智能電網(wǎng)低壓線損管理中電力線載波通信技術(shù)運(yùn)用分析

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司灌云縣供電分公司 黃 鑫

本文結(jié)合本區(qū)域低壓線損管理工作開展情況，嘗試基于電力線載波通信技術(shù)來構(gòu)建更完善的電力信息采集系統(tǒng)和線損管理平臺。

1 本區(qū)域智能電網(wǎng)低壓線損計(jì)算

1.1 低壓臺區(qū)線損計(jì)算方法

對本區(qū)域低壓臺區(qū)線損情況進(jìn)行管理，應(yīng)以明確低壓臺區(qū)線損實(shí)際情況為主要依據(jù)。在對低壓線損情況進(jìn)行計(jì)算時，主要依據(jù)線損率這一指標(biāo)，依據(jù)以下公式來對線損電量占供電量的百分率進(jìn)行計(jì)算，式中：L代表線損率；ΔW代表線損；Wg代表供電量；Ws代表售電量：

L=ΔW/Wg×100%=（Wg-Ws）/Wg

為實(shí)現(xiàn)對低壓臺區(qū)線損情況的有效管理和控制，要求能夠以線損率這一指標(biāo)為基礎(chǔ)，應(yīng)用逐點(diǎn)計(jì)算法來計(jì)算低壓臺區(qū)范圍內(nèi)的理論線損率，進(jìn)而將其與實(shí)際線損率進(jìn)行對比，結(jié)合線損管理實(shí)際情況，考慮在低壓臺區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行過程中容易影響線損率的主要因素。

1.2 低壓線損管理系統(tǒng)

本區(qū)域供電范圍擁有一座220kV 變電站，6座110kV 變電站和15座35kV 變電站，結(jié)合本區(qū)域的運(yùn)行情況，計(jì)算分析得到高低壓綜合電壓合格率完成2.03%，平均低壓線損率為7.64%，供電可靠率超過99%，綜合電壓合格率超過99%。

本區(qū)域主要通過構(gòu)建低壓線損管理系統(tǒng)的方式，面向本區(qū)域供電范圍內(nèi)全部配網(wǎng)線損應(yīng)用情況進(jìn)行綜合線損分析。這一低壓線損管理系統(tǒng)不僅能夠支持配網(wǎng)拓?fù)鋱D的矢量化動態(tài)顯示和拖放功能，也能支持異常日志的查詢和配網(wǎng)局部線損的查詢服務(wù)[1]。

在構(gòu)建低壓線損管理系統(tǒng)時，考慮線損管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要來源于各類不同的終端設(shè)備和服務(wù)器，在數(shù)據(jù)來源較為復(fù)雜的情況下，對線損管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要選擇多數(shù)據(jù)接口的方式，確保線損管理系統(tǒng)能夠支持共享數(shù)據(jù)庫接口、基于Web Service 的IDP 數(shù)據(jù)訪問接口、Excel 文件直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)三種數(shù)據(jù)接口方式。結(jié)合本區(qū)域在低壓線損管理方面的成果，可以驗(yàn)證這種線損管理系統(tǒng)能夠有效避免以往應(yīng)用的專用系統(tǒng)之間存在的數(shù)據(jù)孤島問題，發(fā)揮各類應(yīng)用系統(tǒng)和終端設(shè)備之間數(shù)據(jù)信道的作用，以加強(qiáng)技術(shù)和設(shè)備投入的方式提高線損管理的效果，有利于推動線損管理的精細(xì)化發(fā)展[2]。

2 電力線載波通信技術(shù)在智能電網(wǎng)低壓線損管理中的應(yīng)用

智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展，對線損管理系統(tǒng)運(yùn)行效率效果提出了更高的要求。以提升線損管理水平效果為主要目的，促進(jìn)線損率下降，應(yīng)能夠以高速、雙向的通信系統(tǒng)作為線損監(jiān)測與管理信息傳遞的主要渠道和手段方式?；诖?，選擇將電力線載波通信技術(shù)應(yīng)用到智能電網(wǎng)低壓線損管理當(dāng)中，以電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)勢，進(jìn)一步節(jié)省以往用于額外鋪設(shè)通信信道的成本費(fèi)用，能夠有效控制電網(wǎng)運(yùn)行成本，提升線損管理水平，促進(jìn)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)展。

