数字化电网助力农村供电可靠性分析思维导图

（一）地区发展不平衡，信息化程度参差不齐

（二）用电需求增长快、可靠性要求高

（三）降碳背景下，电力管理要求攀升

（四）多元化新能源接入将对可靠供电等带来新挑战

海量数据是智能算法发挥作用的基础，是数字电网更敏锐感知客户的前提。农村电网的传统台区不具备多样性数据采集功能，在利旧原有台区的基础上，积极探索台区智能化转型路径，在部分农村地区试点完成新一代智能台区改造，扩展数据采集广度和深度向终端电力用户延伸，实现低压用户从采集单一表码向电压、电流、相别等多项运维参数采集转变，从台架到低压用户信息全采集实现领跑。1.借助最新的物联网、大数据技术，可实现设备运检数据的规范化建模。如图1所示，数据跨平台获取，异构数据转换，数据智能清洗，寻找特征参量与状态间的表征规律，形成有效的电力数据采集，建立起科学的评估指标体系，提升电力数据治理水平，保障电网稳定运行。电力数据具备明显的大数据特征：（1）设备种类多。包括智能配电变压器、DTU、FTU、故障开关、架空线路、传感器、电缆等等。（2）数据类型多。包括带电测试、离线试验、在线监测、缺陷数据、电网数据、气象数据、设备台账等等。（3）数据来源多。来自生产管理系统、能源管理系统、调度管理系统、智能巡检系统，监控系统等各种结构化数据、非结构化数据。（4）增长速度快。随着物联网技术普及，传感器产生海量数据；省级能源企业可达到每年100TB以上。（5）历史存量数据量大。电力行业多年积累的存量数据和新增数据达到PB级以上。2.在电网故障诊断和预测方面，依据大数据进行主动故障诊断和预测，包括各种电力数据的规范化、清洗、历史数据校验、特征参量预测、故障预测；用数据量化运行状态、故障特征，进行状态差异化评价，包括运检关联关系分析、差异化评价和故障概率估算，从而优先考虑重要负荷供电，分级保障。（1）实时监测。在出现故障情况下，快速隔离、响应、处理，提高可靠性。（2）短期数据趋势分析。从快速响应角度，以日线损电量最低、电压偏移量最小、开关动作次数最少等纬度考虑，提供多时段网络运行优化方案，降低损耗的同时提高可靠性。（3）中长期数据趋势分析。基于传统节假日、工作日负荷特性，拟合用户用电模型，给出变常态运行方式，主要考虑降低损耗，提高供电质量。（4）长期数据趋势分析。基于供电能力历史数据分析确定负荷增长情况，指导电网改造和建设方案，用数据优化量化指标改进负荷转供方案，主要考虑负荷均衡，从而提高电力供应可靠性。依托大数据平台，在农网开发台区智能监控数据分析系统，借助TTU及低压故障指示器，融合配电自动化系统采集信息，以供电调度指挥系统为决策核心，配网移动作业为手段，提升配电网智能感知及主动抢修能力，自动派发抢修工单，并实现抢修超时预警。广大农网用户在电力故障时可以在手机APP看到电力抢修处理进度，进行满意度评价，实现电力故障跟踪处理完整闭环。在电力智能巡检方面，借助GIS和海量物联网传感器，台区人工日巡粒度提升为系统小时粒度自动巡检，运维人力投入下降90%以上，智能台区故障发生率下降至个位数，极大的提升了电网可靠性和用户体验。

