低壓臺(tái)區(qū)精益化管理方案設(shè)計(jì)

朱志峰 朱書玲 王東虎 王亞兵

摘 要：2019年國網(wǎng)提出建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)，而低壓臺(tái)區(qū)包含的設(shè)備數(shù)量最多，分布最廣，最接近用戶，是建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的最佳切入點(diǎn)，但存量低壓臺(tái)區(qū)多數(shù)存在戶變關(guān)系不清、數(shù)據(jù)采集頻次較低、臺(tái)區(qū)線損率居高不下等問題。針對(duì)以上問題，通過增加監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)在運(yùn)設(shè)備、主站進(jìn)行改造，有效增強(qiáng)數(shù)據(jù)采集頻次和傳輸能力，為數(shù)據(jù)深化應(yīng)用提供支撐，實(shí)現(xiàn)低壓臺(tái)區(qū)物理拓?fù)渥詣?dòng)生成、分級(jí)線損和三相不平衡治理等核心功能，提升低壓臺(tái)區(qū)狀態(tài)的全面感知，能夠有效支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：低壓臺(tái)區(qū);數(shù)據(jù)采集;全面感知;物理拓?fù)?分級(jí)線損;三相不平衡治理

中圖分類號(hào)：TP202文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2019）11-00-03

0 引 言

傳統(tǒng)電網(wǎng)管理模式已不能滿足新時(shí)代電網(wǎng)發(fā)展的需求，應(yīng)從本質(zhì)上提升運(yùn)維、管理水平，以滿足能源轉(zhuǎn)型“再電氣化”需求。包括新能源、智能制造、智能家居、智慧城市等非傳統(tǒng)領(lǐng)域的新業(yè)態(tài)已經(jīng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)業(yè)務(wù)處于同等重要的地位。

國企改革走向深水區(qū)，電力市場(chǎng)開放、輸配電價(jià)降低等電改大勢(shì)倒逼，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)則是主動(dòng)出擊開拓新方向的求變之舉，也是公司今后工作的“發(fā)力點(diǎn)”[1-3]。智能電能表作為電網(wǎng)最末端設(shè)備，數(shù)量最多，分布最廣，最接近用戶，同時(shí)也是智能電網(wǎng)營銷業(yè)務(wù)、用電信息和能源分配的末端，是企業(yè)和家庭的能源入口，具有感知用戶負(fù)載變化的天然特性，是掌握能源使用具體情況的最佳工具，也是公司發(fā)展非傳統(tǒng)業(yè)務(wù)主要的切入點(diǎn)之一[4-5]。

1 方案設(shè)計(jì)

低壓臺(tái)區(qū)精益化管理面向居民小區(qū)、工業(yè)園區(qū)等低壓電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，通過加裝臺(tái)區(qū)監(jiān)測(cè)終端、三相不平衡主控器、分支箱監(jiān)測(cè)終端、換相開關(guān)、表箱監(jiān)測(cè)終端等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)低壓臺(tái)區(qū)電網(wǎng)物理拓?fù)洹⒎旨?jí)線損、反竊電等功能，從而提高電網(wǎng)的運(yùn)行、管理效率，提升電力企業(yè)服務(wù)質(zhì)量。

加裝產(chǎn)品包括臺(tái)區(qū)監(jiān)測(cè)終端、三相不平衡主控器、分支箱監(jiān)測(cè)終端、換相開關(guān)、表箱監(jiān)測(cè)終端。本文方案的核心在于通過臺(tái)區(qū)監(jiān)測(cè)終端的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)精益化管理所需數(shù)據(jù)的抄讀與處理，上報(bào)精益化臺(tái)區(qū)管理系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算與展示，整體架構(gòu)如圖1所示。

2 實(shí)現(xiàn)功能

臺(tái)區(qū)精益化管理主要實(shí)現(xiàn)物理拓?fù)渥詣?dòng)生成、分級(jí)線損及三相不平衡治理等核心功能。

2.1 物理拓?fù)渥詣?dòng)生成

當(dāng)前低壓臺(tái)區(qū)電能表抄讀方式多為窄帶載波，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)臺(tái)區(qū)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋄6-7]，但不同電能表之間物理連接關(guān)系無法辨識(shí)，從而導(dǎo)致部分臺(tái)區(qū)戶變關(guān)系錯(cuò)誤[8]。通過在分支箱、表箱增設(shè)監(jiān)測(cè)終端，并將其與臺(tái)區(qū)監(jiān)測(cè)終端相結(jié)合，表箱監(jiān)測(cè)終端通過RS 485接口自動(dòng)搜索其管理的所有電能表，配合臺(tái)區(qū)監(jiān)測(cè)終端及分支箱監(jiān)測(cè)終端，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)“變壓器-分支箱-表箱-戶表”關(guān)系的自動(dòng)梳理。

