10 kV配網高壓線損精益化監(jiān)控研究、設計及開發(fā)

鄧威，羅志坤，王燦，張可人

(國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007)

10 kV配網高壓線損精益化監(jiān)控研究、設計及開發(fā)

鄧威，羅志坤，王燦，張可人

(國網湖南省電力公司電力科學研究院，湖南長沙410007)

開展10 kV配網高壓線損的精益化監(jiān)控，是線損 “四分”管理的本質要求，亦是降損增效，實施技術降損措施的基本前提。本文對目前湖南省實施10 kV高壓線損精益化監(jiān)控的關鍵技術、基本條件進行了詳細的闡述，對10 kV供、售電量數據的提取、挖掘、數據甄別、計算方法及分析流程進行了深入的研究。提出了一套適應10 kV線損精益化管理的監(jiān)控程序架構，基于配電網大數據平臺，完成了線損監(jiān)控模塊一期開發(fā)。應用效果達到了預期目標，驗證了相關技術的可行性。

10 kV；電量數據；統(tǒng)計分析；線損監(jiān)控

線損管理是電網企業(yè)在經營過程中不能忽視的一個重要問題，它是衡量電網企業(yè)運營的重要經濟技術指標。據統(tǒng)計，在整個電網輸變供電環(huán)節(jié)中，10 kV及以下配電網的損失電量占比整個損失電量的70%以上，因此做好10 kV配網線損管理對提高供電企業(yè)的經濟運行效益具有顯著的作用〔1〕。

實現10 kV配網線損的精益化監(jiān)控是強化線損管理的基本前提〔2〕。將10 kV配網線損管理劃分為高壓線損和臺區(qū)低壓線損兩部分，并從技術上分別監(jiān)控，有利于線損管理工作。對技術降損措施的制定、降損重點的準確定位具有非常重要的意義。

1 線損監(jiān)控的基礎條件和關鍵技術

1.1 線損監(jiān)控的基礎條件

線損監(jiān)控的基本過程如圖1所示，包括電量數據采集、傳輸、匯總集中、數據預處理、分析計算、監(jiān)控展示等過程。其中終端電量數據的自動采集和自動傳輸是實現線損監(jiān)控的基礎條件。

圖1 線損監(jiān)控基本過程

目前在線智能采集終端和信息通信處理技術在電網中已得到廣泛應用。湖南省自2011年以來開展了電力用戶用電信息系統(tǒng)的建設，目前線路關口、公變臺區(qū)總表、專變總表的集抄覆蓋率分別達到看92.46%，92.82%，81.13%，采集成功率達到95%以上。已基本具備開展10 kV配網高壓線損精益化管理的基礎技術條件，且隨著集抄覆蓋率和采集成功率的進一步提升，將會確保準實時、精益化的線損監(jiān)控全面實現〔3〕。

1.2 線損監(jiān)控的關鍵技術

目前湖南省SG186營銷系統(tǒng)已有上千萬的變電站、發(fā)電站、用戶、線路、臺區(qū)等臺賬數據，包括已實現集抄和未實現集抄的各類關口，電力用戶用電信息系統(tǒng) (簡稱用采系統(tǒng))亦有相當數量等級的自動集抄終端臺賬及采集的電氣量數據，涵蓋了所有電壓等級。其中SG186營銷系統(tǒng)作為臺賬數據源、用采系統(tǒng)作為電氣量采集數據源，通過兩者的結合，便可提取所需線路、臺區(qū)、上網電站、用戶等關口集抄的電量數據，再通過一系列建模、處理和計算，理論上可得到所需對象的供、售電量和線損電量，最終可監(jiān)控和分析其線損數據〔4-7〕。

但要實現10 kV配網高壓線損的精益化監(jiān)控，需解決如圖2所示的幾個關鍵技術:①實時傳遞海量數據源，基于SG186營銷系統(tǒng)和用采系統(tǒng)數據庫結構和結構標志位，通過 SQL語句合理挖掘，從而在海量數據中準確、快速地定位所需的臺賬和采集數據；②SG186營銷系統(tǒng)到用采系統(tǒng)關口表計的一一映射和查詢，準確讀取電量數據，并進行預處理；③非完整電量數據的偏差分析計算。將上述關鍵技術進行集成，便可實現線損監(jiān)控。

