電網同期線損檢測系統的設計與實現路徑

唐賡

摘 要：目前應用的線損檢測系統功能還不夠完善，工作側重點在統計方便、分析方面能力相對薄弱，在管理模式上也無法做到統一，存在一定的差異性。在通過詳細的數據和需求分析后，提出了電網同期線損檢測系統設計的新方案，對其軟、硬件的組成模塊和基本運行原理、主要工作內容進行具體闡述，對通過仿真測試驗證該系統是否具有可實現性。實驗結果表明：實際電量損耗和線損率都可以控制在標準范圍之內，通過實驗數據證明該線損檢測系統具備有效性和實用性。

關鍵詞：電網;同期線損;檢測系統;仿真實驗

中圖分類號：TN80 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2022）05-0170-04

Design and implementation path of synchronous line loss detection system in power grid

Abstract： The functions of the currently applied line damage detection system are not perfect. The focus of the work is on the convenience of statistics， while the analysis ability is relatively weak， and the management mode cannot be unified， with certain differences exist. After passing detailed data and demand analysis， a new plan for the design of the power grid synchronization line loss detection system was proposed. The software and hardware components， basic operating principles， and main work content were specifically explained. The simulation test verified whether the system is realizable. The experimental results show that the actual power loss and line loss rate can be controlled within the standard range. The experimental data proves the effectiveness and practicability of the line loss detection system.

Key words： power grid;synchronous line loss;detection system;simulation experiment

伴隨著智能電表的推廣和使用，用電信息系統也到了完善，無論是在完整性或時效性方面都有了很大的提升，相應的線損檢測系統也越來越完善。近年來，我國各省市都著手于計量關口改造，構建集抄系統，使現有的線損檢測系統具備基礎管理功能，但是通過實際使用情況來看，多數檢測系統存在著功能片面，分析能力薄弱的現象，且各區域和單位之間的管理模式無法做到統一，差異性較大。由于缺乏引導性和規范性，多數單位還處于獨立摸索階段，嚴重影響線損管理的進步和完善。運用現有的線損管理系統對10 kV及以下配電網進行管理，受管理能力的影響，線損波動較大，影響電網平穩運行，因此構建全新的線損檢測系統擁有很強的工程價值和實用性。為了解決先前提到的管理問題，本文提出全新的線損檢測系統的設計方案，并通過工程測試證明該系統具備實際應用效果[1-2]。

1 電網同期線損概述

線損指的是電能在電網傳輸過程中產生的損耗，換句話來講，線損是有功、無功電能以及電能損耗的相加總和。電網產生線損的主要原因有2方面。一方面是電能在運輸過程中產生的損耗，發電企業向電力用戶傳送電能時，需要以電網為傳播媒介，但是電網中設有線性變電原件，且數量眾多，會產生阻抗、電抗，電能在通過線性變電原件時受阻抗、電抗的影響，會發生電能損失，這是引起線損的主要原因;另一方面是電能在傳送過程中還會發生電磁轉換，轉換過程中也勢必會造成電能損失，也是造成線損的主要原因。除了這2點主要原因，電力設備漏電、計量設備測量不精準和管理制度不完善都會造成電量損耗。由于電能是我們應用的最為頻繁的能源之一，產生的線損會對電能經濟效益造成影響，因此需要在線損檢測方面投入足夠的關注度，通過創建完善的系統來降低這方面的損耗。

（1）統計線損電量。由于電能表計量不準確產生的線損。該線損數值指的是原始供電量和實際售電量之間的差值，我們將其稱之為統計線損，統計線損又包含技術線損、管理線損2方面[3-4];

（2）技術線損。電能運輸時，通過線性變電原件收阻抗、電抗影響，產生的電能損失，也可稱之為理論線損。技術線損可以通過計算得到精確的數值，還可以借助相應的技術措施來起到降損的效果，也就是說技術線損是可以被控制和減少的;

（3）管理線損。電力設備陳舊、老化，運行過程時容易發生故障而產生的電能損失。例如計量表計算誤差較大，電力設備絕緣能力弱而引發漏電等，都是造成管理線損的直接原因。管理人員可以通過定期組織電力巡查、進行設備維修等方式來起到降低管理線損的目的。

近年來我國提倡節能減排，低碳環保的發展理念，因此控制電網同期線損，不僅貼合當下的發展理念，還能提高經濟效益，具有多方面的運行優勢。若想將線損控制在理想數值，就必須對電網進行的線損監測，將降低線損作為電網管理的重要內容，通過數字化的手段對其進行全面監測和管理，并通過不斷完善最終實現智能管理[5]。

