智能電表及其數(shù)據(jù)在共享型配網(wǎng)中的深度應(yīng)用研究

孫 鵬，林 光，邢 智，楊 瀟，蘭 雁

（1. 國(guó)網(wǎng)國(guó)際發(fā)展有限公司澳大利亞資產(chǎn)公司，澳大利亞 墨爾本；2. 國(guó)網(wǎng)湖北黃石供電公司，湖北 黃石435000）

0 引言

Jemena Electrical Network（JEN）是澳大利亞資產(chǎn)公司下屬配電運(yùn)營(yíng)公司，負(fù)責(zé)澳大利亞墨爾本西北地區(qū)950 km2的配電業(yè)務(wù)，擁有客戶33萬(wàn)戶［1］。JEN圍繞“共商、共建、共享”，充分發(fā)揮智能電表及其數(shù)據(jù)資產(chǎn)，不僅提高了用戶對(duì)用能的參與度和滿意度，而且減少了電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)成本，提高了供電可靠性。智能電表高級(jí)應(yīng)用已經(jīng)成為建設(shè)共享型配網(wǎng)的重要手段，贏得了消費(fèi)者的廣泛認(rèn)可?；谥悄茈姳砀呒?jí)功能的“Power Change”［2］項(xiàng)目榮獲澳大利亞2019 年度“數(shù)字變革創(chuàng)新獎(jiǎng)”和2019 年度美國(guó)愛(ài)迪生最終提名獎(jiǎng)、2019 亞洲能源獎(jiǎng)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 智能電表在故障和停電管理中的應(yīng)用

長(zhǎng)期以來(lái)，配電公司主要依據(jù)客戶電話來(lái)確定低壓配網(wǎng)故障位置。JEN 在部署智能電表之前，主要依靠停電管理系統(tǒng)（OMS：Outage Management System）進(jìn)行低壓網(wǎng)絡(luò)故障處理。根據(jù)用戶停電后打入的電話來(lái)預(yù)判跌落保險(xiǎn)或開關(guān)的位置，對(duì)停電規(guī)模、人員力量、搶修計(jì)劃進(jìn)行分析，確定搶修優(yōu)先級(jí)，計(jì)算現(xiàn)場(chǎng)所需工作力量，預(yù)估恢復(fù)時(shí)間，并管理現(xiàn)場(chǎng)工作。停電管理系統(tǒng)是配網(wǎng)管理系統(tǒng)（DMS：Distribution Management System）的子系統(tǒng)，控制室依靠此系統(tǒng)進(jìn)行停電搶修的組織調(diào)度和下派工單。

JEN 將停電管理系統(tǒng)與智能電表系統(tǒng)（AMI：Advanced Metering System）進(jìn)行貫通，在派遣工作人員赴現(xiàn)場(chǎng)處理故障前，利用智能電表和停電管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)綜合分析判斷故障地點(diǎn)、性質(zhì)、范圍，加快了響應(yīng)時(shí)間，降低了成本，并提高了客戶滿意度和系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)。

1.1 智能電表停電報(bào)送功能

智能電表內(nèi)置電容供電的智能傳感器，當(dāng)智能電表探測(cè)到電力供應(yīng)中斷，“最后一口氣（Last Gasp）”報(bào)警信息將通過(guò)“載波多跳”方式傳輸?shù)阶罱臒o(wú)線信息網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)（AP：：Access Point），再傳輸?shù)街悄茈姳砗笈_(tái)管理系統(tǒng)。報(bào)警信息可能要經(jīng)過(guò)其他表計(jì)或者柱上轉(zhuǎn)接器到達(dá)AP，其路徑選擇基于跳點(diǎn)最少、信號(hào)最穩(wěn)定原則自動(dòng)選取。大多情況下，智能電表信息經(jīng)過(guò)3跳到達(dá)接入點(diǎn)，并且傳輸?shù)街嫌呻姵毓╇姷霓D(zhuǎn)接器，確保停電線路一串電表都失電的情況下，能將信息傳送出來(lái)。智能電表儲(chǔ)備電量可以在失電后支撐15 s。

圖1提供了一個(gè)由于箱變過(guò)載造成的小范圍停電故障。紅點(diǎn)顯示那些發(fā)送“最后一口氣”報(bào)警信息的電表。黃色方框顯示箱變所在位置。如果將這些數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D結(jié)合起來(lái)，那么對(duì)故障判定情況將更準(zhǔn)確。