圖2 線損監(jiān)控關鍵技術

10 kV配網高壓線損范疇為變電站10 kV母線的出線開關至線路公變臺區(qū)總表、專變總表。包括10 kV線路、公變變損、高供低計專變變損等。由于SG186營銷系統(tǒng)中包括了所有電壓等級和類型的表計，在進行10 kV配網高壓線損監(jiān)控時，先需對計量點表數據庫進行數據挖掘，得到10 kV線路的出線關口、上網電站關口、配變總表等。

數據挖掘。在線損監(jiān)控中，定義10 kV出線關口和上網電站關口為供電關口，公變和專變總表為售電關口。在SG186營銷系統(tǒng)的計量點表結構中，“CP_TYPE_CODE”表示表計類型，“MP_LEVEL”表示計量等級，采集對象表中的 “OBJ_VOLT_ CODE”表示電壓等級。因此10 kV線路供電關口表的篩選條件為:①CP_TYPE_CODE為5或6，表示變電站或發(fā)電站表；②采集對象表的 “OBJ_ VOLT_CODE”字段必須等于AC00101，得到10 kV等級的供電表；③通過表計所屬線路的 “LINE_ ID”找到線路記錄，并根據線路的公專線標志“PUB_PRIV_FLAG IS”過濾掉10 kV專線供電表。

10 kV線路售電關口表的篩選條件為:①CP_ TYPE_CODE必須等于3或4，過濾得到專公變售電表；②專變通過計量點表 “MP_LEVEL”字段等于1，過濾掉非總表的專變售電表；③專變計量點表的 “TYPE_CODE”必須為01，公變計量點表的 “TYPE_CODE”必須為02，過濾掉非計費的專變售電表和非關口表的公變售電表；④采集對象表的 “OBJ_VOLT_CODE”字段等于 AC00101，AC02202，AC03802，過濾掉非10 kV，220 V，380 V等級的專變售電表。

數據讀取與預處理。通過上述數據挖掘，得到所需10 kV供、售電關口表計臺賬數據，然后通過SG186營銷系統(tǒng)與用采系統(tǒng)的一一映射對應關系，提取用采系統(tǒng)中所需表計的凍結電量等數據。再對表計數據開展進一步的處理、計算分析。

其中表計映射、電量數據讀取過程如圖3所示:①通過SG186營銷系統(tǒng)電表結構d_meter的asset_no電表資產編號，映射到用采系統(tǒng)電表結構d_meter的asset_no表資產編號；②映射成功后取用采系統(tǒng) d_meter的 meter_id電表 ID；③通過meter_id再映射到用采系統(tǒng)R_COLL_OBJ采集對象表的coll_obj_id采集對象ID；④用coll_obj_id采集對象ID映射到用采系統(tǒng)測量點表結構p_mped的mped_id測量點ID；⑤通過mped_id測量點ID，在用采系統(tǒng)的e_mp_day_read表結構中，取抄表表碼。通過上述步驟，完成所需表計的表碼讀取。

圖3 電氣量數據讀取與預處理

由于表計自身計量故障或倍率錯誤，對提取的表碼進行計算所得的有功電量數據存在失真現象，需基于臺區(qū)配變容量開展數據預處理。如臺區(qū)額定容量為SNkVA，計算所得的有功電量為APkWh，則預處理公式如下:

根據上式計算得到配變負載率β，對β所處區(qū)間分別進行辨別:

