基于用電信息采集的配網(wǎng)在線監(jiān)控預警系統(tǒng)

國網(wǎng)河南省電力公司電力科學研究院計量中心 趙巖

國網(wǎng)河南省電力公司南陽供電公司 郭銳 鄭建華

0 引言

一直以來，電力公司對于處在高風險運行狀態(tài)的配網(wǎng)供電設(shè)備沒有十分有效的監(jiān)控手段，設(shè)備出現(xiàn)故障以后才進行處理，造成的經(jīng)濟損失已無法挽回。用電信息采集系統(tǒng)的出現(xiàn)為解決這一問題創(chuàng)造了條件，通過對電力客戶的實時用電參數(shù)進行采集、匯總、分析，實現(xiàn)了實時負荷、線損分析，對保證電網(wǎng)有序用電、計量故障及竊電查處、提高企業(yè)績效、增創(chuàng)收益起到了顯著作用。

1 配網(wǎng)現(xiàn)狀

配網(wǎng)是電力網(wǎng)的重要組成部分，具有電壓等級低、設(shè)備數(shù)量多、用戶復雜、戶均電量偏低和損耗較高等特點。隨著近年來城市規(guī)模的迅猛擴張和發(fā)展，配網(wǎng)占供電企業(yè)售電量的比重逐步上升，配網(wǎng)運行管理問題就顯得更加突出。當前，主要存在以下幾個方面的問題：

1）配網(wǎng)網(wǎng)架缺乏合理規(guī)劃。當前配電網(wǎng)建設(shè)存在著一種趨勢——隨著居民新增負荷要求而隨機建設(shè)，缺乏一個更科學更合理的規(guī)劃，這與城市鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃沒能與電網(wǎng)規(guī)劃有機的、適時的結(jié)合有關(guān)。因此，低壓配網(wǎng)負荷點隨機布置，低壓線路輸送容量不規(guī)范、路徑不合理、負載不平衡、線路迂回、交叉多、故障點難尋等問題十分突出。

2）過負荷問題突出。隨著城鄉(xiāng)居民生活水平日益提高，家用電器用量增長迅猛，低壓負荷高速增長。原先架設(shè)的小線徑、低分斷能力的配網(wǎng)線路已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)實需要和未來發(fā)展趨勢，配網(wǎng)線路出現(xiàn)因過負荷斷線和熔斷器、開關(guān)損壞的情況就極為普遍。據(jù)統(tǒng)計，配網(wǎng)故障的60%～80%是由于過負荷引發(fā)的設(shè)備故障[1]。

3）線損分析難度大。傳統(tǒng)線損分析以月為周期，線損分析周期較長，且受抄表時間和季節(jié)因素影響，線損波動較大。

4）竊電形式多樣，難以查處。雖然近年來隨著電能表輪換，機械表全部更新?lián)Q代成了電子表，但總的來說反竊電的形勢沒有大的改變。目前實際工作中遇到的竊電手段有欠電壓法、欠電流法、移相法、擴差法、無表法等，而電力部門發(fā)現(xiàn)、查處竊電的手段有限，且只限于事后發(fā)現(xiàn)。[2]

2 用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用

2.1 城區(qū)用電信息采集建設(shè)現(xiàn)狀

用電信息采集系統(tǒng)主要由多功能電能表、采集終端和采集主站構(gòu)成，采用通訊和安全加密等技術(shù)實現(xiàn)用電信息和控制命令的采集和傳輸[3]。目前，國內(nèi)各地供電企業(yè)均在大規(guī)模開展用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)，一些發(fā)達省份已得到全面普及，中西部有條件的省份也在大力推進建設(shè)。以河南省為例，截止2014年8月，全省城市用戶數(shù)778.96萬戶，實現(xiàn)采集589.47萬戶，實現(xiàn)采集率為75.67%。其中，全省專、公變用戶數(shù)為12.16萬戶，實現(xiàn)采集數(shù)為12.07萬戶，實現(xiàn)采集率為99.24%，10kV配網(wǎng)計量點基本上實現(xiàn)全采集。

2.2 自動化抄表

用電信息采集系統(tǒng)的最大實際應(yīng)用就體現(xiàn)在自動化抄表方面，在設(shè)置抄表時間后，用電信息采集系統(tǒng)將實現(xiàn)在極少的人工操作下對用戶進行自動抄表算費，方便快捷。

2.3 實時線損統(tǒng)計分析

傳統(tǒng)的線損分析需要在固定的抄表周期內(nèi)才能計算分析，如果開展短周期線損計算分析需要大量人力物力支持。通過電采系統(tǒng)建設(shè)，可實現(xiàn)每日準確計算10kV和400V分線路分臺區(qū)的線損率。在電采安裝調(diào)試較好的線路臺區(qū)已具備條件滿足這一工作需要，實現(xiàn)了線損即時采集即時分析。

3 配網(wǎng)在線監(jiān)控預警系統(tǒng)的設(shè)計思路及實現(xiàn)方法

配網(wǎng)在線監(jiān)控預警系統(tǒng)的核心是用電信息采集系統(tǒng)，通過采集回的實時用電信息（電壓、電流、功率等）對配網(wǎng)線路、臺變、線損、電壓、電流及三相不平衡、疑似竊電等異常事件進行智能判斷并預警。主站監(jiān)視人員根據(jù)主站計算機屏幕顯示或報警，提取用電客戶信息，通過分析、比對歷史數(shù)據(jù)判斷配網(wǎng)線路及設(shè)備是否運行正常，對數(shù)據(jù)異常的線路及用戶，及時通知用電監(jiān)察或計量人員進行現(xiàn)場檢測處理。具體功能及實現(xiàn)方式如下：