2 線損監測系統具體架構設計

為了更好的解決現階段線損管理所存在的多種問題，應該盡快的將管理過程中需要應用到的管理手段、所用技術進行統一規范，將線損統計分析作為核心功能，輔助同期、理論計算，從多方面對線損進行檢測，將設備運行狀態、最大負荷數值和各項基礎數據掌握清楚，以此來實現管理精益化和實時化[6]。

2.1 系統功能實現

于電力系統中應用線損檢測系統，可以對電網線損量和造成線損的原因進行全面監測和分析，對電網運行進行實時監測和管理，并將數據進行保存，方便為同期降損提供參考數據。按照邏輯功能劃分可分為4個層面，分別為數據收集模塊、信息傳送模塊、數據處理模塊和業務應用模塊，系統會配備調用接口，供客戶端使用，方便用戶與系統傳輸數據。

（1）數據收集模塊。主要構成部分是終端設備，主要工作內容是對檢測數據進行現場收集和存儲。采集工作完成后，通過初步篩選，判斷數據是否具有完整性，需要將無效和錯誤的數據剔除出去，將有效數據分離出來，儲存到中間數據庫，方便后期使用。該系統運用的是定時模式，可定期對數據進行自動收集和讀取。與此同時，該系統還設有電量補采功能和信息預處理功能，有助于判斷數據是否具有完整性和連續性。除了上述的常用功能，還配備了異常報警功能，對電流、電壓和電表進行在線實時檢測，可以及時捕捉異常信號，對管轄區的電網進行動態監控，在線損突變時可以及時報警;

（2）信息傳送模塊。作為系統與服務主站之間的連接通道，為二者之間的信息傳輸提供穩定通道，該系統中的信息傳送模塊運用的是GPRS公網和230M無線網，為信息提供更加穩定的傳輸環境;

（3）數據處理模塊，信息完成篩選后，對其進行管理，還可將零散數據進行分類歸納，以統計報表的形成展現出來，使其更具直觀性，方便對比。后期工作人員在使用時，參數數值、設備型號等內容一目了然，便于技術人員進行查詢和維護。其中的線損管理功能還可按不同時段對數據進行分析，時段可按月度、季度和年度來劃分。另外，該系統還可對采集回的數據進行分類整理，規范且準確的數據可以為電力企業的線損管理和日常營銷提供參考依據，有助于公司管理層做出正確的運行決策[7-8]。

2.2 總體架構設計

為了確保使用功能全面和對系統進行實時監測的需求，在線損監測系統的總體架構設計方面需要更加嚴謹，經過反復研究和實驗，將其組成部分劃分為4個層面，分別為后臺服務基站、通信板塊、信息存儲板塊和用戶終端。為了方便不同系統之間進行信息傳遞，該系統運用了Service-Oriented Architecture架構設計，通過Enerprise Service Bus服務總線完成與外部系統的信息交互工作。其具體框架構成如圖1所示。

由圖1可知，各模塊之間聯系緊密，即可獨立運行還能協調工作，分布式架構更具實際運行效果，對各類數據進行統一管理[9-10]。并根據用戶的實際需要將多個模塊整合在同一臺工作站中，方便用戶使用。運用GPRS專網和230 M專網對客戶進行通信測試服務，運用自身帶有的測算力對各層級設備進行聯調測試，應用于單體或系統之中都可以，在需要時還可以完成上下行數的數據傳輸及交換工作。該線損監測系統在運行時主要借助Enerprise Service Bus總線將所獲取的電能表數據和線損統計量等內容由服務終端傳送至主站端線。對信息進行基本處理后，將所得結果回傳至監測系統。該線損監測系統的框架擁有良好的兼容性和靈活性，在使用時可以根據使用者的實際需求或突發情況調整服務模塊、內容和目標，更改時不影響其他模塊的工作狀態，系統可對多平臺進行異構服務，調用時更加靈活[11]。

2.3 軟件架構設計方案

在創建線損監測系統軟件框架時，使用的是Visual C++技術，其具體框架如圖2所示。

由圖2可知，線損分析模塊主要由4部分構成，4個模塊協同合作，最終實現對線損全面監測的目的。為了更好的掌握電網中線性變電元件的耗損情況，需要將電網設備原有參數和實際負荷參數結合起來進行深度計算，并根據電力運輸線路中不同分段的節點線損數量，判斷出電網中的傳送能力較為薄弱的線路或節點，以便對電網進行更具針對性的局部維護和監管，起到更好的降損效果[12]。該系統中采用的計算方法主要有3種，分別為電量法、電流法和潮流法，除了應用先進的計算方法，還需要結合工作人員提供的基礎數據，才能獲得更加準確的計算結果。

