10 kV配網(wǎng)高壓線損精益化監(jiān)控研究、設(shè)計(jì)及開發(fā)

鄧威，羅志坤，王燦，張可人

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙410007)

10 kV配網(wǎng)高壓線損精益化監(jiān)控研究、設(shè)計(jì)及開發(fā)

鄧威，羅志坤，王燦，張可人

(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長(zhǎng)沙410007)

開展10 kV配網(wǎng)高壓線損的精益化監(jiān)控，是線損 “四分”管理的本質(zhì)要求，亦是降損增效，實(shí)施技術(shù)降損措施的基本前提。本文對(duì)目前湖南省實(shí)施10 kV高壓線損精益化監(jiān)控的關(guān)鍵技術(shù)、基本條件進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，對(duì)10 kV供、售電量數(shù)據(jù)的提取、挖掘、數(shù)據(jù)甄別、計(jì)算方法及分析流程進(jìn)行了深入的研究。提出了一套適應(yīng)10 kV線損精益化管理的監(jiān)控程序架構(gòu)，基于配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，完成了線損監(jiān)控模塊一期開發(fā)。應(yīng)用效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，驗(yàn)證了相關(guān)技術(shù)的可行性。

10 kV；電量數(shù)據(jù)；統(tǒng)計(jì)分析；線損監(jiān)控

線損管理是電網(wǎng)企業(yè)在經(jīng)營(yíng)過程中不能忽視的一個(gè)重要問題，它是衡量電網(wǎng)企業(yè)運(yùn)營(yíng)的重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在整個(gè)電網(wǎng)輸變供電環(huán)節(jié)中，10 kV及以下配電網(wǎng)的損失電量占比整個(gè)損失電量的70%以上，因此做好10 kV配網(wǎng)線損管理對(duì)提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益具有顯著的作用〔1〕。

實(shí)現(xiàn)10 kV配網(wǎng)線損的精益化監(jiān)控是強(qiáng)化線損管理的基本前提〔2〕。將10 kV配網(wǎng)線損管理劃分為高壓線損和臺(tái)區(qū)低壓線損兩部分，并從技術(shù)上分別監(jiān)控，有利于線損管理工作。對(duì)技術(shù)降損措施的制定、降損重點(diǎn)的準(zhǔn)確定位具有非常重要的意義。

1 線損監(jiān)控的基礎(chǔ)條件和關(guān)鍵技術(shù)

1.1 線損監(jiān)控的基礎(chǔ)條件

線損監(jiān)控的基本過程如圖1所示，包括電量數(shù)據(jù)采集、傳輸、匯總集中、數(shù)據(jù)預(yù)處理、分析計(jì)算、監(jiān)控展示等過程。其中終端電量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和自動(dòng)傳輸是實(shí)現(xiàn)線損監(jiān)控的基礎(chǔ)條件。

圖1 線損監(jiān)控基本過程

目前在線智能采集終端和信息通信處理技術(shù)在電網(wǎng)中已得到廣泛應(yīng)用。湖南省自2011年以來(lái)開展了電力用戶用電信息系統(tǒng)的建設(shè)，目前線路關(guān)口、公變臺(tái)區(qū)總表、專變總表的集抄覆蓋率分別達(dá)到看92.46%，92.82%，81.13%，采集成功率達(dá)到95%以上。已基本具備開展10 kV配網(wǎng)高壓線損精益化管理的基礎(chǔ)技術(shù)條件，且隨著集抄覆蓋率和采集成功率的進(jìn)一步提升，將會(huì)確保準(zhǔn)實(shí)時(shí)、精益化的線損監(jiān)控全面實(shí)現(xiàn)〔3〕。

1.2 線損監(jiān)控的關(guān)鍵技術(shù)

目前湖南省SG186營(yíng)銷系統(tǒng)已有上千萬(wàn)的變電站、發(fā)電站、用戶、線路、臺(tái)區(qū)等臺(tái)賬數(shù)據(jù)，包括已實(shí)現(xiàn)集抄和未實(shí)現(xiàn)集抄的各類關(guān)口，電力用戶用電信息系統(tǒng) (簡(jiǎn)稱用采系統(tǒng))亦有相當(dāng)數(shù)量等級(jí)的自動(dòng)集抄終端臺(tái)賬及采集的電氣量數(shù)據(jù)，涵蓋了所有電壓等級(jí)。其中SG186營(yíng)銷系統(tǒng)作為臺(tái)賬數(shù)據(jù)源、用采系統(tǒng)作為電氣量采集數(shù)據(jù)源，通過兩者的結(jié)合，便可提取所需線路、臺(tái)區(qū)、上網(wǎng)電站、用戶等關(guān)口集抄的電量數(shù)據(jù)，再通過一系列建模、處理和計(jì)算，理論上可得到所需對(duì)象的供、售電量和線損電量，最終可監(jiān)控和分析其線損數(shù)據(jù)〔4-7〕。

