同期線損系統(tǒng)的建設(shè)及其在電能平衡分析中的應(yīng)用

王 鼎

（國網(wǎng)江蘇蘇州供電公司，江蘇 蘇州215004）

線損是電能從發(fā)電廠傳輸?shù)接脩暨^程中，在輸電、變電、配電和用電各環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的電能損耗，是衡量電網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，它綜合反映了電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行和經(jīng)營管理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平。在實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的時(shí)代背景下，線損管理對(duì)節(jié)能減排、降本增效及企業(yè)基礎(chǔ)管理的推動(dòng)作用日益重要[1-2]。為此，國家電網(wǎng)有限公司提出了同期線損管理思路，完成了同期線損系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、功能開發(fā)、測(cè)試部署及應(yīng)用推廣工作。

1 同期線損系統(tǒng)建設(shè)

1.1 同期線損的含義

線損率=(供電量-售電量)/供電量，同期的含義是供電量與售電量的統(tǒng)計(jì)周期一致。傳統(tǒng)的線損統(tǒng)計(jì)中，供電量與售電量統(tǒng)計(jì)周期不一致，得出的線損是不同期的。例如，供電量為自然月1日00∶00—次月1日00∶00點(diǎn)，但售電量根據(jù)各地區(qū)結(jié)算制度的不同而不同，有月末25日—次月25日統(tǒng)計(jì)的售電量，或者月末28日—次月28日統(tǒng)計(jì)的售電量。按上述法統(tǒng)計(jì)，由于月份天數(shù)的多少、用電季節(jié)的變換，會(huì)出現(xiàn)線損率計(jì)算結(jié)果忽高忽低的波動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致線損率未能快速準(zhǔn)確定位線損異常，未能敏感反映基礎(chǔ)管理中的薄弱環(huán)節(jié)，降低了線損率指標(biāo)在電網(wǎng)管理中應(yīng)發(fā)揮的作用。圖1所示為某公司2013—2015年的歷年線損率統(tǒng)計(jì)曲線圖，從圖中可知，該公司歷年線損率在用電負(fù)荷波動(dòng)較大的月份，如：2、3、6、7、9月，因供、售電側(cè)抄表不同期造成月度線損率波動(dòng)幅度較大，甚至出現(xiàn)負(fù)線損。

圖1 某公司2013—2015年線損率統(tǒng)計(jì)曲線圖

隨著智能電能表的全面安裝，電量采集信息化水平大幅提升。同時(shí)電能量系統(tǒng)、用電采集系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)的建設(shè)，為實(shí)現(xiàn)供、售電量同期統(tǒng)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。2012年起國家電網(wǎng)有限公司開始同期線損系統(tǒng)建設(shè)[3-4]，系統(tǒng)界面如圖2所示。

圖2 同期線損系統(tǒng)（全稱為一體化電量與線損管理系統(tǒng)）界面

1.2 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)針對(duì)特大型電網(wǎng)企業(yè)線損管理難點(diǎn)，充分利用智能電能表采集信息，推進(jìn)業(yè)務(wù)融合和數(shù)據(jù)共享[5]。該系統(tǒng)研究了公司線損管理業(yè)務(wù)特點(diǎn)、線損基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及指標(biāo)應(yīng)用問題，建立了一套全網(wǎng)耦合聯(lián)動(dòng)的供售同期的“四分”（分區(qū)、分壓、分原件、分臺(tái)區(qū)）線損計(jì)算模型。

系統(tǒng)功能（如圖3所示）分成基礎(chǔ)管理、專業(yè)管理、高級(jí)應(yīng)用三大類：基礎(chǔ)管理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成、檔案管理、拓?fù)涔芾怼⒛Ｐ凸芾砉δ?；專業(yè)管理實(shí)現(xiàn)關(guān)口管理、計(jì)算與統(tǒng)計(jì)、指標(biāo)管理以及線損三率管理功能；高級(jí)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)、異常管理、全景展示與發(fā)布以及專業(yè)協(xié)同功能。

圖3 功能框架圖

1.3 數(shù)據(jù)集成架構(gòu)

同期線損系統(tǒng)提出并設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)適配的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合組件，實(shí)現(xiàn)了多專業(yè)系統(tǒng)信息的統(tǒng)一抽取轉(zhuǎn)換與匹配歸集，解決了營銷、運(yùn)檢、調(diào)度各專業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一問題，實(shí)現(xiàn)電量源頭采集，線損自動(dòng)生成，指標(biāo)全過程監(jiān)控，發(fā)展、運(yùn)檢、調(diào)度、營銷業(yè)務(wù)全方位貫通[6]。