2.1 低壓電力線載波通信原理

在低壓電網(wǎng)的運(yùn)行中，電力線載波通信夠直接進(jìn)入低壓配電線作為信息傳輸?shù)拿浇椋园惭b載波處理器的方式，通過調(diào)制電路來將數(shù)據(jù)調(diào)制為載波信號。將得到的載波信號經(jīng)由濾波耦合處理后，可以直接在低壓電力線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸。而經(jīng)由低壓電力線傳輸來的載波信號，則借助帶通來輸入濾波電路，在經(jīng)過解調(diào)電路之后，就可以實(shí)現(xiàn)從載波信號到數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換還原，以此來實(shí)現(xiàn)整個通信傳輸?shù)倪^程[3]。

考慮本區(qū)域電網(wǎng)供電范圍中的低壓配電線主要以傳送50Hz 工頻電能為原理設(shè)計(jì)建造，并未考慮電力線載波通信的需求，且在受到不同低壓配電線所在區(qū)域環(huán)境條件較為惡劣的情況下，不同低壓配電線的載波頻率也有所差異?；诖?，應(yīng)用電力線載波通信技術(shù)，應(yīng)能夠明確在不同頻率大小的情況下基于不同的頻率來設(shè)定通信信號傳播的模式。

2.2 智能電網(wǎng)低壓臺區(qū)線損管理問題處理技術(shù)

通常情況下，配電網(wǎng)的電能損耗主要包括固定損耗、可變損耗以及管理損耗三種類型。線損管理是能夠有效控制管理損耗的工作內(nèi)容。為發(fā)揮電力線載波通信技術(shù)的作用，在智能電網(wǎng)低壓線損管理中應(yīng)用該技術(shù)，要求能夠在明確智能電網(wǎng)低壓臺區(qū)線損管理現(xiàn)狀的前提下，規(guī)劃合理的技術(shù)應(yīng)用方法。

供電側(cè)安裝技術(shù)優(yōu)化。在本區(qū)域低壓臺區(qū)電網(wǎng)的運(yùn)行過程中，供電側(cè)主要以三相四線總表來對供電量進(jìn)行計(jì)量?；谔嵘€損管理水平效果的目的，考慮供電側(cè)通信安裝連接效果對數(shù)據(jù)通信傳遞產(chǎn)生的影響，應(yīng)在安裝總表以及電流互感器的過程中，加強(qiáng)對安裝作業(yè)質(zhì)量的管理控制，確?？偙硗ㄐ啪€與集中器抄表接口連接的牢固性和準(zhǔn)確性，在保障電力傳輸質(zhì)量效果的同時，也能夠?yàn)殡娏€載波通信技術(shù)的應(yīng)用奠定良好的環(huán)境基礎(chǔ)。

售電側(cè)采集系統(tǒng)優(yōu)化。從售電量采集與檢測的角度來看，當(dāng)用電用戶信息采集系統(tǒng)的電表地址與現(xiàn)場不一致，或出現(xiàn)電表進(jìn)出線接反的情況時，會導(dǎo)致采集的電量數(shù)少于實(shí)際消耗的售電量；而在用戶檔案未連接到對應(yīng)臺區(qū)信息采集系統(tǒng)時，就會導(dǎo)致對應(yīng)臺區(qū)的售電量減少、而用戶檔案在臺區(qū)的售電量增加，對兩個臺區(qū)的線損計(jì)算情況產(chǎn)生影響。在這一情況下，要求能加強(qiáng)對于用電用戶檔案信息的管理。在低壓臺區(qū)的線損管理中，也應(yīng)能加強(qiáng)對售電側(cè)的管理控制，將自動化、智能化的技術(shù)算法運(yùn)用到售電側(cè)的采集系統(tǒng)當(dāng)中，一方面注重優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行程序，另一方面強(qiáng)調(diào)規(guī)范電表安裝行為[4]。