但要實(shí)現(xiàn)10 kV配網(wǎng)高壓線損的精益化監(jiān)控，需解決如圖2所示的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù):①實(shí)時(shí)傳遞海量數(shù)據(jù)源，基于SG186營(yíng)銷系統(tǒng)和用采系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)標(biāo)志位，通過 SQL語(yǔ)句合理挖掘，從而在海量數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確、快速地定位所需的臺(tái)賬和采集數(shù)據(jù)；②SG186營(yíng)銷系統(tǒng)到用采系統(tǒng)關(guān)口表計(jì)的一一映射和查詢，準(zhǔn)確讀取電量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行預(yù)處理；③非完整電量數(shù)據(jù)的偏差分析計(jì)算。將上述關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行集成，便可實(shí)現(xiàn)線損監(jiān)控。

圖2 線損監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)

10 kV配網(wǎng)高壓線損范疇為變電站10 kV母線的出線開關(guān)至線路公變臺(tái)區(qū)總表、專變總表。包括10 kV線路、公變變損、高供低計(jì)專變變損等。由于SG186營(yíng)銷系統(tǒng)中包括了所有電壓等級(jí)和類型的表計(jì)，在進(jìn)行10 kV配網(wǎng)高壓線損監(jiān)控時(shí)，先需對(duì)計(jì)量點(diǎn)表數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，得到10 kV線路的出線關(guān)口、上網(wǎng)電站關(guān)口、配變總表等。

數(shù)據(jù)挖掘。在線損監(jiān)控中，定義10 kV出線關(guān)口和上網(wǎng)電站關(guān)口為供電關(guān)口，公變和專變總表為售電關(guān)口。在SG186營(yíng)銷系統(tǒng)的計(jì)量點(diǎn)表結(jié)構(gòu)中，“CP_TYPE_CODE”表示表計(jì)類型，“MP_LEVEL”表示計(jì)量等級(jí)，采集對(duì)象表中的 “OBJ_VOLT_ CODE”表示電壓等級(jí)。因此10 kV線路供電關(guān)口表的篩選條件為:①CP_TYPE_CODE為5或6，表示變電站或發(fā)電站表；②采集對(duì)象表的 “OBJ_ VOLT_CODE”字段必須等于AC00101，得到10 kV等級(jí)的供電表；③通過表計(jì)所屬線路的 “LINE_ ID”找到線路記錄，并根據(jù)線路的公專線標(biāo)志“PUB_PRIV_FLAG IS”過濾掉10 kV專線供電表。

10 kV線路售電關(guān)口表的篩選條件為:①CP_ TYPE_CODE必須等于3或4，過濾得到專公變售電表；②專變通過計(jì)量點(diǎn)表 “MP_LEVEL”字段等于1，過濾掉非總表的專變售電表；③專變計(jì)量點(diǎn)表的 “TYPE_CODE”必須為01，公變計(jì)量點(diǎn)表的 “TYPE_CODE”必須為02，過濾掉非計(jì)費(fèi)的專變售電表和非關(guān)口表的公變售電表；④采集對(duì)象表的 “OBJ_VOLT_CODE”字段等于 AC00101，AC02202，AC03802，過濾掉非10 kV，220 V，380 V等級(jí)的專變售電表。

數(shù)據(jù)讀取與預(yù)處理。通過上述數(shù)據(jù)挖掘，得到所需10 kV供、售電關(guān)口表計(jì)臺(tái)賬數(shù)據(jù)，然后通過SG186營(yíng)銷系統(tǒng)與用采系統(tǒng)的一一映射對(duì)應(yīng)關(guān)系，提取用采系統(tǒng)中所需表計(jì)的凍結(jié)電量等數(shù)據(jù)。再對(duì)表計(jì)數(shù)據(jù)開展進(jìn)一步的處理、計(jì)算分析。