數(shù)據(jù)接入集成架構(gòu)如圖4所示，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)從源頭系統(tǒng)獲取，具體的獲取情況：從PMS系統(tǒng)獲取設(shè)備檔案數(shù)據(jù)；從營銷系統(tǒng)獲取用電檔案和發(fā)行電量數(shù)據(jù)；從用電信息系統(tǒng)獲取用電能表底數(shù)據(jù)；從OMS/SCADA系統(tǒng)獲取站內(nèi)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)及遙測(cè)數(shù)據(jù)；從電能量采集系統(tǒng)獲取關(guān)口電量；從電網(wǎng)GIS系統(tǒng)獲取空間數(shù)據(jù)。獲取的源頭數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)中臺(tái)進(jìn)行整合處理，再統(tǒng)一提交給同期線損系統(tǒng)[7-8]。

圖4 數(shù)據(jù)接入集成架構(gòu)

1.4 實(shí)用化及經(jīng)濟(jì)效益

同期線損系統(tǒng)應(yīng)用覆蓋國家電網(wǎng)有限公司總（分）部、27家省、335家地市、1921家縣及2.15萬家供電所，在線全量監(jiān)控國網(wǎng)內(nèi)7.7萬座廠站、35.2萬條線路、465.7萬臺(tái)配變、4.5億個(gè)計(jì)量點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全球最大規(guī)模電網(wǎng)各層級(jí)、各專業(yè)、各環(huán)節(jié)電量與“四分”同期線損的月考核、日監(jiān)測(cè)。

同期線損系統(tǒng)產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，顯著推進(jìn)國網(wǎng)節(jié)能降損工作，2016年—2018年期間國網(wǎng)線損率累計(jì)下降0.33個(gè)百分點(diǎn)，節(jié)約購電成本54億元，減排二氧化碳1113萬t；同時(shí)，有效解決跑冒滴漏問題，3年查處竊電及違規(guī)用電45萬起，挽回?fù)p失21.4億元。

2 基于同期線損系統(tǒng)的電量平衡分析實(shí)例

在同期線損系統(tǒng)的數(shù)據(jù)治理過程中，對(duì)電量平衡問題進(jìn)行了專題研究，形成了解決機(jī)制，提升了同期線損系統(tǒng)的實(shí)用性，積累了數(shù)據(jù)治理經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)對(duì)兩個(gè)具體案例進(jìn)行闡述。

2.1“假母線平衡”分析治理

2.1.1 三種電量平衡的特點(diǎn)

一個(gè)變電站存在三種電量平衡：母線平衡、主變平衡、線路平衡（即線損）[9-11]。母線平衡統(tǒng)計(jì)同一電壓等級(jí)的母線各側(cè)表計(jì)電量，側(cè)重考察同一個(gè)變電站同一電壓等級(jí)的計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；主變平衡統(tǒng)計(jì)主變各側(cè)不同電壓等級(jí)的表計(jì)電量，側(cè)重考察同一個(gè)變電站不同電壓等級(jí)的計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；線路平衡統(tǒng)計(jì)兩個(gè)分布于不同變電站的表計(jì)電量，側(cè)重考察上下游兩個(gè)不同變電站之間的計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.1.2 假電量平衡的定義

在日常監(jiān)測(cè)過程中，發(fā)現(xiàn)一條規(guī)律：若計(jì)量出現(xiàn)故障，即使有一個(gè)平衡仍成立，則另兩個(gè)平衡也至少有一個(gè)不成立，這個(gè)仍然成立的平衡，稱為假電量平衡（包括“假主變平衡”、“假線路平衡”、“假母線平衡”）?！凹僦髯兤胶狻鄙婕巴粋€(gè)變電站兩個(gè)不同電壓等級(jí)計(jì)量關(guān)口同時(shí)故障，發(fā)生的概率不高；“假線路平衡”涉及兩個(gè)不同變電站的計(jì)量關(guān)口同時(shí)故障，發(fā)生的概率也不高；“假母線平衡”涉及接在同一母線上的設(shè)備同時(shí)故障，典型的缺陷是母線壓變失壓，導(dǎo)致接在該母線上的輸入輸出所有設(shè)備電量同時(shí)減少，該類型故障發(fā)生的概率最高，所以“假母線平衡”要特別關(guān)注。

