基于自動拓撲和線損計算的低壓臺區線損測試系統設計

劉羽 秦立明 毛以平 王海玲

關鍵詞：拓撲;線損;主站;手機;APP

線損合格率是供電企業一項最為重要的經濟技術指標，其管理水平的高低，不但是供電企業電網經營能力和綜合管理能力的集中體現，而且也直接影響著供電企業的經濟效益。

引起低壓臺區線損異常的原因繁多，如公變計量終端不準確、互感器變比錯誤或者設置不合理、用戶計量不準確、用戶計量點與公變對應關系錯誤、遺漏用戶計量點、非正常漏電/用電等因素等都可能導致線損率過高。傳統的排查方法可以解決大部分公變關系錯誤問題，然而該問題只是諸多線損問題中的一小部分，一些疑難臺區則需要通過大量的終端數據收集、互感器測試精度測試、表計數據收集、表計精度測試等驗證分析才能解決問題，然而這部分工作，目前仍依賴人工及簡單的設備輔助解決，收效甚微。如何將線損排查從人工排查深化到系統排查，從簡單問題處理提升到疑難問題處理，是供電企業迫在眉睫和勢在必行的措施，因此，對疑難臺區線損排查的研究分析與設備開發具有實質性意義。

1疑難臺區線損排查分析

一般在線損排查過程中無法通過經驗判斷和分析問題的可以被稱為疑難臺區。如計量終端誤差、CT誤差、用戶表計誤差、線路非正常漏電、隱蔽性表前用電等，需要對臺區進行拓撲、分層監測、計算，最終定位線損問題點，分析方法如下圖1。如上圖分析：

1.1臺區總表、淺析T及線路線損排查

根據線損排查分析思路，需要增加能夠在出線端、分支線路端等采集電量的設備，便于對比總表電量及設備監測區域內用戶的表計電量，判斷線損位置。然而低壓臺區線路關系復雜，往往存在分支下還有分支、分支通過地埋走線肉眼不能分辨關系等的情況，因此單純的加入線路端采集設備還不能直接、快速的判斷線損。為了解決這一問題，還需要在新加入的采集設備上增加拓撲關系識別功能，用于識別不確定的分支線路及用戶，并繪制臺區拓撲圖，根據拓撲關系再融入自動線損計算功能，實現快速、直接、清晰的線損排查，從而免除人為判斷歸屬、人為計算線損的煩瑣工作。

2自動拓撲和線損計算的低壓臺區線損測試系統結構組成

自動拓撲和線損計算的低壓臺區線損測試系統，設計初衷在于自動繪制臺區拓撲圖、分層計算，快速定位臺區線損點，大幅減少人為勞動的工作量。系統由管理終端、拓撲終端、表箱終端、系統主站及移動終端組成，如圖2所示。

（1）管理終端：如圖3所示，安裝在臺區變壓器配電箱內，通過MCU控制各個模塊工作。電壓互感器和電流互感器對臺區總電量進行交采;載波通信模塊與拓撲終端和表箱終端進行數據通信，接收交采電量數據，下發拓撲識別指令;拓撲識別模塊識別與拓撲終端和表箱終端的拓撲關系;無線通信模塊與系統主站進行通信，上傳各終端的交采電量數據和臺區拓撲關系。

（2）拓撲終端：如圖4所示，安裝在分支箱進線或分支線前端，通過MCU控制各個模塊工作。電壓互感器和電流互感器對分支線電量進行交采;自動拓撲模塊向電力線注入拓撲識別信號，并識別下級拓撲終端和表箱終端的拓撲關系;載波通信模塊接收拓撲識別指令，上傳交采的電量數據和本機拓撲關系至集中器。

（3）表箱終端：如圖5所示，安裝在集表箱前端，通過MCU控制各個模塊工作。電壓互感器和電流互感器對集表箱總電量進行交采;自動拓撲模塊向電力線注入拓撲識別信號;R485通信模塊抄讀下屬用戶電表信息，自動生成用戶級拓撲;載波通信模塊接收拓撲識別指令，上傳交采的電量數據和本機拓撲關系至集中器。

