基于計量自動化系統的臺區線損率異常研究

范明

(廣州供電局有限公司， 廣東 廣州 510000)

0 引言

節能減排逐漸成為全球各政府的追求目標，電力行業的節能減排甚至成為追求目標的突出領域[1]。線損率作為衡量電力系統的一項綜合性指標，能夠直接體現電力企業的管理水平、規劃設計水平和技術裝備水平，降低線損率不僅可以減少電能損耗，而且有利于政府的節能減排工作[2]。因此，開展對臺區線損率異常研究具有十分重要的現實意義。降低線損作為供電企業的重點工作，相關學者對此展開了大量研究。陳洪濤等[3]提出一種基于k-means聚類算法的線損異常辨別方法，通過對聚類結果中線損率高的數據時間離散度進行分析，表明該方法具有一定的實際應用效果。為提高配電效率，減小低壓臺區損失率，史琳[4]提出了一種基于多源數據互補技術的線損智能分析技術，以某供電公司異常線損典型案例進行分析，驗證了該平臺的實用性，為電力企業的臺區線損治理工作提供了科學依據。Ye Ren[5]根據中壓配電網的特點，提出一種使用交替梯度算法來改進徑向基函數神經網絡方法并驗證其可行性。設計一款臺區線損分析平臺有助于實現高效、快捷的臺區線損率異常研究。本文以Web服務器、數據庫服務器和運算服務器為框架，基于用電信息采集系統建立臺區線損分析平臺，平臺技術路線包括接入數據、數據分析和數據呈現三部分內容，功能包括不合格線損明細分析、線損合格率分析、線損率波動分析、線損率歷史變化分析和數據備份五項功能，以廣州供電局有限公司為例進行臺區線損率異常研究，驗證該平臺具有十分重要的可行性與實際意義。

1 臺區線損理論基礎

1.1 線損分析

線損又稱線損電量[6]，通常由兩部分構成，一部分指在配電、變電和輸電過程中，電能經過輸電線路、變壓器以及電容器等元件設備所消耗的能量，另一部分指由于供電企業管理不當造成的電能損耗。線損電量無法進行直接計算，只能在一定周期內統計計量。其計量式，如式(1)。

線損電量=供電量-售電量

(1)

線損包括定額線損、經濟線損、管理線損、理論線損和統計線損5種類型。定額線損是供電企業結合現實情況，預算給下級供電企業的指標。固定供電線路對應的最低理論線損率稱為經濟線損。統計線損與理論線損的差值稱為管理線損，主要來源于供電企業經營不當帶來的電能損失。結合電網負荷與供電設備的運行參數，根據理論線損計算方法計算出的電網損耗為理論線損。根據電能表示數計算得到供電量與售電量的差值稱為統計線損，如式(2)。

(2)

式中，As表示售電量；Ag表示供電量；λ表示線損率。

1.2 線損的影響因素

供電系統中線損的影響因素包括管理與設備兩方面。供電企業存在管理不當、規章制度不健全等問題帶來不同程度的電能損失，例如：電能測量表參數設置不準確，調換修正不及時；工作人員抄表存在錯抄、漏抄等現象，造成線損計算結果不準確；某些用戶存在竊電與違規用電的行為，不僅給供電企業造成經濟損失，而且影響電力市場的正常秩序。此外，供電系統中的設備與元件存在漏電的現象，帶來一定程度上的電能損耗，并且這些電能損耗大小只能根據電量統計進行確定，無法由計算方法和電能表進行測算。

1.3 臺區線損的計算方法

臺區通常位于供電系統的末端，表示每臺配電變壓器的供電區域或范圍[7]，供電企業根據臺區實現對低壓電力用戶的分配管理。線損率通常表示損耗電量與電網供電量的比例，而臺區線損率作為一項重要指標，更加能夠反映一個臺區技術裝備水平和管理水平[8]。用電信息采集系統具備電能質量監測、線損分析、階梯電價執行以及自動抄表等功能，能夠實現終端用戶與配電變壓器電能數據的日常采集，結合每個臺區用戶電能表計量的電量以及臺區總表計量的電量，能夠實現臺區內日、月、季度、年的周期線損計算，如式(3)。

(3)

式中，M表示臺區內用戶總數；ei表示周期內用戶電能表計量的電量；E表示周期內臺區總表計量的電量；λ表示臺區線損率。

2 臺區線損分析平臺

2.1 平臺結構框架

臺區線損分析平臺組成部分包括Web服務器、數據庫服務器和運算服務器。其結構框架，如圖1所示。

圖1 臺區線損平臺結構框架圖

臺區線損平臺主要由用電信息采集系統服務平臺和臺區線損分析平臺構成。首先，用電信息采集系統服務平臺用于采集獲取大量的原始數據，并通過特定的程序對該電量數據進行補充、修復，數據經過防火墻傳送至臺區線損分析平臺，通過運算服務器進行線損分析，并將最終分析結果保存至數據庫服務器，客戶端的訪問請求經過Web服務器得到響應?？蛻舳伺c臺區線損分析平臺之間同樣設置防火墻，旨在保障臺區線損平臺運行過程中的信息安全。