在表1 中，對(duì)智能電表數(shù)據(jù)和停電管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，就同一故障，由于停電管理系統(tǒng)依靠呼叫中心錄入，而復(fù)電依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作人員電話匯報(bào)，因此智能電表管理系統(tǒng)無(wú)論在報(bào)告停電開始時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間都比停電管理系統(tǒng)要早。這將給搶修贏得時(shí)間，也更能準(zhǔn)確反映用戶真實(shí)停電時(shí)間。

1.2 智能電表系統(tǒng)與停電管理系統(tǒng)的貫通

圖1 智能電表失電后報(bào)警信息報(bào)告實(shí)例-AYR-KENT 箱變Fig.1 Example of AMI outage report-AYR-KENT transformer

表1 技術(shù)比對(duì)-AYR-KENT 箱變Table 1 Technology comparison

智能電表管理系統(tǒng)與停電管理系統(tǒng)貫通后（圖2），經(jīng)過(guò)濾的智能電表停電信息傳輸至停電管理系統(tǒng)，由停電管理系統(tǒng)結(jié)合上級(jí)配網(wǎng)運(yùn)行情況，判別故障原因，進(jìn)行故障定位，并根據(jù)下游信息生成準(zhǔn)確的停電客戶列表，然后對(duì)復(fù)電進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，生成工單，最后形成事件報(bào)告。

在生成故障處理單之前，為了過(guò)濾用戶瞬時(shí)性故障，對(duì)智能電表信息進(jìn)行過(guò)濾，僅將故障時(shí)間超過(guò)1～2 min以上的停電信息報(bào)送給系統(tǒng)（圖3）。

把智能電表匯集來(lái)的故障信息與地理信息系統(tǒng)結(jié)合可清楚辨別故障點(diǎn)分布、拓?fù)潢P(guān)系以及各故障點(diǎn)的相關(guān)性，控制中心和現(xiàn)場(chǎng)人員可以清楚看到停電范圍（圖4）。圖中黃色“水滴”表示單個(gè)停電客戶；藍(lán)色圓圈表示多用戶停電，里面的數(shù)字代表受影響客戶數(shù)。對(duì)藍(lán)色圓圈放大，可進(jìn)一步看清楚受影響客戶。點(diǎn)擊這些圖標(biāo)，還可以獲得停電開始時(shí)間等信息，如客戶復(fù)電成功，停電圖標(biāo)自動(dòng)消失，所有停電信息將自動(dòng)生成列表。

另外，在派遣現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員處理故障前，控制中心操作人員通過(guò)發(fā)送PING 指令到相關(guān)電表的方式確認(rèn)電表是否斷電（圖5），極大減少故障誤報(bào)，同時(shí)還有助于確認(rèn)是否有多重故障同時(shí)存在。

1.3 效益共享分析

應(yīng)用智能電表數(shù)據(jù)可以提前發(fā)現(xiàn)停電，系統(tǒng)自動(dòng)生成停電信息告知呼叫中心，并通過(guò)短信、電子郵件、推特等載體通知客戶，第一時(shí)間主動(dòng)將信息共享給用戶，極大提高了用戶對(duì)電網(wǎng)停復(fù)電的體驗(yàn)。同時(shí)，信息也共享給了所有參與事故恢復(fù)的工作人員和第三方，提高了作業(yè)針對(duì)性和有效性，從而提高系統(tǒng)可靠性，把節(jié)省的效益分享給了客戶和社會(huì)。

圖2 智能電表系統(tǒng)與停電管理系統(tǒng)的貫通示意Fig.2 Indicative diagram of smart meter system linked to outage management system

圖3 停電信息報(bào)送時(shí)序圖Fig.3 Outage reporting

1.3.1 避免非必要搶修車輛出動(dòng)，減少客戶和公司成本

以往JEN 范圍內(nèi)每年平均發(fā)生2 499 起非必要搶修車輛出動(dòng)。按照監(jiān)管條例，用戶需對(duì)此付費(fèi)，但對(duì)老年人、需生命救助設(shè)備人員、弱勢(shì)群體免除費(fèi)用，列入公司運(yùn)營(yíng)成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年由用戶承擔(dān)車輛費(fèi)用951 起，支付32.8 萬(wàn)澳幣；由JEN 承擔(dān)1 548 起，增加成本53.5萬(wàn)澳幣。運(yùn)用智能電表和停電管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障分析判別后，車輛出動(dòng)費(fèi)用下降70%，每年為公司節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本約35 萬(wàn)澳幣。由于可以提供信息讓客戶準(zhǔn)確判別是否系統(tǒng)故障，防止誤判，每年為客戶可節(jié)約23萬(wàn)澳幣。

