基于智能電表數據的配網線損精準分析與降損策略研究

【關鍵詞】配電網線損；智能電表；負荷均衡；實時監測；技術降損

引言

隨著智能電網建設的不斷推進，對線損監測控制的要求更加嚴苛，傳統人工巡檢與靜態分析方式，無法應對復雜運行變化及分布式能源接入的挑戰。構建基于智能電表數據技術體系，開展配電網線損多維度分析，提出實用降損策略，能提升電能利用率與供電質量。配電網線損關乎供電效率和能源利用，傳統分析治理手段實時性差、精度低，無法滿足精細化管理。以智能電表數據構建線損監測體系，結合線路結構優化、電壓等級提升等多種措施，形成多維協同降損路徑，優化巡檢和故障預警，實現線損全流程閉環，保障配電網穩定經濟運行。

一、線損成因與影響剖析

（一）配電網線損的構成類型

配電網線損包含電阻、磁性、絕緣及雜散損耗。電阻損耗是基礎部分，導線傳輸電能時，載流導體歐姆電阻與電流產生熱效應，造成有功電能損耗。磁性損耗來自系統鐵磁性元件，其磁通交變時磁滯和渦流效應會引發能量不可逆損失[1]。絕緣損耗與配電設備絕緣介質的介質損耗因數相關，電能在長期電場作用下經絕緣層泄漏而損失。雜散損耗由接觸電阻、感應涌流等現象引發，雖非系統運行主要因素，但其累積效應不可忽視。

（二）線損對電力系統運行的影響

線損持續存在使部分輸電線路高負載運行，加劇線路熱效應與導體溫升，縮短電氣設備壽命并提高故障概率，線損導致電壓降幅增大，使遠端用戶端電壓偏離額定范圍，破壞電能質量穩定性。線路實際負荷與預測負荷偏差需頻繁調整調度方案，增加系統運行不確定性與復雜度。長期運行中，線損會造成配電系統容量配置冗余或不足，降低整體資源利用率，增加電力網絡局部瓶頸，影響配網靈活性和擴展性。

二、智能電表數據支撐下的線損評估方法

（一）常用線損評估指標體系

線損率體現電能從系統輸入端至用戶端的損耗比例，衡量輸入輸出相對差異，反映系統整體能量利用效率。線損量以實際計量數據為依據，在特定周期計算輸電配電環節的電能損失，作為絕對值指標可量化能源流失規模。線路負荷率衡量線路實際運行功率與額定承載能力的關系，表征運行負荷強度，且與線損程度顯著相關。

三類指標在評估中相互補充，從比例性、總量性與結構性多角度揭示配電網線損特征。在線損分析過程中，結合各節點電壓、電流、功率因數數據，可利用電功率公式計算各節點的有功功率，對比各級節點間的功率變化差值，進一步推算損耗量，并定位中間損耗突出的區域節點，從而實現更為細化、準確的線損評估。

（二）智能電表數據在評估中的優勢與作用

智能電表采集的全量數據可構建多時間尺度電能計量序列，為饋線、支路及末端用戶電量流動提供高精度動態追蹤依據[2]。線損評估中，系統基于智能電表數據實現各區域節點電量統計，完成電能進出量精確分區核算，支持跨時段動態對比分析。結合配電網實際拓撲結構與采集時間戳，系統還原變電站至用戶端完整供電路徑，對電壓、電流數據逐節點匹配計算，精確識別線損集中區段與波動時間點。智能電表輔助建立時序數據模型，對配電線路不同運行狀態下的損耗變化規律建模分析，提升突變性損耗或局部異常的識別能力。經過電能數據持續積累與挖掘，實現配電系統損耗特性長期監測與趨勢判斷，增強動態負荷環境下線損感知能力與運維響應效率。

三、多維協同的降損技術路徑

（一）線路結構優化與設備升級

在線路路徑規劃中，需對現有配電拓撲結構展開全網復核，結合地理信息系統與電能流分析結果，重新評估饋線長度、分支數量及分段開關布局，消除冗余并壓縮主干線路距離[3]。針對路徑存在反復回轉、繞行或多級串接的線路段，調整連接方式，以放射狀或環網結構替代串聯模式，降低累積阻抗。通過網絡重構實現開關狀態最優組合，讓功率潮流分布更合理，最大程度減小主干線路和分支電流負載，進而降低電阻性損耗。

在設備升級環節，需重點對負載密集區域及長距離輸電線路中的高損耗導體進行替換。將原有常規導體換用低電阻率材料，并根據負載密度選取截面更大的導線規格，以此降低單位長度電阻。變壓器更新方面，需將老舊型號替換為低損耗型產品，其鐵芯材料須具備高導磁率和低磁滯損耗特性，同時改進冷卻方式，從油浸自然冷卻向強迫油循環風冷等模式轉變，以提升運行效率。饋線保護裝置、分段開關及故障指示器應采用具備自診斷與遠程通信功能的智能設備，通過與調度系統聯動實現狀態監測、局部隔離與快速切換，增強運行靈活性，減少由局部故障擴展引發的異常損耗。針對饋線負載不均的區域，增設補償裝置以平衡電壓與無功，提高功率因數，降低視在功率需求，進而減輕線路負擔。

