電能表檢定周期優(yōu)化研究

李麗平，潘肖龍，楊世旺，王曉輝，林 蘋

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司麗水供電公司，浙江 麗水 323000）

0 引言

電能表是供電企業(yè)與電力客戶進(jìn)行計(jì)費(fèi)結(jié)算的橋梁[1]，也為各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的考核提供數(shù)據(jù)支撐。《中華人民共和國(guó)計(jì)量法》第九條規(guī)定：“用于貿(mào)易結(jié)算、安全防護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的列入強(qiáng)制檢定目錄的工作計(jì)量器具，實(shí)行強(qiáng)制檢定?！彪娔鼙肀粍澣霃?qiáng)制檢定的范圍，電能計(jì)量準(zhǔn)確與否，關(guān)乎發(fā)電、輸電、用電各方的利益[2－3]。

根據(jù)DL/T 448－2000《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定[4]：“經(jīng)檢定合格的電能表在庫房中保存時(shí)間超過6個(gè)月應(yīng)重新進(jìn)行檢定”。其條文解釋為：“電能表在庫房中保存時(shí)間超過6個(gè)月應(yīng)重新進(jìn)行檢定是對(duì)感應(yīng)式電能表的特殊規(guī)定。感應(yīng)式電能表（機(jī)電（感應(yīng)）式交流電能表）在庫房存放6個(gè)月以上時(shí)誤差可能發(fā)生變化，必須重新檢定”。新修訂的DL/T 448－2016將此條修改為：“經(jīng)檢定合格的機(jī)電式（感應(yīng)式）電能表在庫房保存時(shí)間超過6個(gè)月以上的，在安裝使用前應(yīng)重新進(jìn)行檢定；經(jīng)檢定合格的靜止式電能表在庫房保存時(shí)間超過6個(gè)月以上的，在安裝使用前應(yīng)檢查表計(jì)功能、時(shí)鐘電池、抄表電池等是否正常?！备袘?yīng)式電能表由于本身質(zhì)量、運(yùn)行環(huán)境和管理等因素的影響，其計(jì)量準(zhǔn)確性可能在運(yùn)行中下降[5－8]。而目前，在浙江省電力公司均已采用電子式電能表。電子式電能表的工作原理與感應(yīng)式電能表不同，其性能穩(wěn)定。在實(shí)際工作中，6個(gè)月內(nèi)尚未檢定出問題表計(jì)。

目前，針對(duì)電能表重檢工作的研究較少。文獻(xiàn)[9]指出電能表檢定規(guī)程中包括了傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表的檢定，也包括了如今廣泛應(yīng)用的電子式電能表的檢定，但實(shí)際工作中部分規(guī)程沒有及時(shí)更新，在電子式電能表相關(guān)工作沒有相應(yīng)規(guī)程可依時(shí)，仍然沿用感應(yīng)式電能表規(guī)程，這在社會(huì)上存在很大爭(zhēng)議。文獻(xiàn)[10]指出DL/T 448－2000中有關(guān)超期6個(gè)月重檢的規(guī)定已明顯不能適用于當(dāng)下技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2007年之前的電能表多為感應(yīng)式電能表，其計(jì)量準(zhǔn)確度受環(huán)境溫、濕度及外界條件影響大，穩(wěn)定性差，為保證其安裝準(zhǔn)確度，對(duì)在庫房存放時(shí)間超過6個(gè)月的表計(jì)有重新檢定的必要。文獻(xiàn)[11]指出電子式電能表與感應(yīng)式電能表相比，具有測(cè)量精度高、過載能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，需要對(duì)其采用針對(duì)性的檢定方法。文獻(xiàn)[12]則對(duì)運(yùn)行中的單相電能表的檢定或輪換周期的優(yōu)化展開了研究。

隨著新技術(shù)、新方法的應(yīng)用，電力管理水平也在不斷提高[13－16]，提升電能計(jì)量的精益化管理水平，合理配置人財(cái)物資源也成為新時(shí)代的重要需求[17]，以下利用大數(shù)據(jù)分析方法針對(duì)電能表重檢周期的優(yōu)化展開探討研究。挖掘電能表檢定、資源損耗等數(shù)據(jù)，基于離散度分析、EUAC（等價(jià)綜合成本）分析法，為新修訂的DL/T 448－2016提供支撐，為優(yōu)化檢定周期、提升管理水平、輔助部門決策提供參考，并為更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用提供思路。

1 性能分析

1.1 電能表檢定數(shù)據(jù)取樣

營(yíng)銷系統(tǒng)和省級(jí)計(jì)量調(diào)度平臺(tái)系統(tǒng)是目前國(guó)網(wǎng)用于計(jì)量資產(chǎn)管理的兩大系統(tǒng)，計(jì)量管理人員基于這2個(gè)系統(tǒng)開展計(jì)量資產(chǎn)管理工作，存儲(chǔ)著計(jì)量檢定相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。抽取營(yíng)銷系統(tǒng)和省級(jí)計(jì)量調(diào)度平臺(tái)系統(tǒng)中的電能表檢定數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)范圍為檢驗(yàn)日期在2010年1月1日—2016年6月28日，產(chǎn)權(quán)單位為某供電公司且檢定次數(shù)為2次及以上的電能表25 762只，總檢定數(shù)據(jù)918 712條，抽取數(shù)據(jù)時(shí)間跨度較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)較新，具有較強(qiáng)的代表性。