β≥1時，可以判斷臺區(qū)額定容量SN或有功電量AP有誤，提示相關數據有誤，需核實SN、表碼和綜合倍率。

0.8 ＜β＜1時，如臺區(qū)為公變，則提示相關數據可能有誤，需核實SN、表碼和綜合倍率。

0＜β＜0.8時， 可以判斷相關數據基本正常，符合進行下一步計算。

β≤0時，可以斷定有功電量AP有誤，需核實表計是否故障。

對上述處理過程得到的β，都應進行存儲，并分析、對比其變化趨勢，如β變化過大，則應進行預警，提示數據可能有誤。

非完整同期數據偏差分析。集抄終端的采集數據自動傳輸受網絡、終端通信故障等因素影響，會出現延時或傳輸失敗，從而導致無法準確、及時計算線損，不能滿足監(jiān)控數據完整性、同期性要求。尤其是線損的月度分析，當部分集抄終端月末24:00:00的凍結電量傳輸失敗時，則破壞了供、售電量數據的完整性和同期性。此時可引入非完整同期數據的偏差分析方法。其步驟流程如圖4所示:①自動搜尋和讀取上月末24:00:00的凍結電量數據，當讀取失敗時，則搜尋讀取與其最近的日凍結電量，并判斷其偏差方向和天數；②自動搜尋和讀取當月末24:00:00的凍結電量數據，當讀取失敗時，則搜尋讀取與其最近的日凍結電量，并判斷其偏差方向和天數；③根據上月末和當月末24: 00:00的凍結電量數據讀取情況，以及偏差方向、偏差天數和偏差電量的計算分析結果，可直接計算或估算當月同期供、售電量和線損數據。

如上月末、上月倒數第 2天、第 3天的24:00:00的凍結電量自動采集均不成功，當月第1天24:00:00的凍結電量自動采集亦不成功，但第2天和當月末24:00:00的凍結電量采集成功，因此自動讀取當月第2天的凍結電量，偏差方向為負，偏差天數為2天，偏差電量為當月第2天前后5—7天內的日平均電量與偏差天數的乘積。通過計算得到當月第2天至月末的電量結果，再加上偏差電量，即得到估算后同期電量。

圖4 非完整同期數據偏差分析流程

2 線損監(jiān)控功能設計

2.1 線損監(jiān)控功能底層設計思路

10 kV配網高壓線損監(jiān)控功能的底層設計思路，采用數據庫實時同步技術分別從SG186營銷系統(tǒng)、用采系統(tǒng)實時同步10 kV線路、變電站、配電臺區(qū)、表計等臺賬，以及供、售電關口表日凍結電量示值。然后根據10 kV線路、臺區(qū)配變、線路開關、關口表計、綜合倍率、計量方式等臺賬及拓撲掛接關系，計算分析區(qū)域和線路的線損情況。圖5為底層線臺賬、數據基本關系架構圖。

圖5 10 kV配網高壓線損臺賬、數據關系架構

2.2 線損監(jiān)控分類功能設計

基于10 kV配網高壓線損監(jiān)控功能的底層設計思路，還需考慮目前關口集抄尚未全覆蓋、集抄失敗、計量突變、相關臺賬不完備和準確等現實情況。應分類設計關口計量裝置、臺區(qū)/開關/上網變、線路—臺區(qū)/開關/上網變掛接等子功能塊。以開展相應的維護、操作和高級應用分析。

1)關口計量裝置功能塊?；跀祿诰颉⑦^濾技術，通過時間設置以及查詢條件之間的有效性，查詢、展示特定的表計及其電量數據。

該功能塊可人工創(chuàng)建關口表計臺賬、對表計狀態(tài)、一級類型、二級類型、計算類型、計量方式、表計掛接進行維護。亦可查詢表計日凍結電量，并對表計月度電量數據進行調整和核準操作。

2)臺區(qū)/開關/上網變功能塊。通過時間設置以及查詢條件之間的有效性，查詢、展示特定的臺區(qū)/開關/上網變及其用電量明細數據。

表計每日將其正反向凍結電量、計算類型、綜合倍率、抄表類型等數據保存在所掛接的臺區(qū)/開關/上網變里，臺區(qū)/開關/上網變根據這些數據可計算出其每日的正反向電量。

該功能塊可人工創(chuàng)建臺區(qū)/開關/上網變臺賬，可對其狀態(tài)、類型、電源類型、計算類型、以及與表計、線路的掛接關系進行維護。并可對臺區(qū)/開關/上網變的月電量進行調整核準。

3)線路—臺區(qū)/開關/上網變掛接功能塊。該功能塊通過對線路與臺區(qū)/開關/上網變掛接關系的維護，可以準確的反映出線路上的供電點和售電點，以及線路之間的互聯(lián)關系。是開展分線線損準確計算、分析的基本條件。

該功能塊同時可對臺區(qū)/開關/上網變—表計的掛接關系進行維護，還可維護線路、臺區(qū)/開關/上網變、表計的相關可維護項。同時可以查詢臺區(qū)/開關/上網變、表計每天的詳細數據。維護后，還可以按日、按月等方式回算、查詢線路線損情況。

