電纜分支箱線損監(jiān)測裝置的創(chuàng)新與實踐

陳景鴻，邱 帆，蔡文悅，洪澤均，徐志鐸

（國網(wǎng)廈門供電公司，福建 廈門 361000）

0 引 言

準(zhǔn)確合理的配電網(wǎng)線損理論計算是電力部門分析線損構(gòu)成、制定降損措施的有力工具，對促進(jìn)供電企業(yè)降低能耗、內(nèi)部挖潛、提高經(jīng)濟(jì)效益、優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計方案、加強運行管理具有重要意義。公司為深化電網(wǎng)改革，提出10 kV 配電線路一二次融合及深化線損管理，實現(xiàn)10 kV 配電線損線損分壓、分區(qū)、分線、分臺的“四分”同期管理，提高精益化管理水平的要求。

目前，廈門供電公司僅實現(xiàn)了用戶側(cè)的線損監(jiān)測，由于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、參數(shù)多樣性和終端設(shè)備的可靠性，準(zhǔn)確計算配電網(wǎng)理論線損比較困難。同時，缺乏配電網(wǎng)側(cè)實時監(jiān)測線損的工具，也導(dǎo)致異常分析均通過人工修正。據(jù)統(tǒng)計，線損治理在總工作時間的占比達(dá)31.25%。當(dāng)線損出現(xiàn)不合格情況時，只能根據(jù)系統(tǒng)報表收集負(fù)荷電流趨勢圖，采用人工對網(wǎng)絡(luò)接線圖進(jìn)行分析的方法計算，十分耗時耗力。同時，由于終端設(shè)備運行可能存在異常，也會增加人工分析的難度，如何研制一款實時監(jiān)測電纜分支箱的線損裝置成為當(dāng)前亟需解決的問題。

1 電纜分支箱線損監(jiān)測裝置的設(shè)計方法

為方便運維人員隨時隨地掌握配網(wǎng)線路的線損狀況，研制一個電纜分支箱線損監(jiān)測裝置，能夠識別并建立臺變拓?fù)潢P(guān)系，對線損進(jìn)行實時分析，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和傳輸，統(tǒng)籌推進(jìn)，夯實標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)。

1.1 研制一二次融合式電纜分支箱線損監(jiān)測裝置

研制一二次融合式電纜分支箱線損監(jiān)測裝置具有實用性好、檢定方便、安裝工程量較小、成本低的優(yōu)勢，長期使用來看也符合未來電網(wǎng)的智能化、數(shù)字化發(fā)展趨勢。參考文獻(xiàn)[1]線路的線損監(jiān)測模塊，選用合適的采集模塊、計量模塊、通信模塊、顯示模塊，制定符合現(xiàn)場實際選用，方便運維人員操作的分級方案。分級方案選擇如圖1 所示。

圖1 分級方案選擇

（1）采集模塊選擇。采集模塊電流互感器的外徑尺寸和厚度決定了該互感器外觀大小，明顯尺寸越小外觀就越小，相應(yīng)越好安裝，并且采集互感器要有足夠的精度。根據(jù)精度試驗結(jié)果以及外徑尺寸確定3種型式的電流互感器適用性為線圈式>開口式>穿芯式。電流傳感器精度試驗如圖2 所示。

圖2 電流傳感器精度試驗

（2）計量模塊選擇。主控芯片決定了采集終端采集能力的大小，要求主控芯片的資源配置能夠滿足完成數(shù)據(jù)處理和算法實現(xiàn)的要求。線損計量過程中將生成大量數(shù)據(jù)，而主控芯片存儲能力有限，需要另外考慮資源儲存方式。采用文獻(xiàn)[2]計算方法，經(jīng)可研探討后提出方案總體要求為：要求裝置實現(xiàn)監(jiān)控記錄功能，實現(xiàn)線損的實時監(jiān)測和后臺記錄。本地儲存、主站儲存均能滿足采集周期和存儲時間的要求，本地儲存丟失率更低，主站儲存則隨著電壓等級的升高丟失率逐漸升高。在技術(shù)條件下，選擇能夠滿足要求的本地儲存方案。

（3）顯示模塊選擇。發(fā)光二極管（Light-Emitting Diode，LED）的亮度更高，但運行功耗較大。相較于液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD），LED的運行功耗不滿足要求?？紤]裝置運行要求，采用LCD 顯示的方案。

