基于臺區(qū)線損分析平臺的異常線損分析研究

梁學(xué)雄

摘 要：為解決電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的壓臺區(qū)損失率較高、配電效率較低等問題，文章對用電信息采集系統(tǒng)進(jìn)行了整體研究;結(jié)合采集的實(shí)際數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了臺區(qū)線損分析平臺，對異常線損進(jìn)行分析研究。為驗(yàn)證其有效性，并以某供電公司異常線損案例分析，驗(yàn)證該技術(shù)的可行性和有效性。分析0.4kV和10kV分壓線異常線損的原因，結(jié)合地區(qū)實(shí)際情況和理論線損數(shù)據(jù)，提出了針對性解決措施，為電力企業(yè)的臺區(qū)線損治理工作提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：分析平臺;臺區(qū)線損;多源數(shù)據(jù)互補(bǔ);配電網(wǎng)

中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）08-0162-04

Research on Abnormal Line Loss Analysis Based on Station Line Loss Analysis Platform

Liang Xuexiong

（Foshan Nanhai Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Company， Foshan 528231， China）

Abstract：In order to solve the problems of high loss rate of the platform area and low distribution efficiency in the power system， the paper conducts an overall research on the electricity consumption information collection system， and combines the collected actual data and theoretical data to design the station area line loss analysis platform to analyze and study abnormal line losses. To verify its effectiveness， an abnormal line loss case analysis of a power supply company was used to verify the feasibility and effectiveness of the technology. Analyze the causes of abnormal line loss of 0.4kV and 10kV partial voltage lines， and combine the actual situation of the region and the theoretical line loss data， put forward targeted solutions to provide a scientific basis for the line loss management of power companies.

Key words：analysis platform; line loss in station area; multi-source data complementation; distribution network

0 引言

全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶來了生態(tài)環(huán)境的破壞和污染問題，為了可持續(xù)發(fā)展，必須擴(kuò)寬節(jié)能減排路徑和領(lǐng)域，優(yōu)化執(zhí)行效果。其中，電力行業(yè)在節(jié)能減排任務(wù)上有很重要的戰(zhàn)略意義，是非常重要的領(lǐng)域之一。而線損率因直接關(guān)聯(lián)和反饋電力企業(yè)能源損耗程度及水平，對于電力企業(yè)運(yùn)行規(guī)劃、技術(shù)研發(fā)及創(chuàng)新、運(yùn)營管理等一系列活動均有一定的影響，已然成為其節(jié)能減排發(fā)展的重要測度指標(biāo);在整個電力系統(tǒng)線損中臺區(qū)線損比重較大，其所帶來的電能損耗占據(jù)較大比值，是節(jié)能中優(yōu)先控制的重點(diǎn)。為此，目前，多數(shù)電力企業(yè)將監(jiān)控臺區(qū)線損作為未來節(jié)能發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)，予以重點(diǎn)推進(jìn)[2]。而且，當(dāng)下在農(nóng)電一體化的大發(fā)展趨勢影響下，如何減控低壓臺區(qū)線損是節(jié)省電能、謀求電力低成本、高效能發(fā)展的重點(diǎn)之一，但因?yàn)榧夹g(shù)、經(jīng)驗(yàn)等條件限制，讓線損減控面臨著諸多困難，成為國內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)，并據(jù)此，從不同層面進(jìn)行了諸多研究，并得出一些減控的理論成果和方案。針對此，文章將著眼于系統(tǒng)整體，以電信系采集系統(tǒng)為重點(diǎn)，深入探究融合多源數(shù)據(jù)技術(shù)的異常線損分析技術(shù)，以驅(qū)動線損分析的智能化發(fā)展，破解線損減控的困境。

1 臺區(qū)線損分析平臺設(shè)計(jì)

1.1 主要功能

異常線損分析是實(shí)現(xiàn)減控的前提，而研究引入的臺區(qū)異常線損分析平臺具有線損率波動、歷史曲線、明晰、合格率等分析功能，整體的構(gòu)成如圖1所示。

1.2 數(shù)據(jù)采集

臺區(qū)異常線損分析平臺采集的數(shù)據(jù)類型多樣，涵蓋了電流電壓、功率及功率因素、諧波、電能、分相電能及組合有功電能示值，這些數(shù)據(jù)采用單一的分析技術(shù)并無法適從，需要融合不同類數(shù)據(jù)源分析技術(shù)，通過不同工況下異常線損數(shù)據(jù)的融合，才能達(dá)到準(zhǔn)確分析、識別線損的目的[1]。

1.3 物理架構(gòu)

平臺以B/S架構(gòu)搭建，整體組成包含Web、運(yùn)算及數(shù)據(jù)庫等服務(wù)器，以及配套的網(wǎng)絡(luò)軟硬件設(shè)施。其中，各類服務(wù)器分別異常線損數(shù)據(jù)的采集、傳輸、修正、分析及存儲，以便準(zhǔn)確獲取、識別線損率，且為確保線損數(shù)據(jù)采集及傳輸?shù)碾p重安全性，需配設(shè)防火墻于該分析平臺與其它系統(tǒng)之間的接口;網(wǎng)絡(luò)軟硬件設(shè)施則是用于支撐平臺運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，其由路由器、網(wǎng)絡(luò)和中繼器等構(gòu)成。

