淺析配電網(wǎng)電能計量和線損管理

陳輝 胡耀東 國網(wǎng)河南省電力公司信陽供電公司

隨著電力市場建設(shè)加速推進，市場化用戶對數(shù)據(jù)采集的及時性與穩(wěn)定性提出了較高的要求，尤其現(xiàn)貨市場建立以后，市場對裝置的采集性能要求越來越高，市場交易時刻的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性是市場交易的關(guān)鍵因素，不準(zhǔn)確、不及時均會引起投訴與糾紛，嚴(yán)重的時候會引起售電用戶出現(xiàn)虧損或倒閉。傳統(tǒng)的計量自動化終端已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在電力現(xiàn)貨市場電量結(jié)算要求，在實時性和穩(wěn)定性等方面都存在諸多不足之處。為了提高電力企業(yè)電費實時性結(jié)算水平，需要對傳統(tǒng)計量自動化終端技術(shù)進行改進。研制一種高穩(wěn)定型計量自動化終端與多通道、冷熱雙設(shè)備，利用現(xiàn)代通信技術(shù)和計算機技術(shù)以及電能測量技術(shù)結(jié)合在一起，才能夠技術(shù)、準(zhǔn)確、全面地反映電量使用。

一、配電網(wǎng)電能計量現(xiàn)狀分析

智能變電站建設(shè)是構(gòu)建智能電網(wǎng)的核心環(huán)節(jié)之一，它以數(shù)字化變電站為基礎(chǔ)，以IEC61850為標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，以新型智能電子設(shè)備完成控制、測量、監(jiān)視、保護、電能計量等信息的實時采集。智能變電站的技術(shù)革新促使計量技術(shù)的改進，使得變電站電能計量系統(tǒng)朝著數(shù)字化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。數(shù)字化電能計量系統(tǒng)具有擴展性強、互操作性好、絕緣性能好、數(shù)據(jù)共享率高、準(zhǔn)確度等級高、成本較低等優(yōu)點，已經(jīng)取得了較好的應(yīng)用發(fā)展。但是，目前國內(nèi)電能計量系統(tǒng)在實施貿(mào)易結(jié)算時仍普遍采用傳統(tǒng)計量方式，只有在線損考核時才使用數(shù)字化電能計量。據(jù)統(tǒng)計，在國內(nèi)已經(jīng)投入使用的數(shù)字化電表中，約有95%的裝置用于內(nèi)部考核，只有約5%用于貿(mào)易結(jié)算，這充分說明數(shù)字化電能計量的作用多體現(xiàn)于參照對比。此外，國內(nèi)尚無明確的數(shù)字化電能計量設(shè)備評價體系，數(shù)字式電表的評價標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)方法仍參照傳統(tǒng)電表，實際應(yīng)用中因為環(huán)境誤差極易造成數(shù)字式電表的首檢誤差與運行誤差存在較大波動。數(shù)字量的傳輸、上報均使用新的IEC61850協(xié)議，使得電能計量新技術(shù)在誤差來源、檢測溯源等方面均存在一定爭議。因此，有別于傳統(tǒng)計量方式，新的數(shù)字化電能計量技術(shù)帶來了新的誤差，對其進行分析，不僅有助于分析電能計量系統(tǒng)的整體誤差，使得系統(tǒng)具有更高的穩(wěn)定性、更好的安全性，還可以推動數(shù)字化電能計量系統(tǒng)在工程中的實際應(yīng)用。