監(jiān)測(cè)電能表在不同檢定間隔的性能數(shù)據(jù)，包括：合格率、平均誤差、穩(wěn)定性等，分析上述各個(gè)指標(biāo)參數(shù)隨時(shí)間的波動(dòng)和趨勢(shì)，研究電能表性能指標(biāo)的分布及其離散性。

1.2 電能表誤差分析

按照首檢時(shí)間和檢定時(shí)間以月為單位新建檢定間隔等字段，統(tǒng)計(jì)誤差合格率按檢定間隔分布。結(jié)果如圖1所示。

圖1 電能表誤差合格率

由圖1可知：在庫6個(gè)月及6個(gè)月以內(nèi)未出現(xiàn)誤差不合格電能表，期間電能表合格率達(dá)100%；時(shí)間間隔為10個(gè)月時(shí)，出現(xiàn)第一只故障電能表。

通過對(duì)電能表平均誤差的分析，發(fā)現(xiàn)其符合正態(tài)分布，如圖2所示。

圖2 電能表誤差的正態(tài)分布

根據(jù)式（1）對(duì)電能表平均誤差進(jìn)行方差分析：

式中：u為平均誤差的平均值；n為平均誤差數(shù)據(jù)的總數(shù)；ui表示該數(shù)據(jù)中的第i個(gè)數(shù)據(jù)。

根據(jù)分析可得出電能表誤差檢定在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)的波動(dòng)趨勢(shì)及規(guī)律，結(jié)果如圖3所示。

分析表明：電能表誤差的檢定在較長(zhǎng)一段間隔內(nèi)無異常波動(dòng)，在庫45個(gè)月以后出現(xiàn)明顯的離散度增大情況。

1.3 電能表穩(wěn)定性分析

電能表穩(wěn)定性指同一個(gè)電能表在相同鑒定條件下2次檢定平均誤差之間的差值。采用方差分析對(duì)電能表穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)分析，通過分析可得出電能表穩(wěn)定性隨時(shí)間變化的波動(dòng)趨勢(shì)及規(guī)律，結(jié)果如圖4所示。

圖3 電能表誤差的離散度

圖4 電能表穩(wěn)定性離散度

分析表明：電能表誤差穩(wěn)定性離散度與電能表誤差離散度變化情況相近，同樣在相當(dāng)長(zhǎng)的重檢周期內(nèi)，離散度低，穩(wěn)定性良好。

2 成本分析

EUAC分析法常用于經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、管理活動(dòng)的綜合成本最優(yōu)化分析[18]。以下運(yùn)用EUAC分析法，求取重檢周期的最優(yōu)值。

電能表檢定周期變化產(chǎn)生的綜合成本（簡(jiǎn)稱綜合成本），主要可以劃分為：重檢成本、換修成本。

2.1 重檢成本

根據(jù)重檢間隔期為6個(gè)月的重檢數(shù)，采用比值法得出到重檢間隔期改變后的重檢數(shù)：

式中：t表示新的重檢間隔期；R表示當(dāng)重建間隔期為t時(shí)的電能表重檢數(shù)；r表示重檢間隔期為6時(shí)的電能表重檢數(shù)。

根據(jù)重檢數(shù)，再結(jié)合單個(gè)表計(jì)的重檢費(fèi)用，計(jì)算重檢所耗費(fèi)用：

單個(gè)重檢費(fèi)用=運(yùn)輸費(fèi)+人工費(fèi)+電能表檢定設(shè)備損耗費(fèi)。

重檢成本=重檢數(shù)×單個(gè)電能表重檢費(fèi)用。

某供電公司的取樣電能表重檢成本見表1。

2.2 換修成本

根據(jù)批次電能表數(shù)，以及不同時(shí)期的故障率（參考國(guó)家電網(wǎng)公司電能表招標(biāo)文件有關(guān)故障率的規(guī)定），可以計(jì)算出故障電表數(shù)。再結(jié)合單個(gè)電能表換修的費(fèi)用，可以計(jì)算出換修成本：