1.4 停電事件流程設(shè)計(jì)

在停電事件發(fā)生后，需由電表依照圖2的流程予以上報(bào)，具體而言，首先，電能表將停電狀態(tài)傳輸至終端，由該終端依據(jù)事件狀態(tài)數(shù)據(jù)，在秉承既定上報(bào)規(guī)則的前提下，暫存事件信息;如果傳輸?shù)臓顟B(tài)數(shù)據(jù)中未涵蓋相應(yīng)的電能表停電事件，則將該上報(bào)狀態(tài)字暫存;而若相反，如果上報(bào)的狀態(tài)數(shù)據(jù)中涵蓋了帶能表停電事件，則應(yīng)該根據(jù)具體情況，對上報(bào)狀態(tài)字進(jìn)行后續(xù)抄讀、確認(rèn)、傳送復(fù)位命令及暫存等流程操作。

2 異常線損典型案例分析

2.1 電量構(gòu)成分析

以某供電公司為例，其在2019年的0.4kV和10kV分壓線損電量如表1所示。對于0.4kV分壓線損電量構(gòu)成，線損原因主要是低壓導(dǎo)線線路老化，導(dǎo)線橫截面積過小。其中總損失中異常線損的比率高達(dá)93.5%，明顯高于其他損失比率6.4%;對于10kV分壓線損電量構(gòu)成，10kV線路線損主要原因?yàn)樽儔浩餍吞柪吓f，導(dǎo)線橫截面積過小。其中線路損耗占比總損耗的81.6%，其他占18.4%。

2.2 異常線損分析

（1）10kV高損線路。從5條路線分析10kV高損線路，結(jié)果如表2所示。

結(jié)合表2中的理論線損值，對各線路線損的原因分析如下：線路1線損負(fù)荷主要集中在城市的老舊小區(qū)中，而造成該區(qū)臺線損率畸高的原因，源于線路勞損、過耗、導(dǎo)線橫截面過短等問題;線路2損失率多發(fā)，是因?yàn)槠涮幱谛屡f城區(qū)交匯處，線路負(fù)荷過大、變壓器運(yùn)行過載、導(dǎo)線分支線路布設(shè)過長，這些是造成其線損高發(fā)的根源;線路3損失源于其導(dǎo)線分支線路過多，且多布設(shè)于配電網(wǎng)的末端，供電電壓受限，造成高線損率;線路4損失，是因?yàn)榫€路末端承載過量負(fù)荷、過窄的導(dǎo)線橫截面無力承擔(dān)高負(fù)荷，引致線損增大;線路5線損，則歸因于過密的分支、過于分散的用電量、失當(dāng)?shù)挠秒娯?fù)荷配置，增加了線路老化速率，進(jìn)而提升線損率。

通過對10kV線路線損率分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可知，基于理論的測算，因城鎮(zhèn)中心多布設(shè)10kV線路的變電站，而農(nóng)區(qū)則聚集了用電負(fù)荷，且多分配在10kV線路的末端位置，如此，極大的擴(kuò)展了供電半徑，降低了供電電壓。0.4kV高損臺區(qū)線損率。從5個臺區(qū)分析0.4kV高損臺區(qū)線損率，如表3所示。

結(jié)合表3中的理論線損率，對0.4kV線損原因分析如下：①1號臺區(qū)多發(fā)線損，主要?dú)w因于其配設(shè)于配電網(wǎng)的末端，受限于配電變壓器容量及耗電量，使其線路一直處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn);②2號臺區(qū)的變壓器三相負(fù)荷配置失衡、電力負(fù)荷過于分散，擴(kuò)展了供電半徑，讓線損率提升。采用臺區(qū)自動識別技術(shù)分析臺區(qū)負(fù)荷，通過分析模型發(fā)現(xiàn)有1個0kW·h電量單相表計(jì)用戶，所以，原因歸于現(xiàn)場接線錯誤;③3號臺區(qū)處用電量小，在整條線路的最末端，該臺區(qū)導(dǎo)線橫截面積較小，且導(dǎo)線老舊。另外，通過采集系統(tǒng)分析該臺區(qū)的負(fù)荷，發(fā)現(xiàn)該臺區(qū)多了一位不存在的用戶。需要對該區(qū)再次進(jìn)行正確信息采集建立檔案; ④4號臺區(qū)低壓分支側(cè)的導(dǎo)線與主干線導(dǎo)線橫截面積相差較大。利用臺區(qū)自動識別技術(shù)分析其負(fù)荷，發(fā)現(xiàn)有漏抄了2戶的電能表，另外還有兩戶有竊電行為;⑤5號臺區(qū)多設(shè)于老舊小區(qū)，電力負(fù)荷及線損服務(wù)半徑均超過正常范圍，促使變壓器負(fù)荷過載。對比而言，實(shí)際與理論線損存在既定差異，而異常線損平臺中獲取的該臺區(qū)電力負(fù)荷、數(shù)據(jù)等波動性較大，是造成線損率畸高的根源。

