基于計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的臺(tái)區(qū)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(jié)能減排逐漸成為全球各政府的追求目標(biāo)，電力行業(yè)的節(jié)能減排甚至成為追求目標(biāo)的突出領(lǐng)域[1]。線損率作為衡量電力系統(tǒng)的一項(xiàng)綜合性指標(biāo)，能夠直接體現(xiàn)電力企業(yè)的管理水平、規(guī)劃設(shè)計(jì)水平和技術(shù)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(jié)能減排工作[2]。因此，開(kāi)展對(duì)臺(tái)區(qū)線損率異常研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。降低線損作為供電企業(yè)的重點(diǎn)工作，相關(guān)學(xué)者對(duì)此展開(kāi)了大量研究。陳洪濤等[3]提出一種基于k-means聚類(lèi)算法的線損異常辨別方法，通過(guò)對(duì)聚類(lèi)結(jié)果中線損率高的數(shù)據(jù)時(shí)間離散度進(jìn)行分析，表明該方法具有一定的實(shí)際應(yīng)用效果。為提高配電效率，減小低壓臺(tái)區(qū)損失率，史琳[4]提出了一種基于多源數(shù)據(jù)互補(bǔ)技術(shù)的線損智能分析技術(shù)，以某供電公司異常線損典型案例進(jìn)行分析，驗(yàn)證了該平臺(tái)的實(shí)用性，為電力企業(yè)的臺(tái)區(qū)線損治理工作提供了科學(xué)依據(jù)。Ye Ren[5]根據(jù)中壓配電網(wǎng)的特點(diǎn)，提出一種使用交替梯度算法來(lái)改進(jìn)徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法并驗(yàn)證其可行性。設(shè)計(jì)一款臺(tái)區(qū)線損分析平臺(tái)有助于實(shí)現(xiàn)高效、快捷的臺(tái)區(qū)線損率異常研究。本文以Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和運(yùn)算服務(wù)器為框架，基于用電信息采集系統(tǒng)建立臺(tái)區(qū)線損分析平臺(tái)，平臺(tái)技術(shù)路線包括接入數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)三部分內(nèi)容，功能包括不合格線損明細(xì)分析、線損合格率分析、線損率波動(dòng)分析、線損率歷史變化分析和數(shù)據(jù)備份五項(xiàng)功能，以廣州供電局有限公司為例進(jìn)行臺(tái)區(qū)線損率異常研究，驗(yàn)證該平臺(tái)具有十分重要的可行性與實(shí)際意義。

1 臺(tái)區(qū)線損理論基礎(chǔ)

1.1 線損分析

線損又稱(chēng)線損電量[6]，通常由兩部分構(gòu)成，一部分指在配電、變電和輸電過(guò)程中，電能經(jīng)過(guò)輸電線路、變壓器以及電容器等元件設(shè)備所消耗的能量，另一部分指由于供電企業(yè)管理不當(dāng)造成的電能損耗。線損電量無(wú)法進(jìn)行直接計(jì)算，只能在一定周期內(nèi)統(tǒng)計(jì)計(jì)量。其計(jì)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(jīng)濟(jì)線損、管理線損、理論線損和統(tǒng)計(jì)線損5種類(lèi)型。定額線損是供電企業(yè)結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況，預(yù)算給下級(jí)供電企業(yè)的指標(biāo)。固定供電線路對(duì)應(yīng)的最低理論線損率稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)線損。統(tǒng)計(jì)線損與理論線損的差值稱(chēng)為管理線損，主要來(lái)源于供電企業(yè)經(jīng)營(yíng)不當(dāng)帶來(lái)的電能損失。結(jié)合電網(wǎng)負(fù)荷與供電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，根據(jù)理論線損計(jì)算方法計(jì)算出的電網(wǎng)損耗為理論線損。根據(jù)電能表示數(shù)計(jì)算得到供電量與售電量的差值稱(chēng)為統(tǒng)計(jì)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(tǒng)中線損的影響因素包括管理與設(shè)備兩方面。供電企業(yè)存在管理不當(dāng)、規(guī)章制度不健全等問(wèn)題帶來(lái)不同程度的電能損失，例如：電能測(cè)量表參數(shù)設(shè)置不準(zhǔn)確，調(diào)換修正不及時(shí)；工作人員抄表存在錯(cuò)抄、漏抄等現(xiàn)象，造成線損計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確；某些用戶(hù)存在竊電與違規(guī)用電的行為，不僅給供電企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失，而且影響電力市場(chǎng)的正常秩序。此外，供電系統(tǒng)中的設(shè)備與元件存在漏電的現(xiàn)象，帶來(lái)一定程度上的電能損耗，并且這些電能損耗大小只能根據(jù)電量統(tǒng)計(jì)進(jìn)行確定，無(wú)法由計(jì)算方法和電能表進(jìn)行測(cè)算。