二、配電網(wǎng)電能計量和線損管理存在的問題

（一）電力諧波的影響

電力諧波的產(chǎn)生是不可避免的，影響著電能的計量準(zhǔn)確性，體現(xiàn)在全電子式的電能表中，由于實際的電力使用過程中電力客戶的用電負(fù)荷是動態(tài)變化的，會隨時發(fā)生改變，因此針對每個周期的電壓和電流以及電壓電流之間的相位差值，利用電子式電能表無法進行準(zhǔn)確和快速地測量。通常情況下，電子式電能表的測量元件是由乘法器和A、D采樣器構(gòu)成的，無法直接地計算出相關(guān)功率，但是可以通過對用電負(fù)荷電壓的采樣，結(jié)合電流的瞬間值采樣結(jié)果進行計算，得出最后的結(jié)果，用采樣周期乘以電壓瞬間值和采樣電流相乘相加后的數(shù)值，最終的平均電能就可以計算出來。發(fā)生在電子式電能表中的計量誤差問題就是在這一過程中將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量形成的，A、D采樣器的采樣次數(shù)和轉(zhuǎn)換精度均對計量結(jié)果有著直接的影響。并且電能計量裝置中電壓電流互感器自身存在的比差和角差問題，也會形成對計量結(jié)果的影響，這二者之間會形成幅值誤差和相位誤差，此類誤差問題均可能導(dǎo)致電能表的電能計量發(fā)生錯誤。電力線路的具體運行中，電壓和電流互感器中有電壓和電流通過，在電磁感應(yīng)原理作用下形成二次電壓和電流的轉(zhuǎn)換，再向電能表傳入，借助二次導(dǎo)線的功能產(chǎn)生最終的結(jié)果，這一過程中計量用的配置是否準(zhǔn)確對計量結(jié)果形成了一定程度的影響。電能計量裝置在電力諧波的作用下可能發(fā)生誤差問題，因為從理論研究的角度進行分析可以發(fā)現(xiàn)電力諧波會在電能計量儀表中形成電磁轉(zhuǎn)矩，這樣一來就為后續(xù)的電能計量工作埋下了隱患問題，導(dǎo)致計量裝置發(fā)生誤差，降低了電能計量的準(zhǔn)確性。電磁感應(yīng)式電能表裝置中共同存在基波和諧波，在諧波作用下，電能表的旋轉(zhuǎn)盤阻抗和電壓線圈阻抗發(fā)生了變化，改變了磁通量，最終引起了電能計量誤差問題，針對諧波有功電能的計量工作必然會面對這一誤差因素。

（二）電能計量裝置安裝、運行中存在的故障

電能計量裝置一般安置在電力用戶方，而由于電力用戶居住環(huán)境的不同，導(dǎo)致電力企業(yè)無法統(tǒng)一電能計量裝置的安裝環(huán)境。因此，因電能計量裝置安裝與運行環(huán)境的原因難免會出現(xiàn)一些故障，進而會影響到電能計量的正確性。電能計量裝置發(fā)生故障的主要原因有：PT和CT的變比錯誤、電能計量裝置的二次回路存在短路、接線錯誤、斷路以及PT和CT極性錯誤等。此外，電能計量裝置運行中三相電流與電壓的不同相也會發(fā)生故障。根據(jù)皮爾遜的系數(shù)可以判定出故障的類型。

（三）計量自動化終端存在的不足

目前，國外適應(yīng)電力市場的計量自動化終端技術(shù)研究已經(jīng)比較成熟，各國根據(jù)自身的發(fā)展情況都具備適應(yīng)電力市場結(jié)算需求的計量自動化終端的技術(shù)規(guī)范和檢測規(guī)范。雖然國內(nèi)已初步進行相關(guān)適應(yīng)性技術(shù)規(guī)范的編寫，但國內(nèi)現(xiàn)安裝的負(fù)控終端仍未進行全面改造，采用的通信方式存在一定的局限性，采集密度也無法滿足電力現(xiàn)貨市場。計量自動化終端頻發(fā)故障也增大了運維技術(shù)難度和運維經(jīng)費，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在電力現(xiàn)貨市場電量結(jié)算要求，在實時性和穩(wěn)定性等方面都存在諸多不足之處。

（四）配電網(wǎng)線損問題

根據(jù)多年來工作總結(jié)出影響配電網(wǎng)線損的幾個因素：臺區(qū)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及用戶分布，臺區(qū)設(shè)備能耗水平及臺區(qū)用戶用電特性；供售不同期時差電量的影響，錯抄、漏抄影響線損統(tǒng)計異常；由于季節(jié)、負(fù)荷變化等原因使電網(wǎng)潮流發(fā)生較大變化導(dǎo)致運行方式不合理；基礎(chǔ)檔案錯誤，電能表計的正負(fù)誤差影響線損變化；客戶竊電及其他影響因素。