1.3.2 提高用戶信息透明度，減少呼叫中心話務(wù)成本

JEN 呼叫中心主要采用外包方式，呼叫中心接線員每接一個(gè)電話收費(fèi)8.5澳元，系統(tǒng)自動(dòng)接聽回復(fù)收費(fèi)0.5澳元。由于提前發(fā)現(xiàn)停電，系統(tǒng)自動(dòng)生成停電信息告知呼叫中心，并通過(guò)短信、電子郵件、推特等載體通知客戶，有效減少話務(wù)量。同時(shí)，在接聽客戶電話時(shí)，由于話務(wù)員提前獲得了準(zhǔn)確信息，與客戶溝通更加高效。2016年10 935起話務(wù)量較上年減少10%，節(jié)省開支9.2萬(wàn)澳元，同時(shí)提高了澳大利亞能源監(jiān)管委員會(huì)通過(guò)電話接聽率對(duì)公司客戶服務(wù)質(zhì)量的評(píng)級(jí)。

1.3.3 提高供電可靠性指標(biāo)（SAIDI），提升用戶用電體驗(yàn)

用戶及時(shí)得到停電和復(fù)電信息，享有更多知情權(quán)，更加理解和支持搶修工作。智能電表與停電管理系統(tǒng)貫通，可以大大減少停電時(shí)間，單用戶停電報(bào)送可以節(jié)約10 min，多用戶停電平均可以節(jié)約31 min，晚間停電節(jié)約282 min。系統(tǒng)平均停電時(shí)間（SAIDI）每年可以減少1.5 min。僅在2016 到2020 年監(jiān)管周期內(nèi)，指標(biāo)提升可給公司帶來(lái)42.4萬(wàn)澳元收益。

1.3.4 減少停電帶來(lái)的客戶損失，提升社會(huì)綜合效益

圖5 控制中心與電表的PING通信Fig.5 PING communication between control centre and meter

由于提前知道停電范圍和故障點(diǎn)，可以減少故障點(diǎn)尋找時(shí)間，合理安排搶修力量；低壓故障早發(fā)現(xiàn)、早處理，減少故障延續(xù)對(duì)人身和設(shè)備造成的安全隱患；減少客戶提出的停電損失賠償（如冰箱食物腐壞）以及向監(jiān)管機(jī)構(gòu)的投訴。

2 基于阻抗測(cè)量的狀態(tài)評(píng)估技術(shù)

利用智能電表產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)可以對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)運(yùn)維，提高供電可靠性［3］。JEN 對(duì)用戶回路阻抗進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)線路老化（阻抗增加）及時(shí)識(shí)別，大大減少因電路及設(shè)備老化造成的故障［4］。

2.1 阻抗測(cè)量原理

回路阻抗可以通過(guò)計(jì)算電表處ΔV/ΔI 得出，而V/I測(cè)量的是負(fù)荷阻抗。圖6 示意通過(guò)測(cè)量a，b 兩個(gè)時(shí)刻的電壓和電流的變化速率來(lái)確定回路阻抗。

表2 總體效益分析Table 2 Overall benefit analysis

ΔV/ΔI是由ΔI變化引起的。算法中需要考慮無(wú)功功率影響，但負(fù)荷性質(zhì)對(duì)測(cè)量值沒(méi)有直接影響，也就是說(shuō)，即使太陽(yáng)能發(fā)電造成功率反轉(zhuǎn)，也不會(huì)影響回路阻抗。同一網(wǎng)絡(luò)中的其他用戶投退時(shí)，測(cè)量值會(huì)發(fā)生變化。由于觀察到的電壓下降幅度偏高，測(cè)量出的回路電阻也會(huì)偏高，這種偏差可以通過(guò)取平均變化速率減少影響。如果回路中有表計(jì)被短接，回路測(cè)量電阻值將升高（可以用于反竊電）。

圖6 簡(jiǎn)化低壓網(wǎng)絡(luò)阻抗模型Fig.6 Simplified low-voltage network impedance model