1.3 臺(tái)區(qū)線損的計(jì)算方法

臺(tái)區(qū)通常位于供電系統(tǒng)的末端，表示每臺(tái)配電變壓器的供電區(qū)域或范圍[7]，供電企業(yè)根據(jù)臺(tái)區(qū)實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓電力用戶(hù)的分配管理。線損率通常表示損耗電量與電網(wǎng)供電量的比例，而臺(tái)區(qū)線損率作為一項(xiàng)重要指標(biāo)，更加能夠反映一個(gè)臺(tái)區(qū)技術(shù)裝備水平和管理水平[8]。用電信息采集系統(tǒng)具備電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、線損分析、階梯電價(jià)執(zhí)行以及自動(dòng)抄表等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)終端用戶(hù)與配電變壓器電能數(shù)據(jù)的日常采集，結(jié)合每個(gè)臺(tái)區(qū)用戶(hù)電能表計(jì)量的電量以及臺(tái)區(qū)總表計(jì)量的電量，能夠?qū)崿F(xiàn)臺(tái)區(qū)內(nèi)日、月、季度、年的周期線損計(jì)算，如式(3)。

(3)

式中，M表示臺(tái)區(qū)內(nèi)用戶(hù)總數(shù)；ei表示周期內(nèi)用戶(hù)電能表計(jì)量的電量；E表示周期內(nèi)臺(tái)區(qū)總表計(jì)量的電量；λ表示臺(tái)區(qū)線損率。

2 臺(tái)區(qū)線損分析平臺(tái)

2.1 平臺(tái)結(jié)構(gòu)框架

臺(tái)區(qū)線損分析平臺(tái)組成部分包括Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和運(yùn)算服務(wù)器。其結(jié)構(gòu)框架，如圖1所示。

圖1 臺(tái)區(qū)線損平臺(tái)結(jié)構(gòu)框架圖

臺(tái)區(qū)線損平臺(tái)主要由用電信息采集系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái)和臺(tái)區(qū)線損分析平臺(tái)構(gòu)成。首先，用電信息采集系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái)用于采集獲取大量的原始數(shù)據(jù)，并通過(guò)特定的程序?qū)υ撾娏繑?shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充、修復(fù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)防火墻傳送至臺(tái)區(qū)線損分析平臺(tái)，通過(guò)運(yùn)算服務(wù)器進(jìn)行線損分析，并將最終分析結(jié)果保存至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，客戶(hù)端的訪問(wèn)請(qǐng)求經(jīng)過(guò)Web服務(wù)器得到響應(yīng)。客戶(hù)端與臺(tái)區(qū)線損分析平臺(tái)之間同樣設(shè)置防火墻，旨在保障臺(tái)區(qū)線損平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中的信息安全。

2.2 臺(tái)區(qū)線損平臺(tái)技術(shù)路線

臺(tái)區(qū)線損平臺(tái)技術(shù)路線主要包括三部分內(nèi)容：(1) 接入數(shù)據(jù)；(2) 數(shù)據(jù)分析；(3) 數(shù)據(jù)呈現(xiàn)。接入數(shù)據(jù)通過(guò)Java語(yǔ)言編寫(xiě)的Web service程序來(lái)完成，用電信息采集系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái)將獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充，臺(tái)區(qū)線損分析平臺(tái)調(diào)用接口程序，并根據(jù)相關(guān)參數(shù)獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)，然后將之輸送至臺(tái)區(qū)線損分析平臺(tái)。

運(yùn)算服務(wù)器采用Java語(yǔ)言編寫(xiě)分析程序，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器由MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)軟件組成，兩者協(xié)作完成數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器向運(yùn)算服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)，運(yùn)算服務(wù)器對(duì)此數(shù)據(jù)進(jìn)行異常識(shí)別與修復(fù)，之后完成相應(yīng)的線損分析，并將分析結(jié)果傳送至數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器通過(guò)PHP程序把數(shù)據(jù)分析呈現(xiàn)至Web頁(yè)面。

2.3 線損平臺(tái)功能

線損平臺(tái)主要功能，如表1所示。

表1 臺(tái)區(qū)線損平臺(tái)主要功能

3 臺(tái)區(qū)線損分析平臺(tái)的應(yīng)用

3.1 不合格臺(tái)區(qū)線損明細(xì)

2018年7月19日，廣州供電局有限公司各個(gè)供電所不合格臺(tái)區(qū)線損明細(xì)，如表2所示。

不合格臺(tái)區(qū)線損明細(xì)功能篩選臺(tái)區(qū)線損率為負(fù)值以及線損率大于10%的供電所；篩選結(jié)果以表格的形式呈現(xiàn)給電力企業(yè)相關(guān)人員，該功能具有高效、直接與重點(diǎn)突出的優(yōu)點(diǎn)；篩選出迫切需要加強(qiáng)治理的臺(tái)區(qū)，有效地減少電力企業(yè)的電力損失，為其臺(tái)區(qū)線損治理工作提供科學(xué)依據(jù)。

3.2 臺(tái)區(qū)線損合格率分析

2018年7月19日其各個(gè)供電所線損合格率分析結(jié)果，如圖2所示。

由圖2可以發(fā)現(xiàn)，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(gè)地區(qū)的臺(tái)區(qū)線損工作管理存在一些不足，需要進(jìn)一步加強(qiáng)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(shuō)明這兩個(gè)供電所的臺(tái)區(qū)線損管理工作取得良好效果。臺(tái)區(qū)線損合格率分析功能可以清晰、準(zhǔn)確地表明各個(gè)供電所的臺(tái)區(qū)線損管理工作情況，為電力企業(yè)提供了方便。