2.1.3 興福變電站“假母線平衡”實(shí)例

案例描述：110 kV興福變電站有兩條10 kV母線，兩條110 kV進(jìn)線，變電站接線圖如圖5所示。查看2019年6月數(shù)據(jù)，母平情況：10 kV母平數(shù)據(jù)合格；線路平衡（線損）情況：有一條110 kV進(jìn)線17G1萬興線線損超標(biāo)，以及部分10 kV配電線路線損超標(biāo)；主變平衡情況：無主變高壓側(cè)表計(jì)，故無法統(tǒng)計(jì)主變平衡。母平數(shù)據(jù)合格而線損不合格，這是典型的“假母線平衡”。

圖5 興福變電站接線圖

線路平衡（即線損）分析：17G1萬興線分別連接220 kV萬豐變電站以及110 kV興福變電站，由于線損偏高（線損率曲線如圖6所示），首先懷疑興福變電站側(cè)可能存在少計(jì)電量的問題[12-13]。

圖6 17G1線6月份日線損率曲線

對(duì)17G1線路電量輸出表計(jì)：興福變電站#2主變低的電量數(shù)值進(jìn)行分析，通過對(duì)同期系統(tǒng)電量數(shù)值與EMS積分電量數(shù)值進(jìn)行比較如表1所示，發(fā)現(xiàn)從6月19日起，同期系統(tǒng)電量數(shù)值小于EMS值。

表1 興福變電站#2主變低電量系統(tǒng)與EMS系統(tǒng)電量數(shù)據(jù)比對(duì)

再進(jìn)一步分析興福變電站#2主變低表計(jì)電壓電流遙測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)電壓B相為0，如表2所示。

表2 興福變電站#2主變低表計(jì)電流電壓遙測(cè)數(shù)據(jù)

表計(jì)B相失壓，使得興福變電站#2主變低電量偏小，至此17G2線損超標(biāo)的原因找到了。

母線平衡分析：6月興福變電站10 kV母線平衡率為0.66%。有理由懷疑，母線上所連的配電出線表計(jì)同#2主變低表計(jì)一樣，均存在電量少計(jì)。查看10 kV II段配電出線表計(jì)的遙測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)B相電壓均為0，至此發(fā)現(xiàn)這是典型的“假母線平衡”，母線輸入（興福變電站#2主變低）與輸出電量（10 kV II段配電線路）均減小，雖然母線平衡，但計(jì)量關(guān)口是存在缺陷的。同時(shí)配電線路電量輸入表計(jì)少計(jì)電量，配電線路線損不合格的原因也一并找到了。

主變平衡分析：若主變高壓側(cè)有表計(jì)，由于主變輸出電量計(jì)量偏小，主變平衡也不會(huì)成立。

解決措施：聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)處缺，發(fā)現(xiàn)二次回路熔絲問題，導(dǎo)致整條母線B相失壓，現(xiàn)場(chǎng)處理熔絲問題后，B相電壓恢復(fù)。

該故障影響以下3個(gè)平衡：#2主變的主變平衡；10 kV II段所接負(fù)荷線路的線路平衡（配電線路線損）；17G1線路平衡。

但是該故障不影響以下4個(gè)平衡：10 kV母線平衡（因?yàn)?0 kV II段所有表計(jì)電壓B相為0，輸入輸出電量均減小，所以母線依舊平衡）；110 kV線路1的線路平衡；#1主變的主變平衡；10 kV I段所接負(fù)荷線路的線路平衡（10 kV I段所連配電線路線損）；

如果只分析了后4個(gè)平衡，而忽視了前3個(gè)平衡，就會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論：該變電站沒有數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。另外，若一個(gè)變電站接有多臺(tái)主變，多條進(jìn)線，多個(gè)不同電壓等級(jí)母線，則所有的主變、線路、母線均需平衡，不可有遺漏。

在同期線損系統(tǒng)維護(hù)工作中，須做好主變平衡、母線平衡、線路平衡3者的同時(shí)監(jiān)測(cè)，不可偏廢，嚴(yán)把關(guān)口計(jì)量關(guān)，切實(shí)提高同期線損系統(tǒng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2.2 小負(fù)線損分析治理

理論上，線路輸入電量大于輸出電量，線損率是正數(shù)。但實(shí)際運(yùn)行中，由于計(jì)量誤差客觀存在，包括互感器及其二次回路誤差、電能表誤差等，會(huì)出現(xiàn)線路輸出電量大于輸入電量，形成負(fù)線損[14-17]。下面介紹的案例就是由計(jì)量誤差造成的負(fù)線損及其治理過程。