在以上簡(jiǎn)化模型中：Rs代表變壓器低壓側(cè)等效電源電阻；Rd代表配電側(cè)電阻（包括Rd1，Rd2等）；Rcs代表用戶側(cè)負(fù)荷電阻；Vsupply假設(shè)在測(cè)量過(guò)程中保持恒定。

每天對(duì)樣本進(jìn)行估算處理，以確定當(dāng)天每個(gè)客戶的單一阻抗估計(jì)值。當(dāng)使用智能電表5 min 數(shù)據(jù)采集時(shí)，每天可獲得最多144個(gè)阻抗估計(jì)值。

其中，隨著估計(jì)數(shù)的增加，測(cè)量精度和置信度也隨之增加。假設(shè)數(shù)據(jù)是正態(tài)分布的，可以使用Student’s-t分布來(lái)檢驗(yàn)來(lái)估計(jì)結(jié)果的置信區(qū)間。

A= t(0.05，n - 1)≈2 for 95%置信度并且n ＞30。

2.2 預(yù)判客戶供電回路故障

回路阻抗測(cè)量結(jié)果可以用于用戶潛在斷線預(yù)判。斷線判據(jù)門檻值需要考慮正常運(yùn)行情況下電阻變化、噪音/誤差以及老化速率，保證在發(fā)出警告信號(hào)之后、客戶供電回路斷線之前，運(yùn)維人員有足夠處理時(shí)間（圖7）。

對(duì)接入同一配變的客戶回路阻抗進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)共性故障。圖8中彩色的圓圈表示測(cè)量的阻抗X在正常范圍內(nèi)，Y=X+以及Z＞1 Ω（需要關(guān)注）。在Y 的情形下（多個(gè)用戶顯示阻抗升高）意味著距離配變的距離越來(lái)越遠(yuǎn)（一般情況下每100 m增加0.03 Ω，但一般在0.1～0.2 Ω之間）或者說(shuō)明下戶線已經(jīng)老化（＞0.2 Ω）。

圖7 用戶供電回路電阻監(jiān)視Fig.7 Monitoring of customer loop impedance

在JEN 配電網(wǎng)中，計(jì)算出選定網(wǎng)絡(luò)用戶每天的阻抗，通過(guò)閾值設(shè)定，可定位出線路老化或故障點(diǎn)（表3）。提前發(fā)現(xiàn)故障類型并定位，及時(shí)安排現(xiàn)場(chǎng)檢修（圖9），減少設(shè)備故障，提升工作效率及用戶滿意度。

2.3 共享效益分析

1）減少中性線斷線對(duì)人身造成的傷害。中性線故障造成觸電事故一直是常見(jiàn)安全隱患，2013 年JEN共發(fā)生36 起觸電事件報(bào)告。通過(guò)智能電表對(duì)線路和中性點(diǎn)在線監(jiān)測(cè)，可以提前發(fā)現(xiàn)和消除70%的中性點(diǎn)故障隱患。

2）減少中性線測(cè)試開支。維多利亞州安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)非常重視中心線斷線造成的安全隱患，要求所有配電公司為用戶每10 a提供中性點(diǎn)測(cè)試。目前維多利亞州中性點(diǎn)故障造成觸電事故呈上升趨勢(shì)，10 a 檢測(cè)周期已經(jīng)不能滿足，采取此方法可以取代現(xiàn)有中性線測(cè)試項(xiàng)目，節(jié)省開支120萬(wàn)澳幣。

圖8 回路電阻監(jiān)視Fig.8 Loop impedance monitoring

圖9 現(xiàn)場(chǎng)照片F(xiàn)ig.9 On-site photos

表3 供電回路故障案例Table 3 Case studies of service fault

3）SAIDI指標(biāo)優(yōu)化收益。對(duì)上年引起非計(jì)劃停電的3 333事故進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，通過(guò)阻抗在線監(jiān)測(cè)可以避免約17%（561 起）低壓回路斷線故障，用戶平均停電時(shí)間每年約減少1.5 min?；谀壳氨O(jiān)管環(huán)境測(cè)算，可靠性指標(biāo)提升每年給公司帶來(lái)約35.5 萬(wàn)澳元收益。此外，用戶滿意度也得到相應(yīng)提升。