表2 不合格臺(tái)區(qū)線損明細(xì)

圖2 臺(tái)區(qū)線損合格率分析結(jié)果

3.3 臺(tái)區(qū)線損率歷史曲線

2018年1月至7月，臺(tái)區(qū)線損率歷史曲線,如圖3所示。

圖3 ZL臺(tái)區(qū)與HL臺(tái)區(qū)的線損率歷史曲線

由圖3可以發(fā)現(xiàn)，1月份至7月份ZL臺(tái)區(qū)線損率基本保持平穩(wěn)，但其臺(tái)區(qū)線損率為負(fù)值，表明該臺(tái)區(qū)可能出現(xiàn)存檔錯(cuò)誤的情況，需要相關(guān)工作人員確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)錄入與檔案記錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)是否一致。1月份至4月份HL臺(tái)區(qū)的線損率基本保持平穩(wěn)，4月份至5月份其臺(tái)區(qū)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(yīng)該確定該月份線損率猛增的原因。臺(tái)區(qū)線損率歷史曲線功能記錄臺(tái)區(qū)線損率隨時(shí)間的變化規(guī)律，確定其是否異常，為電力公司的臺(tái)區(qū)線損有效管理、治理提供了依據(jù)。

3.4 臺(tái)區(qū)線損率波動(dòng)分析

2018年1月至7月，各個(gè)臺(tái)區(qū)的線損率波動(dòng)分析,如表3所示。

表3 各臺(tái)區(qū)線損率波動(dòng)分析

由表3可以發(fā)現(xiàn)，大部分臺(tái)區(qū)線損率波動(dòng)平穩(wěn)，變異系數(shù)處于10%以下，而MX1與DJ3臺(tái)區(qū)線損率波動(dòng)相對(duì)較大，變異系數(shù)分別為10.96%與12.13%，以DJ3臺(tái)區(qū)為例，結(jié)合其線損率歷史曲線進(jìn)行研究。DJ3臺(tái)區(qū)線損率的歷史曲線，如圖4所示。

圖4 DJ3臺(tái)區(qū)線損率歷史曲線

由圖4可以發(fā)現(xiàn)，從六月份開(kāi)始，DJ3臺(tái)區(qū)的線損率呈直線上升趨勢(shì)，這是該臺(tái)區(qū)線損率波動(dòng)較大的主要影響因素，供電企業(yè)人員應(yīng)當(dāng)著手排查其線損率激增的主要原因，并進(jìn)行及時(shí)、相應(yīng)的改進(jìn)處理。因此，臺(tái)區(qū)線損率波動(dòng)分析功能能夠及時(shí)觀測(cè)臺(tái)區(qū)線損率異常的臺(tái)區(qū)，為電力企業(yè)工作人員提供直觀的監(jiān)測(cè)與排查，并采取相應(yīng)的改善措施，通過(guò)將臺(tái)區(qū)線損率歷史曲線功能與之相結(jié)合，可以獲取更多有效的信息，為供電企業(yè)管理工作帶來(lái)方便。

3.5 數(shù)據(jù)備份

臺(tái)區(qū)線損分析平臺(tái)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)備份功能，該功能能夠?qū)⒉缓细窬€損明細(xì)分析、線損合格率分析、線損率波動(dòng)分析和線損率歷史變化分析四項(xiàng)功能的分析數(shù)據(jù)以表格的形式進(jìn)行下載備份，若某臺(tái)區(qū)出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，電力企業(yè)管理人員可以參考往年同時(shí)段數(shù)據(jù)，為其后續(xù)分析、改善工作帶來(lái)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(jié)

隨著電力市場(chǎng)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，降低線損率已經(jīng)成為供電企業(yè)降低電能損耗的重點(diǎn)。本文首先對(duì)臺(tái)區(qū)線損基礎(chǔ)相關(guān)理論進(jìn)行闡述，并基于用電信息采集系統(tǒng)建立臺(tái)區(qū)線損分析平臺(tái)，不合格臺(tái)區(qū)線損明細(xì)功能可以篩選臺(tái)區(qū)線損率為負(fù)值以及線損率大于10%的供電所，為供電企業(yè)臺(tái)區(qū)線損專(zhuān)項(xiàng)、重點(diǎn)治理提供方便。臺(tái)區(qū)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(dāng)，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(jìn)一步加強(qiáng)管理。臺(tái)區(qū)線損率波動(dòng)分析功能能夠及時(shí)觀測(cè)臺(tái)區(qū)線損率異常的臺(tái)區(qū)，臺(tái)區(qū)線損率歷史曲線功能記錄臺(tái)區(qū)線損率隨時(shí)間的變化規(guī)律，兩者相結(jié)合能夠更快地獲取有效信息，為供電企業(yè)管理工作提供科學(xué)的依據(jù)，同時(shí)表明該平臺(tái)具有十分重要的可行性與實(shí)際意義。