基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端的配電網(wǎng)線損管理解決方案

鮑恩奇，姚騰飛

（1.國電南瑞科技股份有限公司，江蘇南京 211100；2.國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司，江蘇南京 211100）

1 線損的概念

配電網(wǎng)完成了電能從發(fā)電廠開始的電力傳輸。在生產(chǎn)、傳輸、升降壓、配電以及營銷過程中，配電網(wǎng)全面地完成了電力的輸送。在這一過程中，電能會被配電網(wǎng)中的各個部分消耗，而消耗的電能并不會參與到供電過程中，這部分消耗的電能，就被稱為配電網(wǎng)的電能損耗，也就是線損。線損的計算，一般由總售電量與供電量之間的差值計算得出，而10kV 輸電線路的配電網(wǎng)線損計算，包括了配電線路以及相關配件元件所產(chǎn)生的全部電能損耗值。在10kV 配電網(wǎng)出線以及10kV 低壓配電變壓器等具體元件的出線功率、功率因數(shù)、電壓和電流等相關數(shù)據(jù)中，都能夠反應配電網(wǎng)的線損情況。配電網(wǎng)由于不同的線路配置，運行年限等影響因素，線損率從7.5%到21%不等。高線損率意味著過量的線損消耗，對于我國電能資源來說是極大的浪費。

2 線損的分類

線損可以依據(jù)性質特點以及不同理論方法，進行不同形式的分類。

2.1 線損性質分類

根據(jù)線損產(chǎn)生的性質可以將線損進行分類。具體可劃分為技術線損和管理線損。技術線損是發(fā)電廠中生產(chǎn)、傳輸、升降壓、配電以及營銷過程中，電能或電暈形式的電力損耗。這部分電能線損是由傳輸過程中產(chǎn)生的能量損失形成的，具體還可劃分為不變線損和可變線損。技術線損可以通過理論計算方案，統(tǒng)一求得，同時也可通過具體的維護技術手段，對線損進行降損操作?？梢酝ㄟ^改造電力元件、優(yōu)化電力運行方式等降低配電網(wǎng)的技術線損。而管理線損，顧名思義就是由供電單位管理不當而產(chǎn)生的線損。這部分線損多數(shù)情況由人為原因造成。配電網(wǎng)中可能存在自行改裝、電表竊電、電量漏抄等情況。這些情況會產(chǎn)生一定的線損，但通過管理手段都能夠有效地解決。

2.2 線損特點分類

根據(jù)具體線損產(chǎn)生的特點，可以將其劃分為可變線損、固定線損以及不明線損。固定線損是指電力損耗值和電力設備的電網(wǎng)電壓波動呈現(xiàn)一定相關性，電流波動不會影響損耗大小的一類線損。固定損耗類型的線損，主要是由于發(fā)電廠的發(fā)電機慣性較大、電壓波動小而產(chǎn)生的配電網(wǎng)損耗。這類損耗影響著變壓器互感器、電機內部鐵芯等具體損耗元件的運行。電壓過高和空氣電離的情況下會產(chǎn)生一定電能損耗，其損耗值一般較為固定。而可變損耗與固定損耗正好相反，其是隨著配電網(wǎng)內電流大小的改變而產(chǎn)生的元件功率損耗?？勺儞p耗與電流大小有一定關系，因此主要形成原因是輸電導線阻抗產(chǎn)生的損耗或變壓器兩側繞組能量交換產(chǎn)生的損耗。不明損耗的形成原因則較為復雜，這類線損由人為原因引起的可能性更大。主要由4個部分組成，一是無視用電規(guī)定造成的私用電線損；二是配電網(wǎng)中用電設備故障或老化引發(fā)的漏電線損；三是抄表人員誤抄或漏抄造成的，計表性線損；四是不明故障導致的誤差線損。可變類線損以及固定線損都屬于技術線損范圍，能夠進行有效的技術降損。而不明損耗則能夠通過有效的管理手段完成線損管理。

3 基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端的配電網(wǎng)線損管理解決方案原理

供電企業(yè)完成的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端基礎的配電網(wǎng)線損管理解決方案，是基于企業(yè)內部技術線損完成的線損管理解決方案。這一方案的原理，主要是基于自動化的管理設備，完成全面的配電網(wǎng)設備監(jiān)控。能夠通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡以及安全監(jiān)控3個部分，形成完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并將數(shù)據(jù)即時傳輸至DSCADA 主站，實現(xiàn)線損數(shù)據(jù)的有效分析和計算。通過DSCADA 主站對線損數(shù)據(jù)進行完整地比對和分析、存儲、記錄，實現(xiàn)對線損問題的針對性治理?；诂F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端的配電網(wǎng)線損管理解決方案，在配置上主要結合配電室、電氣設備、通信總線、雙膠線電纜以及遠程終端設備、監(jiān)控設備、光纖等。通過監(jiān)控計算機連接光纖串口服務器，實現(xiàn)智能儀表的控制、通信功能低壓斷路器的管理以及變壓器溫度控制器的監(jiān)控。

4 基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端的配電網(wǎng)線損管理解決方案實踐

4.1 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端配置

現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端的配置主要結合了變電站的10kV 輸電線路、有功功率監(jiān)測以及無功功率檢測。這2個部分主要監(jiān)測了具體的功率分布監(jiān)測線路終端桿配變的電流、電壓、有無功率情況，采用的監(jiān)測儀器為站內智能電力儀表。智能電力儀表輔以綜合后臺的電流電壓量能夠進行有效地計算，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度，同時能夠通過繼電器完成電流量及電壓量的上傳，保證設備數(shù)據(jù)完整性。另外開關站、接網(wǎng)站、戶外箱式站等桿變終端中均配備了功率采收器，一般設計為負荷測錄儀，對具體數(shù)據(jù)進行終端采集。