4）利用數(shù)據(jù)可視化來(lái)優(yōu)化檢修方案和策略。圖10中顏色深淺表示區(qū)域中已知故障密度，因此檢修安排可以更具有針對(duì)性，更集中、更高效開展。

3 基于大數(shù)據(jù)分析的用戶相位識(shí)別技術(shù)

在配網(wǎng)中了解用戶入網(wǎng)連接情況是精準(zhǔn)運(yùn)維的重要基礎(chǔ)，包括配網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)、配網(wǎng)自愈和配電網(wǎng)絡(luò)配等應(yīng)用都需要精確的網(wǎng)絡(luò)分布和相位連接模型［5］。

3.1 配電網(wǎng)用戶相位信息現(xiàn)狀

在JEN配電網(wǎng)中，GIS系統(tǒng)顯示用戶側(cè)所標(biāo)注的導(dǎo)線連接顏色信息有缺失或不準(zhǔn)確（表4）。其中有46%用戶連接情況信息缺失，另外54%用戶連接需要重新評(píng)估其GIS 數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確直接影響設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，影響客戶停電通知的準(zhǔn)確及時(shí)送達(dá)（ESC：Essential Services Commission 對(duì)供電公司沒(méi)有準(zhǔn)確通知相關(guān)客戶計(jì)劃性停電，將每次處以5 000至10 000澳元罰款）。因此，為提高配網(wǎng)運(yùn)維精確度和減少可能存在的停電賠償，對(duì)低壓用戶接入的相位確認(rèn)十分重要。

圖10 熱點(diǎn)圖Fig.10 Heat map

表4 用戶相位信息Table 4 User phase connection in JEN

3.2 相位識(shí)別算法

通過(guò)對(duì)智能電表采集的海量數(shù)據(jù)，按照大數(shù)據(jù)分析算法進(jìn)行識(shí)別，可以準(zhǔn)確、低成本、高效進(jìn)行相別確認(rèn)。JEN 采取向量檢測(cè)技術(shù)，針對(duì)智能電表所采集的5 min電壓時(shí)間序列數(shù)據(jù)建立模型［4］。

模型1：已知三相電壓參照值，通過(guò)參照值與電壓數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析，以確定最高概率相位連接。

在模型1中，應(yīng)用Pearson相關(guān)系數(shù)來(lái)測(cè)量電壓參照值數(shù)據(jù)與其相鄰客戶在選定時(shí)間段內(nèi)的電壓曲線之間的關(guān)系。通過(guò)檢測(cè)閾值設(shè)定，動(dòng)態(tài)地更新參照值數(shù)據(jù)，使每個(gè)客戶都能與其物理距離相近的參照值相比較，已減少電網(wǎng)損耗或數(shù)據(jù)誤差所帶來(lái)的相位識(shí)別誤差。

公式由下式給出

式中：n 為配對(duì)數(shù)據(jù)的數(shù)量；t 為選定時(shí)間段；VpmX（t）為動(dòng)態(tài)電壓參照值數(shù)據(jù)；VpmY（t）為智能電表Y的電壓。

通過(guò)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，檢測(cè)閾值設(shè)置為0.8，以實(shí)現(xiàn)參考電壓曲線和客戶電壓曲線之間的線性相關(guān)性。由于每個(gè)采樣周期的相位結(jié)果可能不同，因此需要進(jìn)行最終的評(píng)估。如果已知結(jié)果的百分比大于其通過(guò)率閾值，則選擇具有最高頻率的相位顏色。其他任何結(jié)果記錄為未知相位。

相位X將被選擇，if 相位X 個(gè)數(shù)/(相位紅相個(gè)數(shù)+

相位白相個(gè)數(shù)+ 相位藍(lán)相個(gè)數(shù)) ＞通過(guò)率(%)

通過(guò)率（%）由綜合評(píng)估來(lái)確定，其標(biāo)準(zhǔn)值為70%～80%。

模型2：未知參照值，通過(guò)非監(jiān)督式學(xué)習(xí)聚類算法進(jìn)行分類分析（圖11），以確定三組最相近的對(duì)象子集。

圖11 聚類分析可視圖Fig.11 Cluster visualization

該模型通過(guò)執(zhí)行以下步驟進(jìn)行相位識(shí)別：

1）建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)并提取相關(guān)屬性；

2）使用主成分分析（PCA），將數(shù)據(jù)集中的變量數(shù)減少為三維數(shù)，這樣可以保留住數(shù)據(jù)中最重要的特征；

3）使用k-means 聚類算法將客戶每個(gè)采樣間隔數(shù)據(jù)分組為3 個(gè)子集（對(duì)應(yīng)三個(gè)相位），所識(shí)別相分組為A，B，C；