臺(tái)區(qū)監(jiān)測(cè)終端、分支箱監(jiān)測(cè)終端及表箱監(jiān)測(cè)終端均內(nèi)置臺(tái)識(shí)芯片，設(shè)備安裝完成后開始注冊(cè)，臺(tái)區(qū)監(jiān)測(cè)終端通過三相電力線向臺(tái)區(qū)廣播臺(tái)識(shí)信號(hào)，分支箱監(jiān)測(cè)終端與表箱監(jiān)測(cè)終端通過分析收到的臺(tái)識(shí)信號(hào)，辨別其所歸屬臺(tái)區(qū)及所在相位，并將數(shù)據(jù)返回至臺(tái)區(qū)監(jiān)測(cè)終端，監(jiān)測(cè)終端將數(shù)據(jù)打包并上送主站。臺(tái)識(shí)和相識(shí)直接確定了用戶表計(jì)是否歸屬本臺(tái)區(qū)和其所在相位，進(jìn)而從根本上解決臺(tái)區(qū)檔案容易錯(cuò)亂的問題。

主站通過分析臺(tái)區(qū)識(shí)別、相位識(shí)別上送的數(shù)據(jù)包，自動(dòng)確定“變壓器-分支箱-表箱-戶表”掛接關(guān)系，并生成物理拓?fù)鋱D，直觀地展示臺(tái)區(qū)、分支箱、表箱掛接關(guān)系。臺(tái)區(qū)物理拓?fù)鋱D如圖2所示。

2.2 分級(jí)線損

當(dāng)前臺(tái)區(qū)線損通過總表與各分表數(shù)據(jù)得出，計(jì)算方式粗放，具體高損臺(tái)區(qū)線損原因分析困難[9]。本文方案將表箱監(jiān)測(cè)終端安裝在表箱側(cè)，且每個(gè)終端均內(nèi)置線損計(jì)量模型，結(jié)合用戶電能表，可實(shí)現(xiàn)從臺(tái)區(qū)到分支箱、從分支箱到表箱、從表箱到用戶的三級(jí)線損自動(dòng)計(jì)算，通過高頻數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)小時(shí)級(jí)的線損測(cè)算。依據(jù)三級(jí)線損分析可得出總表至分支箱、分支箱至表箱、表箱到戶表三段的線損情況，臺(tái)區(qū)分級(jí)線損如圖3所示。

通過線損三級(jí)測(cè)算、小時(shí)級(jí)線損分析及臺(tái)區(qū)計(jì)量裝置的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)線損精益治理，使臺(tái)區(qū)基礎(chǔ)管理工作更精細(xì)化。同時(shí)，通過規(guī)范低壓臺(tái)區(qū)線損基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，杜絕了人為私自調(diào)整臺(tái)區(qū)實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)線損合格的現(xiàn)象，配合竊電上報(bào)和竊電點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，有效防范“跑冒滴漏”現(xiàn)象，有力促進(jìn)了臺(tái)區(qū)線損精益化管理工作。

2.3 三相不平衡治理

變壓器側(cè)安裝1臺(tái)三相不平衡主控器，主控器通過與安裝在臺(tái)區(qū)的總進(jìn)線A，B，C三相互感器相連接，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器三相及中性線電流、電壓，得到各相負(fù)荷數(shù)據(jù);主控器與換相開關(guān)通過無線通信交換數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測(cè)到相間負(fù)荷不均衡時(shí)，主控器自動(dòng)完成合理的負(fù)荷分配指令，下發(fā)到換相開關(guān)，由換相開關(guān)完成負(fù)荷的相間切換，從而使三相間負(fù)荷趨于平衡[10]。

智能負(fù)荷調(diào)度系統(tǒng)安裝投運(yùn)零序電流明顯降低，零序電流最高約為30 A，相對(duì)于治理前下降了75%，日均三相不平衡度降到了20%，下降幅度為50%，三相不平衡治理效果明顯。設(shè)備投運(yùn)后電流曲線如圖4所示。

3 建設(shè)成效

3.1 對(duì)內(nèi)業(yè)務(wù)

（1）優(yōu)化營配貫通業(yè)務(wù)：實(shí)現(xiàn)戶變關(guān)系、相位識(shí)別、停電信息分析到戶、故障研判與主動(dòng)搶修、電表精準(zhǔn)定位等業(yè)務(wù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)戶表管理精準(zhǔn)識(shí)別，能夠做到電能表、計(jì)量箱的運(yùn)行狀態(tài)等信息實(shí)時(shí)上傳主站及在線監(jiān)測(cè)，主動(dòng)創(chuàng)新計(jì)量設(shè)備“全時(shí)態(tài)”管理，實(shí)現(xiàn)計(jì)量資產(chǎn)可視化管理。低壓居民用電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可清晰、直觀、準(zhǔn)確地在營銷系統(tǒng)中展現(xiàn)出來，大幅提高營銷貫通成效，利于全面推進(jìn)營配貫通優(yōu)化工作。