4.2 數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡配置

針對現(xiàn)行配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡設置，以光纖通信類方式為主，同時結合了電力載波通信方式、GPRS 無線上網(wǎng)通信方式，進一步實現(xiàn)了智能電器的信息數(shù)據(jù)傳輸。通過這3種通信方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能，能夠更好地結合通信方式中不同的優(yōu)缺點，實現(xiàn)現(xiàn)有資源的綜合利用，確保數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定。

4.2.1 光纖通信方式

光纖通信方式以光纖作為通信傳輸?shù)拿浇?，完成信息載體傳輸。光纖通信是目前通信方式中效果最為突出，通信連接質量最好的一種通信方式。不僅能夠有效控制傳輸頻帶寬、傳輸通信容量，同時能夠降低傳輸中的衰減，完成遠距離地傳輸。光纖通信方式自身的抗干擾能力強、電磁效果好，能夠實現(xiàn)高質量地傳輸。針對光纖通信方式完成的變電站、光纖開關站之間的連接，可以通過10kV 出線電路表以及線路協(xié)議轉換器，完成采集終端數(shù)據(jù)的轉換和打包。

4.2.2 電力載波通信方式

電力載波通訊方式，對于配電網(wǎng)系統(tǒng)來說是一種專有的通訊方式。這一方式中能夠利用電纜的屏蔽層，作為通訊載體完成數(shù)據(jù)傳輸。電力載波通訊方式，在投資方面更少，施工快速便捷，同時通訊安全、實時性好、無中繼距離。其采用的原理，多數(shù)為頻分多路復用，傳輸信號、頻率調制和放大方式。通過耦合電容器和結合濾波器的低阻濾波器高頻信號發(fā)射，完成電力電纜的信號傳遞。通過電力載波通訊方式實現(xiàn)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，可以完成兩端電力載波裝備之間的主從連接，實現(xiàn)傳輸兩端載波裝置的信息傳遞。電力載波通訊對純電纜進線街坊站、箱式站中的配變設置，設有環(huán)網(wǎng)站、電纜連續(xù)性阻抗匹配器，能夠通過聯(lián)通載波通訊鏈路，實現(xiàn)主載波機與電能表音頻裝線的連接，確保主載波將載波中的數(shù)據(jù)發(fā)送到主站。

4.2.3 GPRS無線上網(wǎng)通信方式

GPRS 無線上網(wǎng)通信方式，是通過無線的分組業(yè)務完成固定頻段、固定寬度、固定結構的節(jié)點連接。實現(xiàn)安全功能和接入控制，完成中繼連接到基站的交換系統(tǒng)。GPRS 無線上網(wǎng)通信方式，能夠結合純電纜電線的10kVP 型W 型和桿變，完成公共系統(tǒng)的建立。對各區(qū)域實現(xiàn)實時地監(jiān)控子系統(tǒng)，完成監(jiān)控數(shù)據(jù)的有效采集和匯總。

4.3 DSCADA主站配置

DSCADA 主站，能夠連接光纖通信、電力載波通信，以及無線GPRS 通信，通過3種通信方式，編制不同的主站端通信程序，連接具體的通信內容，完成實時的數(shù)據(jù)接收。

DSCADA 主站的數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)是一個實時的通信接收系統(tǒng)，主站通過現(xiàn)場采集終端的連接，能夠實現(xiàn)配電網(wǎng)線損信息的實時收集，根據(jù)處理后的實時數(shù)據(jù)，對應用服務展開實際的命令下達。同時對遠方的配電站完成調控處理。通過采集的電壓、電流、功率變化、變化曲線等數(shù)據(jù)，能夠設定不同的復合命令，完成對配電網(wǎng)絡的調控。

DSCADA 主站，在實時通信方式下，每天會定時完成負荷監(jiān)測儀的通信采集，包含智能電力儀表、通信功能低壓斷路器以及變壓器溫度控制器等多種智能儀器的負荷信息，并準確地記錄和存儲信息。主站每天定時采集的信息，包含了前一天的歷史數(shù)據(jù)，可以對每一天的數(shù)據(jù)，進行系統(tǒng)的補報，確保數(shù)據(jù)形成連貫性。

5 基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端的配電網(wǎng)線損管理解決方案應用

完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端的，配電網(wǎng)線損管理配置后，針對DSCADA 主站的數(shù)據(jù)分析，可完成線損管理解決方案的有效應用。一是查詢DSCADA 主站內存儲的10kV 線路和配變運行情況。對數(shù)據(jù)內線損較大的線路和配變進行針對性地分析研究。二是繪制10kV 出線功率曲線、10kV 變壓器功率曲線，分析配變最大負荷日，當日功率峰值功率變化、異常現(xiàn)象等。針對配電所供電用戶分析具體線損性質、線損特點，定向查找線損原因。確定電網(wǎng)中電阻及感抗的影響，電網(wǎng)中磁場的影響，或電網(wǎng)管理層面的影響，具體分析外在因素和內在因素的線損問題。結合具體數(shù)據(jù)，觀測線損發(fā)生原因、負荷異常值、功率因素異常點。針對技術性原因，完成技術處理；針對管理問題，盡快完成管理措施補救。配置相應元件裝置、制訂相應管理機制，降低配變負荷率，完成線損管理。

6 結語

基于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集終端的配電網(wǎng)線損管理方案，能夠通過實時的數(shù)據(jù)搜集取代傳統(tǒng)的線損管理方法。通過智能化的網(wǎng)絡及數(shù)據(jù)搜集技術降低分析誤差，提升數(shù)據(jù)準確性，為10kV配電網(wǎng)提供電網(wǎng)內配變及元件的監(jiān)控。深入完成配電線損分析，提升線損管理效果。