2.3 基于電力線載波通信構(gòu)建電力信息采集系統(tǒng)

2.3.1 系統(tǒng)構(gòu)成與通信運(yùn)行方法

針對智能電網(wǎng)低壓臺區(qū)運(yùn)行管理情況，為應(yīng)用電力線載波通信技術(shù)奠定良好基礎(chǔ)的前提下，可從電廠電力信息采集工作入手，結(jié)合智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展要求來構(gòu)建以電力線載波通信方式為主的電力信息采集系統(tǒng)。

結(jié)合電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用原理，對電力信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)具體分為主站層和設(shè)備層兩個部分。其中主站層主要發(fā)揮管理的功能，能夠在將用戶用電量與采集系統(tǒng)用戶賬戶檔案之間關(guān)聯(lián)后，將用戶用電信息儲存至相應(yīng)的用戶賬戶中。這一過程主要依據(jù)不同臺區(qū)范圍的劃分，對得到的用戶電量數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總；而設(shè)備層主要負(fù)責(zé)對不同低壓臺區(qū)用戶用電數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集監(jiān)測。借助電力線載波通信技術(shù)，以無線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主站層與設(shè)備層之間的通信連接。

2.3.2 線損計(jì)算方法

在構(gòu)建電力信息采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，考慮電網(wǎng)運(yùn)行中用戶用電量數(shù)據(jù)規(guī)模較大，難以精確反映全網(wǎng)的線損情況，可以基于前文提到的逐點(diǎn)計(jì)算法，以選取典型臺區(qū)進(jìn)行用戶用電量統(tǒng)計(jì)計(jì)算分析的方式，分析相應(yīng)臺區(qū)的線損情況。

逐點(diǎn)計(jì)算法需要在明確低壓線損主要影響因素的前提下，注重選擇合適的典型臺區(qū)容量，進(jìn)而計(jì)算臺區(qū)參數(shù)的加權(quán)平均值，將其作為該類臺區(qū)的理論線損率。在計(jì)算某配變臺區(qū)其中一種參數(shù)時，需要基于以下公式：Ki=（TP-CP）/CP，式中：Ki代表修正系數(shù)，TP代表某臺區(qū)參數(shù)，CP代表典型臺區(qū)參數(shù)；ai=CTR×Ki×ωi，式中：ai代表第i種因素對該臺區(qū)理論線損率的修正值；CTR代表典型臺區(qū)理論線損率；Ki代表修正系數(shù)；ωi代表權(quán)重。

將相應(yīng)的臺區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)帶入其中后，可以結(jié)合以上公式中的調(diào)整系數(shù)大小確定對線損率造成的影響。在此基礎(chǔ)上，將得到的幾種不同情況的修正值計(jì)算結(jié)果累計(jì)相加，就可以得到臺區(qū)的總修正值[2]。然后基于以下公式，對臺區(qū)的理論線損情況進(jìn)行計(jì)算：TSB=（CTR+JL）+∑βi，式中：TSB代表某臺區(qū)線損指標(biāo)，CTR代表典型臺區(qū)理論線損率；JL代表典型臺區(qū)實(shí)際線損率；βi代表第i種因素對該臺區(qū)實(shí)際線損率的修正值。

2.3.3 系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)果

在明確這一方法計(jì)算過程的基礎(chǔ)上，可以發(fā)揮電力線載波通信技術(shù)的作用。在依賴智能電表統(tǒng)計(jì)用戶每日用電量信息后，讓信息采集系統(tǒng)中的集中器借助載波路由與電表上的載波通信模塊之間進(jìn)行通信。在信息采集系統(tǒng)采集到數(shù)據(jù)之后，由數(shù)據(jù)中心依據(jù)以上方法來對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，匯總得到相應(yīng)低壓臺區(qū)當(dāng)日的線損率。