（2）提升客戶服務(wù)水平：以客戶為中心，通過停電故障點(diǎn)的預(yù)先判斷及短信預(yù)警可減少故障點(diǎn)排查時(shí)間，合理安排搶修力量，使報(bào)修服務(wù)由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，有效縮短客戶停電時(shí)間，大幅度降低95598報(bào)修工單數(shù)量，更能避免因搶修不及時(shí)造成的不必要投訴，真正做到讓客戶“用好電”。

（3）提升企業(yè)經(jīng)營績(jī)效：推進(jìn)多維精益管理體系變革，實(shí)現(xiàn)低壓臺(tái)區(qū)線損三級(jí)測(cè)算，規(guī)范低壓臺(tái)區(qū)線損基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，杜絕人為私自調(diào)整臺(tái)區(qū)，提升臺(tái)區(qū)基礎(chǔ)管理工作的精細(xì)化水平，做到竊電現(xiàn)象的精確排查和提前預(yù)防，有效防范 “跑冒滴漏”現(xiàn)象，有力促進(jìn)臺(tái)區(qū)線損的精細(xì)化管理工作。

（4）提升電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平：通過對(duì)智能電能表接線端子溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)溫度越限用戶早發(fā)現(xiàn)、早解決，有效降低現(xiàn)場(chǎng)電氣事故數(shù)量，從而確保供電部門的供電可靠性，提高用電安全系數(shù)。

3.2 對(duì)外業(yè)務(wù)

（1）提升源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同服務(wù)能力：利用非介入式負(fù)荷識(shí)別技術(shù)，收集分析客戶家用電器的實(shí)際使用狀況，根據(jù)用戶負(fù)荷的特性進(jìn)行負(fù)荷趨勢(shì)研判，為臺(tái)區(qū)配電規(guī)劃提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時(shí)，對(duì)可控類負(fù)載容量進(jìn)行分析，確定用戶需求響應(yīng)潛力參與源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同調(diào)節(jié)，提供家庭能效診斷與提升服務(wù)，提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用率、清潔能源消納能力及全社會(huì)用能效率。

（2）構(gòu)建營銷數(shù)據(jù)商業(yè)化服務(wù)生態(tài)圈：以智能電能表數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，深入挖掘營銷數(shù)據(jù)價(jià)值，重點(diǎn)圍繞政府、企業(yè)、居民等三類用戶，創(chuàng)新打造綜合能源服務(wù)、公共服務(wù)等行業(yè)解決方案，推進(jìn)營銷數(shù)據(jù)商業(yè)變現(xiàn)。

4 結(jié) 語

本文首先介紹了當(dāng)前電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)，隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，電力系統(tǒng)的架構(gòu)及發(fā)展方向?qū)?huì)發(fā)生重大變革;其次為支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，針對(duì)低壓臺(tái)區(qū)設(shè)計(jì)了升級(jí)改造的典型方案，并對(duì)其核心功能進(jìn)行了詳細(xì)描述;最后分別從對(duì)內(nèi)和對(duì)外兩方面闡述了精益化臺(tái)區(qū)管理的建設(shè)成效。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]江秀臣，劉亞東，傅曉飛，等.輸配電設(shè)備泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思路與發(fā)展趨勢(shì)[J].高電壓技術(shù)，2019（5）：1345-1351.

[2]李玉芬，張永安，夏海燕.物聯(lián)網(wǎng)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2014，4（8）：67-69.

[3]陳振曉，劉前進(jìn)，林健雄.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在變電站在線監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2017，7（9）：29-31.

[4]陳淘，劉利兵.大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（4）：54-55.

[5]李端超，王松，黃太貴，等.基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的電網(wǎng)線損與竊電預(yù)警分析關(guān)鍵技術(shù)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2018，46（5）：143-151.

[6]朱俊超，彭顯剛，楊永，等.一種低壓電力線載波通信路由方法[J].電測(cè)與儀表，2018（11）：65-71.

[7]王曉熙.基于電力線載波通信的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)的研究和應(yīng)用[D].北京：華北電力大學(xué)，2016.

[8]余謙.低壓配電網(wǎng)載波通信技術(shù)的研究與發(fā)展[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2015，5（5）：36-38.

[9]徐金玲，霍堯，肖德林.提升線損管理水平的方法探討[J].電力需求側(cè)管理，2017（A1）：16-17.

[10]閆志強(qiáng)，雷霞，何建平，等.三相不平衡對(duì)配電變壓器損耗影響的研究[J].電測(cè)與儀表，2017，54（16）：49-55.