針對電纜敷設方式，需從敷設路徑熱環境入手優化結構布置，規避交叉熱干擾，讓導線在低溫狀態運行，以降低電阻性熱耗。在負荷集中的末端，通過設置分布式開關站提升電壓支撐能力，縮短末端饋電距離，減少因遠端電壓降導致的附加損耗。

（二）電壓等級提升與材料替代

實施電壓等級提升要先展開配電設備耐壓校驗與負載適配分析，現有10 kV等級主干線路中，負載容量增長明顯區域，需更換中壓開關設備、調整母線結構并增加變壓器容量，以此提升至20 kV或更高等級。線纜更換時需選用高絕緣等級材料，同時確保導體耐熱性能滿足柔性敷設要求，配套電纜終端、分接盒、套管等附件需同步升級，從而保障整個系統電氣強度一致與運行可靠。操作中應重點關注設備參數匹配性，避免因部件性能差異影響升級效果，通過合理規劃施工流程與技術選型，實現電壓等級提升后系統穩定性與供電能力的雙重優化，確保各環節改造工作有序銜接，達到預期的電力傳輸效率提升目標。

材料替代中，導體材料選擇需要以低電阻率、高載流密度為核心標準。鋁合金材料雖具重量與成本優勢，但節點連接方式和接觸電阻控制技術需改進，通過防氧化涂層與壓接結構降低接觸損耗。絕緣層材料替換應選用耐電暈、高耐溫且阻燃性強的聚合物復合絕緣材料，中間連接段采用熔接、熱縮及注膠多重封裝手段，以減少潮濕或氧化引發的泄漏電流。變電站主變和中壓環網柜內部可采用納米晶磁性材料制造的鐵芯器件，以降低空載損耗與負載損耗。實際應用中需綜合考量材料性能匹配度，針對不同部件特性優化替代方案，在確保電氣性能的同時兼顧經濟性與可靠性，通過技術創新與工藝改進提升整體系統的穩定性和高效性。

為確保電壓等級提升與新材料替代后系統穩定，需對全網開展靜態及動態潮流仿真，仿真內容包含電壓穩定性分析、短路電流分析、斷電恢復時間估算等模塊。同時需針對新材料熱穩定性、機械強度與環境老化特性進行試驗驗證，構建全生命周期運行評估模型，以此保障系統在升級改造后的可靠運行與性能優化。

四、智能化手段提升負荷調控能力

（一）基于數據的負荷均衡策略

依托智能電表系統采集的各節點歷史負荷數據，構建涵蓋電流、電壓、有功功率、無功功率的完整時間序列數據集，經數據清洗與特征提取形成高維負荷畫像[4]。運用負荷聚類算法將用電特性分類，依據用電時間、功率曲線及相位配置，明確各類負荷對線路容量的影響程度。

負荷調控策略制定時，可根據負荷實時分布，利用三相負載不平衡識別模型動態評估三相線路電流不對稱度，確定偏重相負載區段，結合電纜布設與臺區結構設計重構方案。調控采用相間調相方式，將高負荷相部分用戶切換至低負荷相，實現相間電流平衡，執行前需校驗配變容量、評估線路斷面承載能力，防止調整引發新過載。對可調節點多的區域，用分布式控制器本地快速響應負荷調度命令，規避遠程調度通信延時。

需設定負荷調控最小變動閾值與調節周期，避免頻繁切換造成電壓波動，針對具有時間規律性的用電負荷，借助負荷預測算法構建日內負荷變化模型，將預測值與實時采集值對比，當偏離超設定范圍時觸發調控機制。系統需接入主站平臺，對負荷均衡調整過程中的歷史數據與最終結果進行閉環評估，持續優化策略參數，以提升均衡效果的穩定性與精度。

（二）實時監測下的運行優化機制

系統需布設兼具高頻測量與通信能力的采集終端，接入各級節點電流、電壓、頻率、功率因數等參數，實現對饋線、臺區及末端負荷的連續狀態跟蹤，采集數據通過無線或光纖網絡上傳至配電自動化主站，經數據同步與濾波處理后輸入運行優化模塊。運行優化時，運用潮流分析算法實時計算網絡各支路功率流向，依據當前負荷狀況與網絡拓撲結構，確定電壓偏移點、電流瓶頸區段及潛在失穩節點。通過多目標優化算法，系統在損耗最小、電壓最優、設備運行均衡間建立權重函數，實時解算最優運行策略，策略執行階段，系統調度終端依靠控制命令動態調整分接開關檔位、變壓器運行模式及無功補償裝置投切狀態，抑制電壓波動與無功功率反向流動。