在這一過程中，應(yīng)以提高用戶用電量采集成功率為主要目標(biāo)和要求，避免因信息采集失敗導(dǎo)致實(shí)際售電量數(shù)值的降低。電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用，可以有效避免以往信息采集過程中受到的線路老化、無線網(wǎng)絡(luò)無信號等客觀因素的影響，從而有效提升低壓臺區(qū)用戶用電量信息采集的成功率。本區(qū)域應(yīng)用電力線載波通信技術(shù)前后的抄表成功率情況如表1所示。

表1 本區(qū)域某一低壓臺區(qū)抄表成功率統(tǒng)計(jì)

在此基礎(chǔ)上，依據(jù)抄表獲得的數(shù)據(jù)來對線損率進(jìn)行計(jì)算，可以為線損管理工作的開展提供更為科學(xué)可靠的依據(jù)[5]。本區(qū)域在應(yīng)用電力線載波通信技術(shù)后，在低壓臺區(qū)線損管理方面的線損異常情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

表2 低壓臺區(qū)線損異常情況(部分)

2.4 線損管理平臺的構(gòu)建

在獲得更準(zhǔn)確的線損指標(biāo)數(shù)據(jù)后，應(yīng)能夠結(jié)合低壓臺區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，以構(gòu)建線損管理平臺的方式，保證在采取各類線損管理措施時能夠及時獲取電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，加強(qiáng)相關(guān)部門工作之間的溝通和聯(lián)系，為線損管理工作的開展提供支持和保障。構(gòu)建線損管理平臺，同樣需要以電力線載波通信技術(shù)為基礎(chǔ)，以控制智能電網(wǎng)運(yùn)行和線損管理成本的方式，提升線損數(shù)據(jù)傳遞的效率效果。

構(gòu)建線損管理平臺，首先要求線損管理平臺具備線損集中發(fā)布的功能，結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，重點(diǎn)針對線損管理中各項(xiàng)具體的數(shù)據(jù)指標(biāo)，將線損管理平臺與用戶電量信息采集系統(tǒng)連接起來，在平臺中直接發(fā)布電網(wǎng)實(shí)時運(yùn)行的電力負(fù)荷、關(guān)口電量等數(shù)據(jù)，同時也支持線損統(tǒng)計(jì)報(bào)表的發(fā)布與加鎖操作。為保障這一功能的應(yīng)用效果，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)平臺安裝情況的優(yōu)化調(diào)整，保障系統(tǒng)與平臺之間連接的效果，便于發(fā)揮電力線載波通信技術(shù)的作用。

結(jié)合以往線損管理工作的實(shí)際情況構(gòu)建線損管理平臺，針對其中存在的問題，以加強(qiáng)區(qū)域、分壓、分線、臺區(qū)四方面線損報(bào)表數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)能夠支持同期電網(wǎng)運(yùn)行中線損情況的自動計(jì)算和原始數(shù)據(jù)版本的管理。在線損管理中，通過對原始數(shù)據(jù)與計(jì)算后數(shù)據(jù)的分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對計(jì)算結(jié)果的復(fù)核，提高線損計(jì)算與管理的準(zhǔn)確性。

在這一過程中，線損管控平臺還應(yīng)具備一個用于數(shù)據(jù)存儲和處理的中間數(shù)據(jù)平臺，滿足對周邊系統(tǒng)數(shù)據(jù)的自動抽取和補(bǔ)錄清洗的需求，并對電力負(fù)荷、電量、電壓合格率、三相不平衡等可能影響線損管理的情況進(jìn)行計(jì)算分析。在獲得相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果后，也可以依據(jù)這一數(shù)據(jù)平臺來對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核、修改和版本管理[6]。

在智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展的背景下，構(gòu)建線損管理平臺還需要能夠具備深化采集數(shù)據(jù)應(yīng)用的功能。這一過程可以通過設(shè)置用于檢測線損異常情況的系統(tǒng)程序方式，重點(diǎn)依據(jù)以線損數(shù)據(jù)繪制的實(shí)時曲線變化情況，對其中存在的異常情況進(jìn)行報(bào)警。