其中表計(jì)映射、電量數(shù)據(jù)讀取過程如圖3所示:①通過SG186營(yíng)銷系統(tǒng)電表結(jié)構(gòu)d_meter的asset_no電表資產(chǎn)編號(hào)，映射到用采系統(tǒng)電表結(jié)構(gòu)d_meter的asset_no表資產(chǎn)編號(hào)；②映射成功后取用采系統(tǒng) d_meter的 meter_id電表 ID；③通過meter_id再映射到用采系統(tǒng)R_COLL_OBJ采集對(duì)象表的coll_obj_id采集對(duì)象ID；④用coll_obj_id采集對(duì)象ID映射到用采系統(tǒng)測(cè)量點(diǎn)表結(jié)構(gòu)p_mped的mped_id測(cè)量點(diǎn)ID；⑤通過mped_id測(cè)量點(diǎn)ID，在用采系統(tǒng)的e_mp_day_read表結(jié)構(gòu)中，取抄表表碼。通過上述步驟，完成所需表計(jì)的表碼讀取。

圖3 電氣量數(shù)據(jù)讀取與預(yù)處理

由于表計(jì)自身計(jì)量故障或倍率錯(cuò)誤，對(duì)提取的表碼進(jìn)行計(jì)算所得的有功電量數(shù)據(jù)存在失真現(xiàn)象，需基于臺(tái)區(qū)配變?nèi)萘块_展數(shù)據(jù)預(yù)處理。如臺(tái)區(qū)額定容量為SNkVA，計(jì)算所得的有功電量為APkWh，則預(yù)處理公式如下:

根據(jù)上式計(jì)算得到配變負(fù)載率β，對(duì)β所處區(qū)間分別進(jìn)行辨別:

β≥1時(shí)，可以判斷臺(tái)區(qū)額定容量SN或有功電量AP有誤，提示相關(guān)數(shù)據(jù)有誤，需核實(shí)SN、表碼和綜合倍率。

0.8 ＜β＜1時(shí)，如臺(tái)區(qū)為公變，則提示相關(guān)數(shù)據(jù)可能有誤，需核實(shí)SN、表碼和綜合倍率。

0＜β＜0.8時(shí)， 可以判斷相關(guān)數(shù)據(jù)基本正常，符合進(jìn)行下一步計(jì)算。

β≤0時(shí)，可以斷定有功電量AP有誤，需核實(shí)表計(jì)是否故障。

對(duì)上述處理過程得到的β，都應(yīng)進(jìn)行存儲(chǔ)，并分析、對(duì)比其變化趨勢(shì)，如β變化過大，則應(yīng)進(jìn)行預(yù)警，提示數(shù)據(jù)可能有誤。

非完整同期數(shù)據(jù)偏差分析。集抄終端的采集數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸受網(wǎng)絡(luò)、終端通信故障等因素影響，會(huì)出現(xiàn)延時(shí)或傳輸失敗，從而導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確、及時(shí)計(jì)算線損，不能滿足監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)完整性、同期性要求。尤其是線損的月度分析，當(dāng)部分集抄終端月末24:00:00的凍結(jié)電量傳輸失敗時(shí)，則破壞了供、售電量數(shù)據(jù)的完整性和同期性。此時(shí)可引入非完整同期數(shù)據(jù)的偏差分析方法。其步驟流程如圖4所示:①自動(dòng)搜尋和讀取上月末24:00:00的凍結(jié)電量數(shù)據(jù)，當(dāng)讀取失敗時(shí)，則搜尋讀取與其最近的日凍結(jié)電量，并判斷其偏差方向和天數(shù)；②自動(dòng)搜尋和讀取當(dāng)月末24:00:00的凍結(jié)電量數(shù)據(jù)，當(dāng)讀取失敗時(shí)，則搜尋讀取與其最近的日凍結(jié)電量，并判斷其偏差方向和天數(shù)；③根據(jù)上月末和當(dāng)月末24: 00:00的凍結(jié)電量數(shù)據(jù)讀取情況，以及偏差方向、偏差天數(shù)和偏差電量的計(jì)算分析結(jié)果，可直接計(jì)算或估算當(dāng)月同期供、售電量和線損數(shù)據(jù)。

如上月末、上月倒數(shù)第 2天、第 3天的24:00:00的凍結(jié)電量自動(dòng)采集均不成功，當(dāng)月第1天24:00:00的凍結(jié)電量自動(dòng)采集亦不成功，但第2天和當(dāng)月末24:00:00的凍結(jié)電量采集成功，因此自動(dòng)讀取當(dāng)月第2天的凍結(jié)電量，偏差方向?yàn)樨?fù)，偏差天數(shù)為2天，偏差電量為當(dāng)月第2天前后5—7天內(nèi)的日平均電量與偏差天數(shù)的乘積。通過計(jì)算得到當(dāng)月第2天至月末的電量結(jié)果，再加上偏差電量，即得到估算后同期電量。