（4）系統主站：根據管理終端上傳的臺區拓撲關系繪制臺區拓撲圖。同時將管理終端上傳的包含拓撲終端和表箱終端的交采電量數據，與云平臺下載的臺區表計電量數據對比，根據臺區拓撲關系圖進行分層計算定位線損點，并將線損位置顯示在拓撲關系圖中。系統主站作為臺區線損排查的電腦端監測界面，同時還可以與移動終端APP建立同步監測。

（5）移動終端APP：與系統主站進行數據通信，實現臺區線損排查的遠程同步監測，同時作為線損排查工作的現場作業工具。

3實現原理

3.1自動拓撲原理

如圖2所示，分別將管理終端掛裝在臺區變壓器配電箱的總出線上、拓撲終端掛裝在各個分支箱或分支線節點上、表箱終端掛裝在各個集表箱的各節點上R485與用戶電表相連，通過移動終端APP將這些終端捆綁至同一臺區，便于以臺區為單位進行拓撲圖繪制、線損計算和查看。

終端捆綁完成后，管理終端通過電壓采集器自動將拓撲識別指令注入電力線上，處于下級的拓撲終端和表箱終端通過載波通信接收到拓撲識別指令后，依次通過各自的電壓采集器向電力線注入拓撲識別信號。臺區內的管理終端、拓撲終端和表箱終端，分別通過各自的電流互感器識別表箱終端和拓撲終端注入的拓撲識別信號的潮流方向，為同一潮流方向的終端確定為正確的上下級關系，識別級為上級，發送級為下級。

如圖6所示，表箱終端3.1在接收到管理終端發出的拓撲識別指令后，向電力線注入拓撲識別信號，此時上級終端中只有拓撲終端2.1與管理終端1接收到的拓撲識別信號的潮流方向與表箱終端3.1的是一致的（圖7中箭頭所示方向），其余終端收到的信號潮流方向則為反向，方向一致的判斷為上下級拓撲關系，識別級為上級，發送級為下級，因此本次識別的拓撲關系為表箱終端3.1的上級是拓撲終端2.1和管理終端1。同理當拓撲終端2.1發送拓撲識別信號后，只有管理終端1識別的潮流方向與拓撲終端2.1的是一致的，因此識別拓撲終端2.1為管理終端1的下級。最終判斷表箱終端3.1的正確上級關系為：表箱終端3.1-拓撲終端

2.1-管理終端1。

以此類推當所有終端都注入拓撲識別信號后，在管理終端形成完整的臺區拓撲關系圖。用戶級拓撲可通過表箱終端485連接的電表進行電表信息識別，或通過移動終端APP將用戶電表捆綁至上級表箱終端，形成用戶級拓撲。

3.2線損自動計算方法

如圖6所示，該臺區掛裝有管理終端1，拓撲終端2.1、2.2，表箱終端3.1、3.2、3.3、3.4，通過自動拓撲功能已形成拓撲關系圖。測試一天后，將以上掛裝終端的交采電量和臺區總表及所有用戶的表計電量，進行同時間比對。假設用戶n.m為光伏表用戶，電量信息如下表1。

線損率在1%以內判定線損正常，反之則判定對應集表箱線損異常。

4應用實例

為了驗證本裝置的有效性，對某臺區進行測試，該區長期線損率7%～10%，設備及測試接線如圖7所示。測試結果如表2所示。本設備極大地提高了低壓臺區線損排查的效率，解決了疑難臺區的線損排查難的問題，提升了線損指標。

5結語

隨著供電企業的不斷深入的精細化管理需要，低壓臺區線損管理工作更是體現各個基層單位管理水平的重要指標。但是很多基層單位還在使用傳統方法治理線損，全憑經驗和運氣，僅靠一些簡單設備排查，工作量大、效率低下，基本只能治理簡單的戶變關系錯誤或是簡易的表前用電引起的線損問題。在面對表計誤差、CT故障/CT配置不合理、隱蔽性表前用電、漏電、異常電流接入等疑難問題時，往往措手不及。自動拓撲和線損計算的低壓臺區線損測試系統的開發應用，可以繪制低壓臺區“變一線一戶”拓撲關系圖，自動分層計算線損，在拓撲圖中顯示線損位置，快速排查低壓臺區疑難線損問題。從實際應用角度出發，解決了目前線損排查工作量大、線損原因復雜、判斷困難等問題。