（五）線損指標(biāo)層層分解不合理

因為總體用電量以及耗能提升，導(dǎo)致當(dāng)下一些未進行線改的線路承載能力降低。當(dāng)用電高峰出現(xiàn)時，線路將過載。當(dāng)過載達(dá)到一定極限時，線路將出現(xiàn)發(fā)熱，嚴(yán)重時可能引發(fā)火災(zāi)。對一些供電所來講，用戶提升時對應(yīng)用電負(fù)荷也在提升，但是其并未及時優(yōu)化設(shè)備與設(shè)施，由此便造成了線路承載壓力的進一步增大。線路三相負(fù)荷的具體設(shè)置科學(xué)性水平較低，無法保障設(shè)備的運轉(zhuǎn)，而技術(shù)人員方面的線路安裝不符合標(biāo)準(zhǔn)，也會造成線路連接處的松動或是其它問題的出現(xiàn)。我國電網(wǎng)建設(shè)中的電路結(jié)構(gòu)建設(shè)非常復(fù)雜、相互交錯纏繞在一起，這會給優(yōu)化和維修電路造成很大的困擾。由于道路建設(shè)不斷，經(jīng)常會發(fā)生因為施工問題電纜和高壓線路被破壞的情況。除此之外，線損指標(biāo)分解之后，對應(yīng)的線損管理工作會直接與各個縣級供電企業(yè)掛鉤，若其中沒有明確出具體職責(zé)劃分，各個單位便可能只重視主營業(yè)務(wù)，將線損管理看作是“不重要的內(nèi)容”，對于管理水平也無法提升。

三、配電網(wǎng)電能計量和線損管理措施

（一）優(yōu)化計量方式

為了降低諧波對電能計量產(chǎn)生的影響，可通過優(yōu)化計量方式、提高對計量方式的管理有效性，運用全能計量方式和基波電能計量方式兩種不同方法展開深入研究。全能計量方式下，對于電能表的要求較高，需要電能表將基波電腦和所有的諧波電能準(zhǔn)確、全面地反映出來，這樣才能使電能計量受到的諧波影響降到最低，保證電能計量的準(zhǔn)確性效果。針對線性用戶電能表可以升級為電子式電能表，有效降低諧波對計量過程形成的影響，大大降低了電能計量可能發(fā)生的誤差問題，甚至可以將誤差降低到趨近于零?；娔苡嬃糠绞綔?zhǔn)確性較強，能夠?qū)⒒ㄓ泄β屎陀泄﹄娔軠?zhǔn)確地表達(dá)出來，是一種高效的計量方式，利用基波電能計量方式展開電能計量工作的過程中，應(yīng)保證該方式運用的準(zhǔn)確性和合理性，將諧波有功功率剔除在外，進行電能計量，也就是說不管是非線性用戶還是線性用戶，利用基波電能計量方式進行電能計量工作時，電能表上只將W1反映了出來。由此可見兩種電能表在有功電能的計量方面準(zhǔn)確性均不足，因此必須要將專門的基波有功電能表配備其中，才能夠采取這樣的計量方式計量電能，抑制電源諧波，轉(zhuǎn)換成有源濾波的方式，利用開關(guān)交換功能和PWM轉(zhuǎn)換器的合理運用，能夠達(dá)到有效的抑制諧波的作用，這樣的方式能夠使功率因數(shù)得到提高，強化了電能計量的準(zhǔn)確性。

（二）電能計量裝置與運行中存在故障的處理措施

電力企業(yè)的工作人員在安裝和調(diào)試電能計量裝置時，需要檢測施工現(xiàn)場的電力用戶方的接線是否正確。防止電力用戶方出現(xiàn)私拉亂接線路的情況，保證電力用戶用電的規(guī)范性。同時，要了解用戶日常的用電情況，并將調(diào)查的結(jié)果與其實際用電相對比，進一步判斷電能計量裝置是否正常工作。與此同時，電力企業(yè)的工作人員還需要對電能計量裝置的外觀進行檢查，核對電能計量裝置的鉛封和原始記錄的一致性。若是在核實過程中，發(fā)現(xiàn)電力用戶存在偷電、竊電的行為一定要及時進行處理，保證電力公司和電力用戶們的權(quán)益。此外，電力工作者還需要檢查電能計量裝置進出線的排列情況，檢查接線是否存在松動的現(xiàn)象。之后，還要檢查電能計量裝置的螺栓螺帽是否脫落，接線端子是存在松動現(xiàn)象等。若是發(fā)現(xiàn)電能計量裝置在安裝和運行過程存在問題，工作人員需要及時向相關(guān)部門申報，先進行停電處理，再科學(xué)的進行故障排查。