圖4 非完整同期數(shù)據(jù)偏差分析流程

2 線損監(jiān)控功能設(shè)計(jì)

2.1 線損監(jiān)控功能底層設(shè)計(jì)思路

10 kV配網(wǎng)高壓線損監(jiān)控功能的底層設(shè)計(jì)思路，采用數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)同步技術(shù)分別從SG186營(yíng)銷系統(tǒng)、用采系統(tǒng)實(shí)時(shí)同步10 kV線路、變電站、配電臺(tái)區(qū)、表計(jì)等臺(tái)賬，以及供、售電關(guān)口表日凍結(jié)電量示值。然后根據(jù)10 kV線路、臺(tái)區(qū)配變、線路開關(guān)、關(guān)口表計(jì)、綜合倍率、計(jì)量方式等臺(tái)賬及拓?fù)鋻旖雨P(guān)系，計(jì)算分析區(qū)域和線路的線損情況。圖5為底層線臺(tái)賬、數(shù)據(jù)基本關(guān)系架構(gòu)圖。

圖5 10 kV配網(wǎng)高壓線損臺(tái)賬、數(shù)據(jù)關(guān)系架構(gòu)

2.2 線損監(jiān)控分類功能設(shè)計(jì)

基于10 kV配網(wǎng)高壓線損監(jiān)控功能的底層設(shè)計(jì)思路，還需考慮目前關(guān)口集抄尚未全覆蓋、集抄失敗、計(jì)量突變、相關(guān)臺(tái)賬不完備和準(zhǔn)確等現(xiàn)實(shí)情況。應(yīng)分類設(shè)計(jì)關(guān)口計(jì)量裝置、臺(tái)區(qū)/開關(guān)/上網(wǎng)變、線路—臺(tái)區(qū)/開關(guān)/上網(wǎng)變掛接等子功能塊。以開展相應(yīng)的維護(hù)、操作和高級(jí)應(yīng)用分析。

1)關(guān)口計(jì)量裝置功能塊。基于數(shù)據(jù)挖掘、過濾技術(shù)，通過時(shí)間設(shè)置以及查詢條件之間的有效性，查詢、展示特定的表計(jì)及其電量數(shù)據(jù)。

該功能塊可人工創(chuàng)建關(guān)口表計(jì)臺(tái)賬、對(duì)表計(jì)狀態(tài)、一級(jí)類型、二級(jí)類型、計(jì)算類型、計(jì)量方式、表計(jì)掛接進(jìn)行維護(hù)。亦可查詢表計(jì)日凍結(jié)電量，并對(duì)表計(jì)月度電量數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整和核準(zhǔn)操作。

2)臺(tái)區(qū)/開關(guān)/上網(wǎng)變功能塊。通過時(shí)間設(shè)置以及查詢條件之間的有效性，查詢、展示特定的臺(tái)區(qū)/開關(guān)/上網(wǎng)變及其用電量明細(xì)數(shù)據(jù)。

表計(jì)每日將其正反向凍結(jié)電量、計(jì)算類型、綜合倍率、抄表類型等數(shù)據(jù)保存在所掛接的臺(tái)區(qū)/開關(guān)/上網(wǎng)變里，臺(tái)區(qū)/開關(guān)/上網(wǎng)變根據(jù)這些數(shù)據(jù)可計(jì)算出其每日的正反向電量。

該功能塊可人工創(chuàng)建臺(tái)區(qū)/開關(guān)/上網(wǎng)變臺(tái)賬，可對(duì)其狀態(tài)、類型、電源類型、計(jì)算類型、以及與表計(jì)、線路的掛接關(guān)系進(jìn)行維護(hù)。并可對(duì)臺(tái)區(qū)/開關(guān)/上網(wǎng)變的月電量進(jìn)行調(diào)整核準(zhǔn)。

3)線路—臺(tái)區(qū)/開關(guān)/上網(wǎng)變掛接功能塊。該功能塊通過對(duì)線路與臺(tái)區(qū)/開關(guān)/上網(wǎng)變掛接關(guān)系的維護(hù)，可以準(zhǔn)確的反映出線路上的供電點(diǎn)和售電點(diǎn)，以及線路之間的互聯(lián)關(guān)系。是開展分線線損準(zhǔn)確計(jì)算、分析的基本條件。