2.2 臺區線損平臺技術路線

臺區線損平臺技術路線主要包括三部分內容：(1) 接入數據；(2) 數據分析；(3) 數據呈現。接入數據通過Java語言編寫的Web service程序來完成，用電信息采集系統服務平臺將獲取的原始數據進行補充，臺區線損分析平臺調用接口程序，并根據相關參數獲取目標數據，然后將之輸送至臺區線損分析平臺。

運算服務器采用Java語言編寫分析程序，數據庫服務器由MySQL數據庫軟件組成，兩者協作完成數據分析。數據庫服務器向運算服務器傳送數據，運算服務器對此數據進行異常識別與修復，之后完成相應的線損分析，并將分析結果傳送至數據庫服務器。數據庫服務器通過PHP程序把數據分析呈現至Web頁面。

2.3 線損平臺功能

線損平臺主要功能，如表1所示。

表1 臺區線損平臺主要功能

3 臺區線損分析平臺的應用

3.1 不合格臺區線損明細

2018年7月19日，廣州供電局有限公司各個供電所不合格臺區線損明細，如表2所示。

不合格臺區線損明細功能篩選臺區線損率為負值以及線損率大于10%的供電所；篩選結果以表格的形式呈現給電力企業相關人員，該功能具有高效、直接與重點突出的優點；篩選出迫切需要加強治理的臺區，有效地減少電力企業的電力損失，為其臺區線損治理工作提供科學依據。

3.2 臺區線損合格率分析

2018年7月19日其各個供電所線損合格率分析結果，如圖2所示。

由圖2可以發現，DH供電所、LM供電所和GYQ供電所線損合格率低于90%，分別為87.96%、89.41%和83.76%，表明這三個地區的臺區線損工作管理存在一些不足，需要進一步加強管理。ZSY供電所和YCW供電所線損合格率分別為97.72%和97.10%，說明這兩個供電所的臺區線損管理工作取得良好效果。臺區線損合格率分析功能可以清晰、準確地表明各個供電所的臺區線損管理工作情況，為電力企業提供了方便。

表2 不合格臺區線損明細

圖2 臺區線損合格率分析結果

3.3 臺區線損率歷史曲線

2018年1月至7月，臺區線損率歷史曲線,如圖3所示。

圖3 ZL臺區與HL臺區的線損率歷史曲線

由圖3可以發現，1月份至7月份ZL臺區線損率基本保持平穩，但其臺區線損率為負值，表明該臺區可能出現存檔錯誤的情況，需要相關工作人員確認現場錄入與檔案記錄系統數據是否一致。1月份至4月份HL臺區的線損率基本保持平穩，4月份至5月份其臺區線損率由7.40%增加至11.67%，之后基本保持不變，因此，電力工作人員應該確定該月份線損率猛增的原因。臺區線損率歷史曲線功能記錄臺區線損率隨時間的變化規律，確定其是否異常，為電力公司的臺區線損有效管理、治理提供了依據。

3.4 臺區線損率波動分析

2018年1月至7月，各個臺區的線損率波動分析,如表3所示。

表3 各臺區線損率波動分析

由表3可以發現，大部分臺區線損率波動平穩，變異系數處于10%以下，而MX1與DJ3臺區線損率波動相對較大，變異系數分別為10.96%與12.13%，以DJ3臺區為例，結合其線損率歷史曲線進行研究。DJ3臺區線損率的歷史曲線，如圖4所示。

圖4 DJ3臺區線損率歷史曲線

由圖4可以發現，從六月份開始，DJ3臺區的線損率呈直線上升趨勢，這是該臺區線損率波動較大的主要影響因素，供電企業人員應當著手排查其線損率激增的主要原因，并進行及時、相應的改進處理。因此，臺區線損率波動分析功能能夠及時觀測臺區線損率異常的臺區，為電力企業工作人員提供直觀的監測與排查，并采取相應的改善措施，通過將臺區線損率歷史曲線功能與之相結合，可以獲取更多有效的信息，為供電企業管理工作帶來方便。

3.5 數據備份

臺區線損分析平臺開發數據備份功能，該功能能夠將不合格線損明細分析、線損合格率分析、線損率波動分析和線損率歷史變化分析四項功能的分析數據以表格的形式進行下載備份，若某臺區出現異常數據，電力企業管理人員可以參考往年同時段數據，為其后續分析、改善工作帶來很大程度的方便與快捷，能夠大幅度提高工作人員的效率。

4 總結

隨著電力市場化進程的不斷推進，降低線損率已經成為供電企業降低電能損耗的重點。本文首先對臺區線損基礎相關理論進行闡述，并基于用電信息采集系統建立臺區線損分析平臺，不合格臺區線損明細功能可以篩選臺區線損率為負值以及線損率大于10%的供電所，為供電企業臺區線損專項、重點治理提供方便。臺區線損合格率分析表明，ZSY供電所和YCW供電所線損管理工作得當，而DH供電所、LM供電所和GYQ供電所線損合格率低于90%，需要進一步加強管理。臺區線損率波動分析功能能夠及時觀測臺區線損率異常的臺區，臺區線損率歷史曲線功能記錄臺區線損率隨時間的變化規律，兩者相結合能夠更快地獲取有效信息，為供電企業管理工作提供科學的依據，同時表明該平臺具有十分重要的可行性與實際意義。