4）通過(guò)選擇具有最小聚類中心方差結(jié)果，選擇最佳聚類間隔分組結(jié)果；

5）當(dāng)客戶數(shù)據(jù)置信度較低時(shí)，從分組中刪除并將顏色設(shè)置為未知。

以上兩種模型不需要額外的設(shè)備，模型結(jié)果將與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)相比較進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)以上模型，GIS 中客戶與配變連接關(guān)系將被復(fù)核，以保證其連接正確性（圖12）。

圖12 數(shù)據(jù)可視GIS區(qū)域街景圖Fig.12 GIS map visualization

3.3 共享效益分析

應(yīng)用AMI 的電能質(zhì)量檢測(cè)等功能，大多數(shù)低壓電能質(zhì)量問(wèn)題可以在優(yōu)化三相負(fù)荷平衡、變壓器調(diào)壓或者變電站升級(jí)改造和新建過(guò)程中得以解決。需要進(jìn)行用戶三相調(diào)整時(shí)，AMI 的數(shù)據(jù)和GIS 數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)優(yōu)化，幫助公司按照最少影響數(shù)量和最佳位置的原則進(jìn)行用戶供電調(diào)整，實(shí)現(xiàn)三相電壓電流平衡，使得中性點(diǎn)電流最小。

1）防止低電壓或過(guò)電壓等電壓質(zhì)量事件，保證客戶享有高質(zhì)量電力

JEN 配網(wǎng)中，大多數(shù)箱變或柱上變壓器并沒(méi)有安裝計(jì)量裝置。通過(guò)智能電表以及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)帶入電網(wǎng)分析模型中，不僅能計(jì)算各用戶接入的相別，而且可以計(jì)算出配電變壓器的電壓、電流。根據(jù)測(cè)算，智能電表可以替代三分之一的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備，每年可節(jié)省此類支出12萬(wàn)澳元（包括設(shè)備拆裝費(fèi)用），同時(shí)可以節(jié)省收集監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)據(jù)的時(shí)間，改善用戶服務(wù)體驗(yàn)。

2）防止單相線路過(guò)載或變壓器過(guò)載，減少對(duì)用戶生產(chǎn)生活影響

提前對(duì)新客戶接入網(wǎng)絡(luò)做出評(píng)估，使其安裝至最合理的相位線路上，使三相線路保持平衡。同時(shí)，通過(guò)匯總用戶負(fù)荷監(jiān)測(cè)變電站負(fù)荷，可以實(shí)現(xiàn)提前采取預(yù)防性措施（如三相負(fù)荷平衡或者進(jìn)行擴(kuò)容和用戶側(cè)管理）減少變壓器過(guò)負(fù)荷情況的發(fā)生。

3）智能電表數(shù)據(jù)用于配電網(wǎng)規(guī)劃，減少或者延后電網(wǎng)投資

依據(jù)電網(wǎng)分析模型，可以利用海量數(shù)據(jù)作負(fù)荷分析以及短中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)，并將其結(jié)果與負(fù)荷特性、時(shí)間變化加以綜合分析，預(yù)測(cè)負(fù)荷變化及其峰值需求，進(jìn)而為配電規(guī)劃人員提供諸多判據(jù)，促進(jìn)合理地配電、用電，降低網(wǎng)損并優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃，盡可能減少和延后電網(wǎng)改造項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4）減少客戶投訴

應(yīng)用AMI 相關(guān)功能進(jìn)行相序、電能質(zhì)量?jī)?yōu)化調(diào)整后，公司處理用戶電壓投訴和進(jìn)行調(diào)整操作的效率得到有效提高，根據(jù)測(cè)算，此類工作約有10%的效率提升。

4 智能電表在共享型配電網(wǎng)中其他高級(jí)運(yùn)用展望

隨著清潔能源快速發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)性的技術(shù)產(chǎn)品（如屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)能源交易和能源管理）逐漸普及。為適應(yīng)變化的環(huán)境和挑戰(zhàn)，配電公司必須從純粹的“電桿和電線”業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)橄蚩蛻籼峁┠茉捶?wù)解決方案供應(yīng)商，其中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是發(fā)揮好智能電表作用。