該功能塊同時(shí)可對(duì)臺(tái)區(qū)/開關(guān)/上網(wǎng)變—表計(jì)的掛接關(guān)系進(jìn)行維護(hù)，還可維護(hù)線路、臺(tái)區(qū)/開關(guān)/上網(wǎng)變、表計(jì)的相關(guān)可維護(hù)項(xiàng)。同時(shí)可以查詢臺(tái)區(qū)/開關(guān)/上網(wǎng)變、表計(jì)每天的詳細(xì)數(shù)據(jù)。維護(hù)后，還可以按日、按月等方式回算、查詢線路線損情況。

通過上述功能子塊的設(shè)計(jì)，從而可以基本實(shí)現(xiàn)分線線損的監(jiān)控。

3 線損監(jiān)控模塊開發(fā)

10 kV配網(wǎng)高壓線損監(jiān)控模塊在配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)，目前該模塊已完成1期開發(fā)，包括區(qū)域線損、變電站線損、線路線損、關(guān)口表維護(hù)、線路維護(hù)、饋線組線損等6個(gè)功能部分。后續(xù)將會(huì)繼續(xù)開發(fā)表碼數(shù)據(jù)智能甄別、自定義線損建模、母線電量平衡、理論線損計(jì)算等功能部分。進(jìn)入線損監(jiān)控模塊后的總界面，展示了全省及各地市公司上月線損的整體情況。各部分界面通過點(diǎn)擊主界面右上角的圖標(biāo)即可打開。

總界面右上角從左到右分別是關(guān)口表維護(hù)、線路維護(hù)、線路線損、饋線組線損、變電站線損、區(qū)域線損等功能子塊。其中關(guān)口表維護(hù)功能子塊可對(duì)表計(jì)類型、狀態(tài)、計(jì)量方式、計(jì)算類型進(jìn)行維護(hù)。線路維護(hù)功能子塊可以維護(hù)線路與表計(jì)掛接關(guān)系、線路資產(chǎn)性質(zhì)、類型、狀態(tài)、互聯(lián)關(guān)系等。線路線損以變電站饋線為基本監(jiān)控單元，可查詢每條線路供、售電點(diǎn)的明細(xì)電量和線損電量，并可根據(jù)線路互聯(lián)情況形成饋線組。饋線組線損展示了互聯(lián)饋線打包后的供、售電量和線損電量。

變電站線損和區(qū)域線損分別在線路線損計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過對(duì)該站和區(qū)域所有10 kV出線的線損進(jìn)行統(tǒng)計(jì)而得。

4 結(jié)論

通過實(shí)施線損監(jiān)控模塊1期建設(shè)，對(duì)營(yíng)銷系統(tǒng)中10 kV線路、供售電關(guān)口表計(jì)及掛接關(guān)系等臺(tái)賬數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了一系列的挖掘，建立與用電信息采集系統(tǒng)中表計(jì)讀數(shù)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而可以計(jì)算分析變電站饋線、區(qū)域的線損情況，實(shí)現(xiàn)10 kV配網(wǎng)高壓線損的精益化、準(zhǔn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。

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Study，design and development on the lean monitoring of the 10 kV high voltage distribution line loss

DENG Wei，LUO Zhikun，WANG Can，ZHANG Keren

(State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

The lean monitoring of the 10 kV high voltage distribution line loss is the essential requirement of line loss“four levels”management，and it is also basic premise of loss reduction and implementing loss reduction measures.Firstly，the key technology and fundamental condition of implementation of the lean monitor of the line loss of 10 kV distribution gird in Hunan province are described in detail in this paper.Secondly，the extraction，mining，distinguishing，calculation method and analysis process of power data are all researched deeply.Finally，a set of monitoring program structure for lean management of the line loss of 10 kV distribution gird is proposed，and the development of line loss monitoring module is completed based on big data platform.The application results of line loss monitoring module achieve the expected goal，and the feasibility of the related technology is verified.

10kV；power data；statistical analysis；line loss monitoring

TM711

B

1008-0198(2016)04-0009-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.04.003

鄧威(1983)，男，湖南婁底人，博士，主要從事智能電網(wǎng)、節(jié)能降損、電壓無(wú)功等方面研究。

2015-12-25 改回日期:2016-01-25