（4）通信模塊選擇。公網(wǎng)通信、載波通信的平均數(shù)據(jù)傳輸延遲均符合要求，但由于公網(wǎng)信號在站房覆蓋不全，造成公網(wǎng)通信信號不佳，且建設(shè)成本更高，參考文獻(xiàn)[3]中無線通信模塊的選擇，最終采用載波通信的方案。

1.2 模擬及組合試驗

由于終端計量裝置可能出現(xiàn)故障，采用文獻(xiàn)[4]中計量低壓線損的方法，并參考文獻(xiàn)[5]中的異常線損種類，計算未被電表計量到的合理設(shè)備的功率總和，計算隨負(fù)荷率變化的線損率以及低壓臺區(qū)的實際負(fù)荷系數(shù)，得到低壓臺區(qū)的合理線損率。通過MATLAB進(jìn)行建模并模擬仿真，如圖3 所示。

圖3 建模仿真

通過模擬實驗發(fā)現(xiàn)，在終端設(shè)備故障率低于7%的情況下，裝置均能實現(xiàn)100%運行成功。在查閱了2020 年廈門島內(nèi)低壓終端設(shè)備的故障率發(fā)現(xiàn)，統(tǒng)計周期內(nèi)的最高值為3%。因此認(rèn)為在現(xiàn)階段正常工況運行下，安裝電纜分支箱線損監(jiān)測裝置能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)定的目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，對電纜分支箱線損監(jiān)測裝置各模塊進(jìn)行組合，并進(jìn)行了性能測試，電纜分支箱線損監(jiān)測裝置可長時間保持在高性能、零失誤狀態(tài)，測試成功率100%，實現(xiàn)目標(biāo)要求。系統(tǒng)性能指標(biāo)統(tǒng)計如表1 所示。

表1 系統(tǒng)性能指標(biāo)統(tǒng)計表

1.3 效果檢查

在裝置試用期的7—11 月間檢查目標(biāo)值“電纜分支箱線損監(jiān)測裝置運行故障率≤±10%”完成情況。經(jīng)過現(xiàn)場巡視核實和后臺數(shù)據(jù)對比驗證，電纜分支箱線損監(jiān)測裝置運行期間未發(fā)生故障，故障率為0%。在成本節(jié)約方面，研制出電纜分支箱線損監(jiān)測裝置之前：每日線損處理任務(wù)中每個片區(qū)需2 人專門負(fù)責(zé)，共需8 人進(jìn)行現(xiàn)場值守工作。人工費40 元/h，平均工作時長為2.5 h，總計費用為A=8×40 元/h×2.5 h=800 元

研制出電纜分支箱線損監(jiān)測裝置之后：因為可遠(yuǎn)程實時監(jiān)控線損狀態(tài)，每日線損處理可減少到2 人專門負(fù)責(zé)。人工費40 元/h，平均工作時長為1 h，總計費用為B=2×40 元/h×1 h=80 元，因此每日線損計量工作可節(jié)約成本為A-B=720 元。同時，采購各類模塊部件等成本共計4 360 元。經(jīng)濟(jì)效益結(jié)果檢查如表2 所示。

表2 經(jīng)濟(jì)效益結(jié)果檢查

2020 年10 月—2020 年12 月底的裝置試運行期間共計進(jìn)行各類保供電任務(wù)25 次，出動車輛42 臺次，節(jié)約成本17 240 元，電纜分支箱線損監(jiān)測裝置在經(jīng)濟(jì)效益上實現(xiàn)了電力企業(yè)“提質(zhì)增效”的目標(biāo)。同時，研制該裝置大幅提高運維人員的效率，在現(xiàn)有的人員配備條件下，能夠滿足更多的運維任務(wù)需求，保障居民安全可靠用電，提高廈門島內(nèi)供電可靠性。

1.4 制定運維規(guī)程

運維方面，制定《一二次融合式電纜分支箱線損監(jiān)測裝置使用規(guī)程》，針對安裝位置困難、技術(shù)手段單一、運維主體結(jié)構(gòu)性缺員等問題，有針對性制定防控意見、管理標(biāo)準(zhǔn)，強化政企聯(lián)動及績效獎懲力度。同時，為深化和鞏固本次QC 成果，QC 小組成員邀請部門主任和專業(yè)專責(zé)，對電纜分支箱線損監(jiān)測裝置工作流程進(jìn)行了分析總結(jié)，將新技術(shù)推廣展開，制作標(biāo)準(zhǔn)化文件，并及時進(jìn)行歸檔。