2.2.1 案例描述

220 kV立新變電站有3條110 kV線路存在-1%以內(nèi)的小負(fù)線損，需要分析小負(fù)線損原因并進(jìn)行治理。

2.2.2 問題分析

分析思路：立新變電站的三條小負(fù)線損線路集中在正母運(yùn)行，懷疑正母電壓偏低造成輸入電量偏小，導(dǎo)致小負(fù)線損。對(duì)小負(fù)損線路186A立港甲線為例進(jìn)行分析，通過理論計(jì)算說明提高正母電壓能夠讓線損率由負(fù)變正。再做現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，根據(jù)實(shí)際的測(cè)量數(shù)據(jù)來驗(yàn)證理論計(jì)算的正確性。

理論分析：2017年2月186A立港甲線輸入電量為3663000 kWh，輸出電量為3670000 kWh，線損率為-0.19%。186A立港甲線接在110 kV正母運(yùn)行，母聯(lián)未合上，正母副母分列運(yùn)行。

電量系統(tǒng)中186A立港甲線的電能表遙測(cè)數(shù)據(jù)：2月28日20點(diǎn)電能表遙測(cè)數(shù)據(jù)，正母電壓：（Ua=60.6 V，Ub=61.8 V，Uc=61.1V）。副母電壓：（Ua=61.7 V，Ub=61.7 V，Uc=61.8 V），電能表遙測(cè)數(shù)據(jù)表明正母A相電壓偏小。

根據(jù)初步理論計(jì)算分析，提高正母A相電壓，則輸入電量擴(kuò)大倍數(shù)1.0104。

2月份調(diào)整過后的線損率由小負(fù)損變?yōu)檎龘p。

2.2.3 解決措施

計(jì)量、變電運(yùn)維到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。4月28日計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得：110 kV正母壓變端子箱計(jì)量熔絲前電壓Ua=61.6 V,Ub=61.6 V,Uc=61.6 V，計(jì)量熔絲后電壓Ua=60.2 V,Ub=61.6 V,Uc=61.4 V，控制室電能表側(cè)電壓Ua=60.2 V,Ub=61.4 V,Uc=61.4 V。初步判斷110 kV正母計(jì)量Ua熔絲可能接觸不良，導(dǎo)致計(jì)量熔絲后的A相電壓下降。變電運(yùn)維現(xiàn)場(chǎng)檢查，更換熔絲，表計(jì)A相電壓升高，恢復(fù)正常。

4月底現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整電壓后，從5月起小負(fù)線損變?yōu)檎€損，驗(yàn)證了理論分析的正確性，線損率數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 186 A立港甲線線損率列表

2.2.4 總結(jié)分析

廠站側(cè)二次回路問題：現(xiàn)場(chǎng)二次回路熔絲接觸不好或其他區(qū)域連接松動(dòng)，有壓降，使得表計(jì)電壓偏低，輸入電量偏小，造成負(fù)線損。電流回路異常，電流數(shù)值偏小，導(dǎo)致輸入電量偏小，造成負(fù)線損。表計(jì)精度不足，與電能表底碼位數(shù)較少有關(guān)?；ジ衅鞯谋炔?、角差。線路兩端表計(jì)時(shí)差。

3 結(jié)束語

同期線損是企業(yè)管理、線損管理與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)融合應(yīng)用的綜合性課題。本文通過介紹同期線損系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)治理經(jīng)驗(yàn)，希望對(duì)線損治理工作具有啟發(fā)意義。

繼續(xù)推進(jìn)深化營配調(diào)貫通，以專業(yè)數(shù)據(jù)集成為核心，實(shí)現(xiàn)電量源頭采集、線損自動(dòng)生成、指標(biāo)全過程監(jiān)控、業(yè)務(wù)全方位貫通，推進(jìn)電量與線損管理標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、精益化、自動(dòng)化。

突破基礎(chǔ)管理短板，組織各專業(yè)部門深入開展“日監(jiān)測(cè)、月分析”，準(zhǔn)確甄別技術(shù)降損重點(diǎn)、發(fā)現(xiàn)管理薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)一步促進(jìn)電能平衡異常分析、設(shè)備消缺、檔案管理、表計(jì)異動(dòng)等專業(yè)流程規(guī)范化。充分發(fā)揮線損管理在電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理中的指導(dǎo)、監(jiān)控作用，促進(jìn)公司經(jīng)營管理質(zhì)效提升。