應用[M].清華大學出版社,2015.

[2]肖朝霞,賈雙,朱建國,等.風光儲微電網并網聯(lián)絡線功率控制策略[J].電工技術學報,2017,32(15):169-179.

[3]郝然,艾芊,朱宇超.基于多智能體一致性的能源互聯(lián)網協(xié)同優(yōu)化控制[J].電力系統(tǒng)自動化,2017,41(15):10-17.

[4]陳磊,王永慶,楊昊.電網安全分析與仿真技術的現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢研究[J].智慧電力,2017,45(8):33-38.

[5]李建偉.農網工程建設中提高供電可靠性的措施[J].農村電工,2020,28(9):39-40.

作者:廖妙杰 單位:廣東電網有限責任公司梅州五華供電局