1.5 強化安裝環(huán)境整治體系

安裝環(huán)境整治提升方面，推進(jìn)電纜分支箱線損裝置安裝規(guī)范化整治，明確新建標(biāo)準(zhǔn)，制定《新型智能開關(guān)運維標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書》，推進(jìn)電纜分支箱線損監(jiān)測裝置規(guī)范化運維使用，明確新建標(biāo)準(zhǔn)。推動與安裝小區(qū)位置共建管理，形成政府、電力公司、物業(yè)三方協(xié)同合力聯(lián)動，資源共享、信息交互。

1.6 推進(jìn)狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)用

狀態(tài)監(jiān)測方面，制定《關(guān)于一二次融合式電纜分支箱線損監(jiān)測裝置使用工作意見》，深化豎井智能運維管控平臺的監(jiān)測應(yīng)用，健全狀態(tài)參數(shù)采集流程，運維人員通過手機或掌上電腦（Personal Digital Assistant，PDA）等移動終端的全球定位系統(tǒng)（Global Position System，GPS）定位和編碼識別功能，精準(zhǔn)定位巡視地點，全面掌控設(shè)備運行水平。

1.7 優(yōu)化資源管理配置

資源管理方面，搭建電纜分支箱線損監(jiān)測智能平臺運維管控系統(tǒng)，制定《關(guān)于一二次融合式電纜分支箱線損監(jiān)測裝置運維管控系統(tǒng)應(yīng)用及管理工作意見》，平臺統(tǒng)籌管理豎井臺賬信息、運維采集數(shù)據(jù)、人員隊伍配置，建立高效的業(yè)務(wù)協(xié)同機制，構(gòu)建豎井設(shè)備壽命全周期管控。

1.8 建立健全施工管控體系

建立一二次融合式電纜分支箱線損監(jiān)測安裝管控制度體系，發(fā)揮業(yè)主、施工、監(jiān)理項目部作用，強化作業(yè)現(xiàn)場質(zhì)量及安全管控，提升作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化管理水平；強化運維人員設(shè)備主人責(zé)任意識，關(guān)鍵節(jié)點主動旁站監(jiān)督；建立技術(shù)組專家巡檢制度，對工程建設(shè)現(xiàn)場開展巡查抽檢；完善技術(shù)監(jiān)督網(wǎng)，開展設(shè)備質(zhì)量、施工質(zhì)量全過程監(jiān)督；強化抽檢、監(jiān)督結(jié)果的評價應(yīng)用。建立施工作業(yè)準(zhǔn)入機制，實行計分掛牌制度，健全考核機制，強化關(guān)鍵節(jié)點施工質(zhì)量把關(guān)，提高施工過程的智能管控水平

1.9 強化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督

推進(jìn)供應(yīng)商產(chǎn)品質(zhì)量抽檢，拓展檢測能力、檢測項目、檢測范圍；強化設(shè)備評價機制，加強質(zhì)量監(jiān)督成果、招標(biāo)采購和供應(yīng)商關(guān)系管理的聯(lián)動；推動技術(shù)監(jiān)督體系建設(shè)及運作。

1.10 技術(shù)創(chuàng)新，深化應(yīng)用，推動設(shè)備升級

從安全防護(hù)和智能運維角度出發(fā)，探索防護(hù)運維新技術(shù)：融合應(yīng)用防水、防火及防小動物技術(shù)，夯實防護(hù)工程基礎(chǔ)建設(shè)，降低一二次融合式電纜分支箱故障概率，提高一二次融合式電纜分支箱運行環(huán)境的安全性；監(jiān)測箱內(nèi)線路健康狀況，健全豎井臺賬數(shù)據(jù)庫，并以此為基礎(chǔ)搭建運維管控平臺，建立差異維護(hù)、定點簽到、記錄回傳、臺賬共享、統(tǒng)一管控的運維新模式，提升運維作業(yè)智能水平。

2 結(jié) 論

一二次融合式電纜分支箱的創(chuàng)新為堅強可靠的電網(wǎng)建設(shè)提供技術(shù)支撐，提質(zhì)增效，提升供電企業(yè)形象，提高優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平，為創(chuàng)世界一流城市配電網(wǎng)打下堅實的基礎(chǔ)。