（三）自動統(tǒng)計

線路損耗管理中，通過應(yīng)用電力計量自動化能夠?qū)€路損耗進行自動化統(tǒng)計。在自動統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，四分線損方法相結(jié)合能夠有效提高統(tǒng)計管理質(zhì)量。通過應(yīng)用電力計量自動化技術(shù)能夠根據(jù)線路電壓的不同對不同周期電力損耗進行設(shè)置統(tǒng)計，對電壓等級和電力損耗之間的聯(lián)系加以分析。在以往的模式下，配電網(wǎng)中線路比較多，對于線路的長度估算較為困難，所以很難對人力資源以及物力進行準(zhǔn)確統(tǒng)計，應(yīng)用電力計量自動化技術(shù)能夠減輕統(tǒng)計工作量，提高工作質(zhì)量以及效率，能夠?qū)€路中存在的故障加以及時地發(fā)現(xiàn)，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運行。

（四）規(guī)范供電所內(nèi)部管理

第一，建立規(guī)范化管理常態(tài)機制。建章立制，完善體系，對各專業(yè)、各崗位的工作標(biāo)準(zhǔn)、工作要求、工作流程等做出具體明確規(guī)定，形成事前有計劃、事中有控制、事后有考核的管理主線，提高全員的工作執(zhí)行力。同時注重發(fā)揮模范引領(lǐng)作用，選亮點、樹典型，營造你追我趕、爭先創(chuàng)優(yōu)的工作氛圍。第二，打造智能型供電營業(yè)廳。營業(yè)廳智能化管理系統(tǒng)為客戶提供個性化、互動化、多元化的智能便捷服務(wù)，服務(wù)客戶實現(xiàn)網(wǎng)上交費、網(wǎng)上辦電、網(wǎng)上報修、網(wǎng)上查詢等業(yè)務(wù)辦理，服務(wù)流程更優(yōu)化、辦電程序更簡捷，讓老百姓用上可靠電、滿意電，享受智能化、科技化的服務(wù)。

（五）明確技術(shù)降損和管理降損與理論線損的關(guān)系

按照線損出現(xiàn)原因，可使用管理降損、技術(shù)降損兩類措施來解決問題。其中，技術(shù)降損能夠直接減少線損值，管理降損則是推動實際與理論線損值更趨近。一般情況下，技術(shù)降損需要大量的資金投入來優(yōu)化電壓水平，改善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，縮短供電半徑，優(yōu)化無功配置等手段達(dá)到降電壓的目的。管理降損一般資金投入較少，通過加強治理，減少人為因素在供電網(wǎng)絡(luò)中造成地“跑漏”電能損失來實現(xiàn)降損的目的。技術(shù)降損和管理降損是有區(qū)別的，兩者無法處于自由狀態(tài)。對于降損管理來講，技術(shù)和管理降損兩類方式都經(jīng)常用到，必須綜合管理這兩類解決問題的方式，這樣才可通過資本投資來獲取更佳的效益。線損管理即是借助高效化的控制與組織，進行資源方面的整合，以此來服務(wù)企業(yè)的發(fā)展，并在綜合使用管理、技術(shù)措施的基礎(chǔ)上達(dá)到既定的線損管理目標(biāo)。

四、結(jié)語

綜上所述，電能計量裝置的正常工作關(guān)乎到電力企業(yè)和電力用戶的利益，同時也是電能計費的重要依據(jù)和基礎(chǔ)。只有做好電能計量裝置故障檢測與排查工作，并加強降損措施的應(yīng)用，才能保證電能計量的準(zhǔn)確性，提高電力營銷服務(wù)工作水平，推動電力事業(yè)長遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展。