此外，為了使用者可以快速的獲取線損信息和比對結果，該系統中還特別添加了數據庫表模塊對所得結果進行存儲，方便用戶調取和使用。當用戶輸入指定口令查詢線損情況時，后臺會直接調取相關記錄并進行展示，可以大幅度減少操作和等待時間，其具體流程如圖3所示。

3 仿真實驗和線損管理建議

3.1 仿真實驗

為了檢測該線損監測系統是否具備可實施性，我們對其進行了仿真測試，將電路中的負荷節點數量設為18個，數值為10 kV，并且將各級配變容量和長度數值都做了明確的規定[13-14]。將原有的線損監測系統和本文提到的進行數據對比，并將其同期結果通過表格的形式展示出來，具體情況如表1所示。

由表1可知，無論是在實際線損率和監測線損率上，本文所提到的系統相較于傳統檢測系統在數據上都更具優勢，計算結果與預定數值更加接近，通過仿真實驗證明該系統具備有效性和實用性。

3.2 線損管理發展建議

（1）規范業務管理，與電網檢測中應用同期線損監測系統，有助于提升各部門之間的協同性，可應用于關口計量和檔案管理等多個層面之中，可以實現跨專業操作，使工作更具時效性和協調性，提升電力企業的工作效率，構建增加完善的工作體系;

（2）提升應用水平，應用線損監測系統，可以使監測數據更具準確性和時效性，為用戶提供更具參考價值的整合數據。還可將用戶檔案和用電信息趨于統一，進而提升電力系統整體的數據質量，最終達到提升系統應用水平的目的;

（3）加強線損精益化管理，對多電路線損數據進行同期管理，從線損數據和波動中我們就可以直觀的判斷出該電力單位或該承包線段的管控、降損能力，進行深入分析后還可判斷出其在生產經營中面臨的具體問題，實現從“單純控制指標數值”到“真正控制降損”的轉變，將工作落到實處，充分調動各電力企業和基層員工的節能損耗的意識，發揮自身的創新性和主觀能動性，切實提升線損管控水平[15];

（4）提高經濟效益，與實際管理中應用線損檢測系統，可以大幅度減少統計人員的日常工作量，用智能代替人工，更具效率和準確性。另外，應用該監測系統，還能檢測出易損、重損單元，及時發現用戶的竊電行為和計量裝置運行異常等行為，減少不必要的設備損耗，從多個方面為電力公司減少經濟損失，經濟效益，確保電力企業可以穩定健康的運行;

（5）挖掘數據價值，應用線損監測系統后，可為企業和工作人員提供實時采集數據，為企業經營提供準確可靠的經營指標，嚴格把控審計風險。對購電、售電和損耗的各項數據進行深度分析，為企業決策者提供更好的參考參數。國家通過調查同期線損情況，還可以深入掌握電網損耗情況，對不同的地區和電力單位推行不同的管控政策，加強成本管理，爭取出更好地電價政策，為廣大用電用戶直接購電提供有力支撐。還可將各行業的用電信息情況進行整合，將具體用電量和經濟社會指標聯系起來，為政府提供宏觀經濟決策，對于經濟架構的調整和綠色節能減排提供輔助參考資料[16]。

4 結語

伴隨著電網的深度發展，用電客戶的需求也在不斷提升，電網電能質量管理也成為電力企業需要著重加強的工作內容，而線損檢測系統作為其中重要的一方面，更是需要投入足夠的關注度對其進行發展。本文基于此種情況設計了一套電網同期線損監測系統，從硬件和軟件方面入手，從計算方法、系統模型和架構等多個方面進行設計和闡述，以此來堅實線損管理基礎，消除噪聲數據，提升計算準確率，為使用者提供更具準確性的源頭數據。并創建相應的異常內控體制，大幅度縮短處理異常狀態的時間。最后為了驗證該線損監測系統具備有效性和可應用性，制定了仿真實驗的實驗背景和各項數據參數，與此種情況下進行了測試，并根據實際測試結果給出了適當地發展建議，方便今后其更好地為電力系統服務。

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收稿日期：2021-03-03;修回日期：2022-04-27

作者簡介：唐? ? 賡（1981-），男，碩士，研究方向：供用電技術及自動控制。