通過上述功能子塊的設計，從而可以基本實現分線線損的監(jiān)控。

3 線損監(jiān)控模塊開發(fā)

10 kV配網高壓線損監(jiān)控模塊在配電網大數據應用平臺上進行開發(fā)，目前該模塊已完成1期開發(fā)，包括區(qū)域線損、變電站線損、線路線損、關口表維護、線路維護、饋線組線損等6個功能部分。后續(xù)將會繼續(xù)開發(fā)表碼數據智能甄別、自定義線損建模、母線電量平衡、理論線損計算等功能部分。進入線損監(jiān)控模塊后的總界面，展示了全省及各地市公司上月線損的整體情況。各部分界面通過點擊主界面右上角的圖標即可打開。

總界面右上角從左到右分別是關口表維護、線路維護、線路線損、饋線組線損、變電站線損、區(qū)域線損等功能子塊。其中關口表維護功能子塊可對表計類型、狀態(tài)、計量方式、計算類型進行維護。線路維護功能子塊可以維護線路與表計掛接關系、線路資產性質、類型、狀態(tài)、互聯(lián)關系等。線路線損以變電站饋線為基本監(jiān)控單元，可查詢每條線路供、售電點的明細電量和線損電量，并可根據線路互聯(lián)情況形成饋線組。饋線組線損展示了互聯(lián)饋線打包后的供、售電量和線損電量。

變電站線損和區(qū)域線損分別在線路線損計算的基礎上，通過對該站和區(qū)域所有10 kV出線的線損進行統(tǒng)計而得。

4 結論

通過實施線損監(jiān)控模塊1期建設，對營銷系統(tǒng)中10 kV線路、供售電關口表計及掛接關系等臺賬數據庫進行了一系列的挖掘，建立與用電信息采集系統(tǒng)中表計讀數的一一對應關系，從而可以計算分析變電站饋線、區(qū)域的線損情況，實現10 kV配網高壓線損的精益化、準實時監(jiān)控和管理。

〔1〕葉晉.加強配網線損管理提高企業(yè)經濟效益 〔J〕.廣東科技，2011，20(14):224-225.

〔2〕任婷婷，郭亮.電力營銷信息化條件下配網線損的精細化管理分析 〔J〕.信息系統(tǒng)工程，2014(7):47-47.

〔3〕王詠晶.用電信息采集系統(tǒng)深化應用研究 〔J〕.工業(yè)C，2015 (62):158-159.

〔4〕謝珍貴，陳振宇.電力企業(yè)應對大數據時代的技術策略研究〔J〕.重慶文理學院學報，2015，34(2):135-138.

〔5〕劉志勇.10 kV線損實時計算系統(tǒng)的研究 〔J〕.現代工業(yè)經濟和信息化，2014，80(10):60-61.

〔6〕蘇凱，李一紅.配網線損管理模型在營銷系統(tǒng)中設計與實現〔J〕.廣東輸電與變電技術，2006(4):31-33.

〔7〕桓露.用電信息采集系統(tǒng)數據分析與處理技術探索 〔J〕.電子技術與軟件工程，2015(19):206-206.

Study，design and development on the lean monitoring of the 10 kV high voltage distribution line loss

DENG Wei，LUO Zhikun，WANG Can，ZHANG Keren

(State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

The lean monitoring of the 10 kV high voltage distribution line loss is the essential requirement of line loss“four levels”management，and it is also basic premise of loss reduction and implementing loss reduction measures.Firstly，the key technology and fundamental condition of implementation of the lean monitor of the line loss of 10 kV distribution gird in Hunan province are described in detail in this paper.Secondly，the extraction，mining，distinguishing，calculation method and analysis process of power data are all researched deeply.Finally，a set of monitoring program structure for lean management of the line loss of 10 kV distribution gird is proposed，and the development of line loss monitoring module is completed based on big data platform.The application results of line loss monitoring module achieve the expected goal，and the feasibility of the related technology is verified.

10kV；power data；statistical analysis；line loss monitoring

TM711

B

1008-0198(2016)04-0009-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.04.003

鄧威(1983)，男，湖南婁底人，博士，主要從事智能電網、節(jié)能降損、電壓無功等方面研究。

2015-12-25 改回日期:2016-01-25