4.1 高效科學(xué)安排客戶分布式發(fā)電和電池接入，為客戶創(chuàng)造效益

越來(lái)越多用戶選擇屋頂太陽(yáng)能供電、電池接入網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)智能電表雙向數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)并結(jié)合電網(wǎng)模型分析，配電公司能提前準(zhǔn)備大量分布式太陽(yáng)能、電池接入后對(duì)電網(wǎng)的沖擊，尋求最佳解決方案［6-8］。

4.2 自發(fā)式需求側(cè)響應(yīng)，讓客戶參與能源管理并獲得收益

為了滿足最大負(fù)荷需求，還需要建設(shè)足夠的電力基礎(chǔ)設(shè)施，雖然峰值并不太頻繁。如果客戶在配網(wǎng)高峰期同意使用較少的電力，相對(duì)應(yīng)的電力設(shè)備投資將減少。當(dāng)需要客戶壓減負(fù)荷時(shí)，如果用戶確實(shí)參與了壓負(fù)荷，智能電表可以捕獲用電信息變化，從而確?？蛻舻玫竭m當(dāng)回報(bào)［9-11］。

4.3 直接負(fù)載控制，實(shí)現(xiàn)最大社會(huì)效益

新一代的智能空調(diào)和泳池泵目前在商業(yè)上可以通過(guò)智能電表中的ZigBee無(wú)線接口進(jìn)行控制［12-14］。JEN可以通過(guò)定期開啟和關(guān)閉操作來(lái)減少這些能源密集型設(shè)備在高峰負(fù)荷的運(yùn)行，而且不會(huì)對(duì)客戶的舒適度產(chǎn)生不利影響。

4.4 家庭能源使用和發(fā)電量監(jiān)測(cè)，提高用戶獲得信息便利性

通過(guò)用電數(shù)據(jù)分析，可以監(jiān)測(cè)電器的能源損耗，如檢測(cè)到異常消耗，意味著電器存在缺陷。同樣，對(duì)屋頂光伏系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷和電量進(jìn)行監(jiān)視，如發(fā)現(xiàn)發(fā)電量低于預(yù)期，發(fā)出報(bào)警，提示可能出現(xiàn)樹枝陰影或PV 面板污穢［15-17］。

4.5 電動(dòng)汽車的控制充電，實(shí)現(xiàn)電池社會(huì)效益最大化

電動(dòng)車輛不受控制的充電方式可能會(huì)增加電力網(wǎng)絡(luò)的高峰需求，通過(guò)智能電表，可對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行分時(shí)充電，從而避開用電高峰［18-20］。

4.6 應(yīng)急供電控制，保證大電網(wǎng)運(yùn)行安全

JEN的智能電表配備了一個(gè)稱為應(yīng)急供電控制的裝置，啟用后可將客戶的用電量限制在預(yù)先設(shè)定水平以下。當(dāng)特定時(shí)段的用電量高于設(shè)定的閾值時(shí)，電源會(huì)中斷，并在一段時(shí)間間隔后自動(dòng)重新恢復(fù)。特別是當(dāng)電力短缺時(shí)，應(yīng)急供電功能控制將非常有用。與目前完全中斷供電的做法相比，使用應(yīng)急供電功能進(jìn)行控制意味著用戶將保留基本電力供應(yīng)，以保證基本生活用電需求。

5 結(jié)語(yǔ)

智能電表的非計(jì)量功能和數(shù)據(jù)具有廣泛的共享價(jià)值，需要進(jìn)行更進(jìn)一步的深度開發(fā)和應(yīng)用。一方面可以利用配網(wǎng)數(shù)學(xué)模型，對(duì)智能電表采集回來(lái)的海量信息進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，反推獲得配網(wǎng)各種運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，并與配網(wǎng)管理系統(tǒng)、地理信息等系統(tǒng)結(jié)合，全面指導(dǎo)配網(wǎng)運(yùn)行、維護(hù)、搶修、技改、規(guī)劃等各領(lǐng)域，真正實(shí)現(xiàn)了營(yíng)配貫通和對(duì)數(shù)據(jù)資產(chǎn)充分挖掘。另一方面以智能電表為依托，開發(fā)新能源服務(wù)功能和負(fù)控功能，致力于成為用戶能源解決方案提供商，用較低的后續(xù)投入實(shí)現(xiàn)更大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。