經(jīng)過對線損率高發(fā)的供電臺區(qū)分布特征的分析可知，引致其居高不下的深層原因有：地處老舊小區(qū)的區(qū)位因素是根源，其超負(fù)荷的用電需求，越界的供電半徑，過窄的導(dǎo)線橫截面，均是引發(fā)線損的主因。尤其隨著用戶增加，擴(kuò)增的線路粉質(zhì)過多，急速提升了用電負(fù)荷，并加速線路老化速率，讓變壓器超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。而且，農(nóng)區(qū)配設(shè)的變壓器容量過小，也增加了其負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的概率，提升了線損率。

2.3 臺區(qū)線損分析結(jié)果

通過實(shí)測分析，可得不同臺區(qū)線損合格率如圖3所示。由圖中數(shù)據(jù)可知，各臺區(qū)線損合格率均呈現(xiàn)較優(yōu)的狀態(tài)，其中，1、2號供電所的臺區(qū)線損合格率均達(dá)到了98%以上，說明該臺區(qū)的線損管理工作較為成功;而5號和7號供電所的臺區(qū)線損合格率則相對較低，因此需要加強(qiáng)這兩個供電所的線損管理工作。

3 存在的問題及整改措施研究

3.1 臺區(qū)存在的問題

基于線損的實(shí)際與理論值對比發(fā)現(xiàn)，供電公司線損的管理及技術(shù)層問題歸因：①城市中心布設(shè)的變壓器容量過小、負(fù)荷過載，且頻繁遭遇竊電，引發(fā)了高發(fā)的線損率，需予以重點(diǎn)關(guān)注。而農(nóng)區(qū)變電器負(fù)荷雖小，但是用電分散、需長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，如此，造成配電網(wǎng)布設(shè)失當(dāng)、缺失合理性，減小了導(dǎo)線橫截面、增大了供電半徑;②未匹配系統(tǒng)、有效的運(yùn)維規(guī)劃，造就一些低壓變壓器超時(shí)長負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，且未能給予及時(shí)、有效的運(yùn)維管理，造成變壓器帶病工作;③變壓器裝機(jī)容量設(shè)計(jì)不合理，存在低配高需、底需高配的問題，用電負(fù)荷小的區(qū)域配設(shè)大容量變壓器，而用電負(fù)荷大的區(qū)域配設(shè)較小容量的變壓器，造成線損率直線上升;④老舊小區(qū)耗電量的急速上升，增加了線損及設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間及老化速率，變壓器超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，造成線損率升高。第五，臺區(qū)負(fù)荷失配造成低壓線損損失率攀升，增加線損減控難度。

3.2 臺區(qū)整改措施

對于臺區(qū)存在的問題提出5點(diǎn)整改措施。①整改線損臺區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施，調(diào)配負(fù)荷狀態(tài)，加裝節(jié)能變壓器，以調(diào)高變壓的功率因數(shù)，提升變壓器的無功補(bǔ)償，并強(qiáng)化故障表的運(yùn)檢、更換規(guī)劃的制定與實(shí)施。加大對竊電行為的打擊力度;②從整體上合理布局配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，控制導(dǎo)線分支線路、供電半徑、用電負(fù)荷，以減少超負(fù)荷、過載、過長供電，以提升配電網(wǎng)的線損合格率及經(jīng)濟(jì)效益;③采取相應(yīng)的措施，最大限度控制線損帶來的負(fù)面影響，通過運(yùn)營管理環(huán)境優(yōu)化、技術(shù)革新等多元化手段，來重塑電力企業(yè)的社會形象，確保其供電穩(wěn)定性，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)及社會效益的雙贏;④強(qiáng)化臨時(shí)用電的稽查監(jiān)管性，以及時(shí)、高效的整停變壓器，并需提升智能電表采集的運(yùn)維管理;⑤深化整改智能電表功能，以確保其達(dá)到載波技術(shù)要求，并采用管理、技術(shù)手段整治線損率畸高的臺區(qū)。而通過整改實(shí)踐可知，在2個月短期的治理后，線損率超過10%的臺區(qū)有明顯下降趨勢，下降率達(dá)80%，由此，驗(yàn)證了上述基于多元數(shù)據(jù)互補(bǔ)技術(shù)進(jìn)行異常線損分析，具有高效、可行性。

4 結(jié)語

依據(jù)上述方法，融合系統(tǒng)采集及理論等動員數(shù)據(jù)，進(jìn)行異常線損分析的技術(shù)，基于平臺對于臺區(qū)線損率波動、歷史曲線、明晰及合格率等多源數(shù)據(jù)融合，能夠高精準(zhǔn)的異常線損識別，而且，以某供電公司不同臺區(qū)的異常線損狀態(tài)及原因進(jìn)行實(shí)證分析后，充分驗(yàn)證了該技術(shù)平臺的應(yīng)用高效性、可行性。最后，基于理論與實(shí)際線損問題，給出的針對性解決建議，可為不同臺區(qū)線損率減控提供有效支撐，其實(shí)現(xiàn)了配電效率、安全可靠性的多重提升，研究具有理論與現(xiàn)實(shí)意義。

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