在中壓配電環網結構內，可借助狀態估計算法判斷母線電壓變化趨勢，預測潮流方向臨界變化點并提前調整開關狀態，以減少負荷突變導致的電流突升和母線電壓異常。對于分布式電源接入區域，系統需結合發電側數據同步開展負載調整，將新能源輸出曲線納入優化模型，防止負荷預測誤差放大運行不確定性，運行狀態數據需反饋至配電網模型動態修正模塊，依據實測結果校準模型參數，提升優化計算準確性。故障發生時，系統應依托在線監測數據及時定位故障區域，通過網絡重構算法切換供電路徑，使非故障區域快速恢復供電，降低事故線損。

五、運維管理體系的健全與響應機制

（一）線損監測平臺的構建與集成

平臺結構需采用分層架構模式，底層與智能電表、饋線終端、變壓器監測裝置等前端采集設備對接，持續采集各節點電壓、電流、功率等原始數據。數據通過高可靠通信鏈路上報，接入數據匯聚層，經格式轉換、時間同步、冗余去除等預處理后，存儲于線損數據庫。平臺核心層構建數據清洗與損耗計算模塊，對同一條饋線不同計量節點數據進行時間對齊和完整性校驗，剔除異常點值，保障輸入數據滿足損耗計算需求?；诖?，依托配網實際拓撲結構，采用分段線損模型。根據公式（1）進行電能損耗ΔE的計算：

ΔE=∑（I2i×Ri×Δt）（1）

其中，Ii為第i段線路電流，Ri為第i段線路電阻，Δt為采樣時間間隔。計算結果與實際計量差額進行對比，分析各分支線損貢獻比例。

監測平臺需提供可視化界面，支持多維度呈現線損時序變化趨勢、區域分布圖譜及設備狀態統計，借助圖層疊加技術實現從變電站到用戶的線損鏈路追蹤，在集成層，平臺需與主站系統、負荷管理系統及配網調度系統互聯，實現數據共享與功能互操作，支撐運維層自動化調度、狀態分析和策略調整。平臺應具備模型自適應機制，根據實際運行結果修正參數，逐步提升計算精度，為提高響應效率，平臺需內嵌報警模塊，按設定閾值對異常線損波動發出預警，并聯動控制策略開展源頭排查。

（二）巡檢與故障預警機制的優化

巡檢系統需以電子化作業平臺為載體，統一調度人員任務安排、巡檢路線規劃及數據回傳通道，移動終端應用與后臺平臺聯動，借助地理信息系統位置標定功能實現點位精準匹配，提升現場數據采集效率。系統接入紅外測溫、局部放電、接觸電阻等在線監測裝置，將實時狀態參數與歷史健康數據對比，提取趨勢變化特征并輸入故障預測模型進行趨勢外推。預測模型采用基于時間序列的長短期記憶網絡結構，對溫升、泄漏電流、相間不平衡等多變量建立聯合映射關系，推斷未來運行偏差演化趨勢。平臺根據模型輸出結果，按風險等級制定差異化響應策略。

故障預警機制需設定多級閾值分級邏輯，對同一設備設置運行預警、異常報警與緊急停運三級策略，結合事件推理規則判斷是否需執行快速隔離操作，主站系統接收預警后，向終端設備下發調度指令，完成故障點開關分離與負荷轉移，同時啟動自動化巡檢指令，對故障相關支路進行多輪數據采集，輔助判斷潛在連鎖風險[5]。為提升識別準確性，系統融合人工智能圖像識別模塊，自動識別巡視圖像與熱成像結果中的接頭過熱、設備鼓包、導線脫落等缺陷形態，并結合歷史缺陷庫匹配檢索。所有預警與巡檢記錄接入統一數據庫，形成故障畫像檔案，支撐后續故障溯源與規律挖掘，優化機制引入動態工單派發邏輯，依據故障級別、位置與人力資源分布自動生成響應任務，實現資源合理調配與快速處理閉環，全面提升配網系統健康管理能力。

結語

基于智能電表數據構建的配電網線損分析與降損策略體系，融合結構優化、參數升級、智能調控及狀態感知技術，提升了線損監測精度與治理響應效率。通過多環節協同控制和閉環運維機制，實現對線路運行狀態的實時掌握與快速調節，推動配電系統向高效、穩定方向發展。該研究為構建精細化、數字化配電網提供了可靠的技術基礎和實施路徑支持。

參考文獻：

[1] 高彬彬，李曉龍，李若宇，等.配電網線損原因及降損措施分析[J].通訊世界，2024，31（12）：127129.

[2] 王琨，衣然，李朋朋.10 kV配電網線損管理及智能化降損措施探討[J].張江科技評論，2024（10）：5153.

[3] 佟瑩瑩，孫曉騰，白晨，等.智能電表及集抄技術在線損管理中的應用[J].自動化應用，2023，64（19）：143145.

[4] 海家鳴，柴夢圓.配電網線損管理現狀及節能降耗技術分析[J].光源與照明，2023（08）：234236.

[5] 李正.基于大數據的配網線損異常智能分析[D].北京：華北電力大學，2022.