1）配網(wǎng)線路所帶臺區(qū)遠程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實時采集

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實時采集包括15分鐘召測、30分鐘召測、日召測、實時遙測，及電壓合格率等，當終端和后臺服務(wù)器無法正常通訊時，通過自動補招和手動補招兩種方式可以召測回通訊中斷期間的數(shù)據(jù)，從而有效的保證后臺數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的完整性。

2）配網(wǎng)線路過負荷在線預警

根據(jù)該線路線徑的大小，參照橫截面積與載流量的參數(shù)對照表，確定該線路的最大載流量值，然后通過用電信息采集系統(tǒng)統(tǒng)計該線路下所帶臺區(qū)負荷的總值，用該值與線路最大載流量值相比。若前者大于后者，則說明該線路過載；若前者小于后者，且后者與前者之比介于30%和100%，則說明該線路處于正常負載狀態(tài)；若前者小于后者，且后者與前者之比小于30%，則說明該線路處于輕載狀態(tài)。系統(tǒng)根據(jù)過載情況發(fā)出報警，監(jiān)控人員將對事故類型進行判定。若為專用變過載引起的報警，則實施有序用電方案限制負荷；若為公用變，則首先對所帶的加工用戶限制負荷，若是由于線路負載力不夠，則實施錯峰維護，對需要更換線路的進行“零點”改造。

3）臺區(qū)過負荷預警

配網(wǎng)在線監(jiān)控預警系統(tǒng)通過對用電信息采集系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)的分析，利用可以采集到的電壓，電流，功率因數(shù)，有功功率，無功功率，電流互感器電流比等參數(shù)，計算出變壓器的實時負荷，即實時功率，與變壓器的額定容量相比較，若實時功率大于額定容量，則后臺系統(tǒng)顯示報警信息。監(jiān)控人員將對報警類型進行研判。若專用變是由于負荷持續(xù)穩(wěn)步增加的，要求用戶進行增容改造；若是公用變是由于用戶負荷增加引起的，首先進行宣傳，引導用戶錯峰用電，對于負荷持續(xù)增加的實時增容改造或調(diào)整臺區(qū)掛接。

4）矢壓矢流及三相不平衡預警

系統(tǒng)設(shè)置每臺變壓器的不平衡電流限值，并根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)置計算公式，計算出三相電壓電流不平衡率，并將計算出的不平衡率同預設(shè)不平衡閥值（各種閥值如下：電壓：200～240V，電流：0～5A，三相電流不平衡達到80%以上）比較，一旦出現(xiàn)不匹配現(xiàn)象，系統(tǒng)將發(fā)出告警信息，事故類型可以分成失壓報警、失流報警、三相電流不平衡報警三類。若有報警，監(jiān)控人通過召測到的實時數(shù)據(jù)判斷故障類型，對于需要調(diào)節(jié)三相用戶負荷的進行線路掛接調(diào)整，對于供電設(shè)備需要維護的通知相關(guān)人員現(xiàn)場處理，以此及時發(fā)現(xiàn)異常，減少人力物力的浪費，提高經(jīng)濟效益。

5）疑似竊電預警

情況一：若某臺區(qū)的日用電量小于前十天的最小日用電量，則該臺區(qū)會有報警提示。在系統(tǒng)報警后，監(jiān)控人員上報事故，并派出人員進行現(xiàn)場查看，研判是由于用戶負荷真實降低，還是由于由竊電行為造成的，并具體問題具體對待，對需要減容的實時減容，需要停用的進行停運，降低運營成本，對于確實有竊電行為的嚴肅追究相關(guān)責任人。情況二：若某臺區(qū)某時刻提示計量箱開箱報警，同時在接下來的測量點里連續(xù)出現(xiàn)失壓，失流的任意一種情形，則該臺區(qū)會有報警提示。在出現(xiàn)報警后，立即召測實時數(shù)據(jù)，如果開箱后數(shù)據(jù)上傳正常的，派人查看是由于閉鎖故障還是由于正常維護造成的，若同時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，將立即派出用電稽查人員全面排查。

6）線損異常預警

為降低線損，監(jiān)控系統(tǒng)對每條線路日線損進行統(tǒng)計和計算，若10kV配網(wǎng)線路即時線損率與該線路理論線損率的波動值大于5%即確定為線損異常，若發(fā)出該線路線損異常報警，配網(wǎng)監(jiān)控人員將迅速對異常情況進行排查，找出線損過大的原因。

4 結(jié)束語

基于用電信息采集系統(tǒng)的配網(wǎng)在線監(jiān)控預警系統(tǒng)順應(yīng)了科學發(fā)展的趨勢，具有較強的可行性和實施的必要性，所帶來的經(jīng)濟效益顯著。用電信息采集系統(tǒng)的電能計量裝置運行跟蹤監(jiān)測、計算機網(wǎng)絡(luò)智能運算處理功能，保障了配網(wǎng)裝置的安全、準確、經(jīng)濟合理運行，提高了運行管理效率和質(zhì)量，使得現(xiàn)場故障處理、查竊電等工作做到了有的放矢。在低壓客戶數(shù)量大幅增加、管理人員嚴重短缺的今天，真正做到了節(jié)能增效，體現(xiàn)了科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力這一發(fā)展理念。

[1]于樹義,尹凱.低壓配電遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)在配網(wǎng)中的應(yīng)用[J].湖北電力,2011（12）:43-45.

[2]梁后樂,劉利成.基于用電信息采集的防竊電系統(tǒng)研制[J].信息化建設(shè),2011,(11)：125-126.

[3]余廣廠.電能（用電）信息采集與監(jiān)控[M].北京:中國電力出版社,2010.