單個(gè)電能表換修費(fèi)用=人工費(fèi)+運(yùn)輸費(fèi)+電能表損耗費(fèi)。

換修成本=換修數(shù)×單個(gè)電能表換修費(fèi)用。

某供電公司的取樣電能表換修成本見表2。

圖5中3條曲線分別表示在不同重檢間隔期時(shí)的重檢成本、換修成本及綜合成本，其中綜合成本由重檢成本和搶修成本疊加所得。

可以看出：重檢成本隨著重檢間隔期的增長(zhǎng)而逐漸減少，換修成本隨著重檢間隔期的增長(zhǎng)而逐漸增加，綜合成本隨著重檢間隔先下降后上升。

2.3 一元回歸分析

一元回歸分析是指在數(shù)學(xué)關(guān)系式中只描述了一個(gè)變量與另一個(gè)變量之間的數(shù)量變化關(guān)系[19]。它可以是線性的，也可以是非線性的。為得到兩個(gè)變量之間的最優(yōu)函數(shù)，視指標(biāo)數(shù)據(jù)的分布情況，可以采用線性、二次函數(shù)、三次函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)等進(jìn)行擬合。

表1 重檢成本數(shù)據(jù)

表2 換修成本數(shù)據(jù)

圖5 綜合成本分析

文中基于數(shù)據(jù)特征，采用二次函數(shù)作為電能表業(yè)務(wù)總成本與重檢間隔期之間的函數(shù)關(guān)系。即∶

式中：y為電能表業(yè)務(wù)總成本；x為重檢間隔期；a，b，c為常數(shù)。

通過曲線擬合工具，求得函數(shù)結(jié)果如下：

運(yùn)用極值法找出綜合成本函數(shù)的最小值，將最小值對(duì)應(yīng)的重檢間隔期作為新的重檢間隔期。所得極值點(diǎn)為（11.8，1 016 474），計(jì)算極值點(diǎn)左右兩處檢定間隔，對(duì)檢定周期為11個(gè)月和12個(gè)月的綜合成本進(jìn)行比較可得：當(dāng)檢定間隔為12個(gè)月時(shí)，取得的綜合成本最小，ymin=1 030 398。t＜12時(shí)，總成本隨著月份的增大而逐漸減小；t＞12時(shí)，總成本隨著月份的增大而逐漸增大；在 t=12時(shí)總費(fèi)用最低。

3 綜合分析

對(duì)電能表性能的變化趨勢(shì)、重檢成本和電能表換修成本等因素展開綜合分析，利用方差分析方法、EUAC分析方法，探索電能表性能及綜合成本變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)在較長(zhǎng)的檢定間隔內(nèi)電能表可以保證優(yōu)良的穩(wěn)定性能；同時(shí)在檢定周期為12個(gè)月時(shí)，電能表綜合成本最低。

上述分析表明：在9個(gè)月內(nèi)重檢未出現(xiàn)不合格電能表；在重檢周期分別為9，10，11，12個(gè)月時(shí)綜合成本均較低，且變化相近。

4 價(jià)值及成效

DL/T 448－2016的修訂，體現(xiàn)了現(xiàn)代電力企業(yè)管理與時(shí)俱進(jìn)，文中的分析結(jié)果體現(xiàn)了其價(jià)值成效：

（1）釋放工作壓力，提升管理成效。數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)有電能表在6個(gè)月內(nèi)的合格率達(dá)100%，且在更長(zhǎng)的一段時(shí)間范圍內(nèi)，其穩(wěn)定性較好。規(guī)程中電能表檢定相關(guān)規(guī)定的調(diào)整，將會(huì)優(yōu)化電能表全壽命流程，提升電能表庫存周轉(zhuǎn)效率，大大減輕檢表環(huán)節(jié)的工作壓力，提升了人力資源的利用效率。

（2）減少資源投入，降低業(yè)務(wù)成本。電能表檢定所需資源較多，所耗成本高，包括了運(yùn)輸成本、人工費(fèi)用、設(shè)備損耗等資源。規(guī)程中電能表檢定相關(guān)規(guī)定的調(diào)整，勢(shì)必降低業(yè)務(wù)成本投入。

（3）通過對(duì)不同算法、模型的嘗試，利用直觀清晰的圖表，生動(dòng)地展示了量化分析結(jié)果。文中的思路、方法和成果可為今后更深入地開展電能計(jì)量方面的大數(shù)據(jù)挖掘奠定了一定基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

圍繞電能表重檢規(guī)則展開分析研究，通過營(yíng)銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)和省級(jí)計(jì)量調(diào)度平臺(tái)、招標(biāo)資料、報(bào)表資料等獲取海量數(shù)據(jù)，關(guān)注了電能表歷史檢定數(shù)據(jù)和資源損耗數(shù)據(jù)，針對(duì)電能表的合格率、平均誤差、重檢成本、換修成本、電能表誤差分布、離散性、穩(wěn)定性、綜合成本等要素進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)電能表重檢間隔為6個(gè)月的要求存在優(yōu)化空間，新修訂的DL/T 448－2016所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和管理效益值得重視。

文中從基層的計(jì)量管理工作著眼，從優(yōu)化電能表重檢周期入手，主動(dòng)開展探索。研究成果可節(jié)約巨大的運(yùn)營(yíng)成本，若推廣應(yīng)用于營(yíng)銷或生產(chǎn)的其他方面，將會(huì)發(fā)揮出更大的作用，文中結(jié)論也為規(guī)程的修訂提供了實(shí)質(zhì)性的技術(shù)支撐。

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