在国家推进碳达峰、碳中和的大背景下，数字化电网是新能源发展目标的有力支撑。我国电力资源分布不均的客观现实带来很多问题，比如电力储能一直都是制约我国电力供应的重要因素。传统上国家通过探索南水北调、跨区输电等手段来平衡电力跨区域配置。从能源供给方面来看，新能源替代传统能源是必然趋势，但新能源相对传统能源具有自身特点，波动性和间歇性强，不稳定。而数字电网恰恰能够借助多模态的传感器数据，协同智能化系统拓展电力运行监测能力，实现多元能源的主动协调，借助自动功率调节、快速频率响应等方式实现新能源电网接入"软着陆"，实现更加科学、高效、弹性的电力调度，提升新能源的控制和消纳能力。数字化赋予电网更强的感知、决策、执行能力，利于源网荷储协同互动，提升电网弹性。依托规模化分布式电源最大化消纳、主动配电网协调控制、需求侧资源优化运行、源网荷优化系统等领域关键技术，通过物联网和区块链技术聚合海量用户侧可调节资源，建设"虚拟电厂"，引导广大电力用户合理用电，促进发电侧与负荷侧双向有机互动。电源负荷构成具备多样性，调度空间大。如图2所示，基于分时电价优化对负荷资源可调性进行计算分析，通过负荷调度可削减高峰负荷，改善负荷分布特性，通过数字电网构筑"虚拟电厂"在用电紧张时发挥蓄水池作用，在电力冗余时通过电力交易市场、辅助服务市场就地消纳电能，极大降低分布式电源大规模接入的不确定性对电网安全运行的负面影响，提高电网对清洁能源的消纳能力，正面影响用户用电方式，降低高峰负荷，提高电网的供电可靠性。

在国家战略性减碳目标为指引的能源革命背景下，配电网作为能源生产、转换、消费的关键环节，正成为电力系统的核心，即是可再生新能源消纳的支撑平台，也是海量电力数据平台。在新一代监测控制系统和数字电网技术支撑下，实时监视配网联络线运行状态，可视化展示故障处置预案。如图3所示，电网日常运行无需人工干预，即可及时发现故障，快速诊断和隔离，并作初步诊断恢复。在电网稳态运行时"自动驾驶"，发生故障时"自动导航"，分析故障数据和设备关联关系，自动重构供电路径，实现"故障自愈"。电网具有弹性适应能力和自动化处理能力，极大提升电网的可靠性和用户满意度。通过配网联络线进行负荷转供，是实现客户不停电、少停电，提高电网可靠性的重要手段。电力工程师足不出户即可对所有变电站的设备设施状态全感知。而传统模式下，变电站全停转供依靠现场人工操作，往往需要数个小时才能完成，即使采用自动化遥控操作，通常也需要半个小时以上。电力工程师需同时对多台自动化开关进行批量远程控制，依靠传感器数据、监控系统、辅助机器人实现缺陷发现和应急处置，实现变电站负荷的"一键瞬转"，即时恢复客户供电，大幅提升电网对极端天气等突发状况的抵御和修复能力，为电网安全提供数字化保障。     广大农村地区不仅电网建设难度大，电网运维更加不易，电力设备运维需要投入更多资源。能源公司服务国家新型城镇化战略和乡村振兴战略，通过持续加强农村电网建设，推进新型农村电网示范区升级改造，加强配网智能化建设，配电自动化基本实现全覆盖。随着农村电网可靠性不断提升，电网故障平均停电时间大幅下降，故障隔离时间不断缩短，保障了农业现代化的电力需求，提升了人民群众的用电体验。这是电网的进步，也是农村电网的进步；农村振兴建设昼夜不停，数字化电网建设添砖加瓦。

数字电网所包含的馈线自动化指变电站出线到用户用电设备之间的馈电线路自动化，包括正常情况下的用户检测、指标测量和运行优化，以及异常状态下的故障检测、故隔离、转移和恢复等控制技术，形成完整智能化的具备主动自监控自检测的电力网络，显著提升输电效率，提高电网稳定性。结合广大农网发展参差不齐的特点，因地制宜的采用基于物联网技术路线，解决架空线路单相接地判断问题。智能边缘计算终端通过与配电一二次成套馈线终端复用，安装于10kV架空线路处，传感器安装在线路分段及分界点。当线路发生单相接地故障时，零序电压突变，智能边缘计算终端记录故障发生时刻并发送至同一母线所有传感器，传感器将故障时刻的三相录波波形发送至边缘计算终端。边缘计算终端通过接地故障的波形进行综合研判和故障定位，并将故障区段信息上传主站。 基于5G网络的智能分布式馈线自动化，依托完备的智能控制策略和新一代无线通信手段，采用集中式与分布式DTU进行智能分布式馈线自动化建设，完成故障区段快速定位、隔离与恢复非故障区域供电，控制联络开关恢复非故障区域供电，实现了对电网海量终端设备的实时管理，建成了多个高可靠性配电网示范区，避免了昂贵脆弱的光纤网络建设，特别是在广大的农村地区，具备良好的经济性和实用性。