電網(wǎng)中高壓線路線損的分析與缺陷預(yù)判

池海濤，高 凱，姚衛(wèi)鋒

(1.國(guó)網(wǎng)上海市電力公司市北供電公司，上海 200072；2.上海欣能信息科技發(fā)展有限公司，上海 200025)

線損是電能從發(fā)電廠傳輸?shù)娇蛻暨^(guò)程中，在電力網(wǎng)的輸送、分配、管理等環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的電能損耗和損失[1]。它是供電企業(yè)日常管理工作中不可或缺的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，可全面系統(tǒng)地衡量供電企業(yè)的綜合管理水平。線損種類可分為統(tǒng)計(jì)線損、理論線損、管理線損、經(jīng)濟(jì)線損等，其中統(tǒng)計(jì)線損是考核線損指標(biāo)完成情況的唯一依據(jù)。管理線損指的是其他損失或不明損失，由于管理線損的影響，統(tǒng)計(jì)線損不能反應(yīng)真實(shí)線損[2-3]。本文將探討如何利用電能量采集系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)，通過(guò)分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)諸如計(jì)量裝置的誤差、用戶電量問(wèn)題、缺相失壓等問(wèn)題，指導(dǎo)消缺，提高公司線損管理水平。

1 研究背景

國(guó)網(wǎng)上海市電力公司早在2007年開始試點(diǎn)了線損精細(xì)化分析和管理，通過(guò)運(yùn)用生產(chǎn)管理系統(tǒng)、營(yíng)銷系統(tǒng)、綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)、電能量采集系統(tǒng)、SCADA、DSCADA、集抄系統(tǒng)、負(fù)荷管理系統(tǒng)等所有與電能量采集有關(guān)的系統(tǒng)，接入各電能量采集系統(tǒng)所采集的供、售電側(cè)電能量數(shù)據(jù)，依據(jù)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算線損。通過(guò)跟蹤核查線損異常數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)了因計(jì)量裝置存在問(wèn)題、用戶竊電等原因造成售電量的損失，挽回了一定的經(jīng)濟(jì)損失，取得了一定的成效。但是由于涉及的系統(tǒng)較多，數(shù)據(jù)交換較為復(fù)雜，一旦出現(xiàn)線損數(shù)據(jù)異常，查證問(wèn)題根源較為困難，也很難做到周線損、日線損的計(jì)算。

近年來(lái)，隨著變電站光纖全覆蓋，變電站和用戶側(cè)智能化計(jì)量裝置的全覆蓋，35 kV及以上線路的供、售電側(cè)電量數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性大大提高，為35 kV及以上線損的計(jì)算提供了基礎(chǔ)。國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)線損指標(biāo)的也提出了相關(guān)要求，作為電網(wǎng)智能化的重要基礎(chǔ)，如何降低線路損耗成為亟待解決的問(wèn)題。

相關(guān)線損工作經(jīng)驗(yàn)表明，能夠在線損不合理情況發(fā)生之時(shí)，快速定位分辨不合理原因并及時(shí)消除不合理原因，將對(duì)線損影響降到最低，從而達(dá)到對(duì)中高壓線路線損進(jìn)行有效管理的目標(biāo)。國(guó)網(wǎng)上海市北供電公司，有多年的SCADA系統(tǒng)和電能量采集系統(tǒng)使用經(jīng)驗(yàn)和線損分析的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，掌握實(shí)際的電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，對(duì)于如何計(jì)算分析線路線損有足夠的知識(shí)儲(chǔ)備，能夠?yàn)楸敬窝芯康拈_展提供強(qiáng)有力的理論技術(shù)支持。

電能量采集系統(tǒng)，是國(guó)網(wǎng)上海市電力公司調(diào)度控制中心面向變電站電度量數(shù)據(jù)采集及相關(guān)應(yīng)用的在運(yùn)系統(tǒng)。系統(tǒng)自2005年4月開始建設(shè)，截至目前己建設(shè)成為能采集外省關(guān)口數(shù)據(jù)、電廠數(shù)據(jù)、以及全部上海電力公司35 kV及以上變電站電度表電量的龐大系統(tǒng)，(系統(tǒng)拓?fù)湟?jiàn)圖1)。

目前已能夠?qū)崿F(xiàn)市北供電公司所有35 kV及以上變電站電能量數(shù)據(jù)采集，和通過(guò)用電信息采集系統(tǒng)采集到35 kV及以上專線用戶電量數(shù)據(jù)，是本課題研究的大數(shù)據(jù)來(lái)源?，F(xiàn)已能夠計(jì)算市北公司35 kV及以上線路月線損、周線損、日線損，并且能篩查出線損不合理線路清單，以報(bào)表形式呈現(xiàn)。

圖1 電能量采集系統(tǒng)拓?fù)鋱D

2 實(shí)現(xiàn)方案

本文所要討論的就是如何實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)中高壓線路線損的分析與缺陷預(yù)判，研究對(duì)象是國(guó)網(wǎng)上海市北供電公司，研究平臺(tái)是電能量采集系統(tǒng)。

本次研究采用的方案就是梳理總結(jié)市北供電公司在過(guò)去線損不合理分析工作中積累的經(jīng)驗(yàn)，羅列造成線損不合理的原因，通過(guò)電能量采集系統(tǒng)中已采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算和篩查，尋找和造成線損不合理原因的關(guān)系，作為判斷的依據(jù)，編寫一套算法，對(duì)線損不合理線路進(jìn)行缺陷預(yù)判和原因分析，最終以報(bào)表的形式呈現(xiàn)。目的是將線損不合格成因分析工作由人工主觀靠經(jīng)驗(yàn)分析轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)客觀智能分析，從而擺脫對(duì)人工作經(jīng)驗(yàn)的依賴以及由此造成的分析結(jié)果因人而異的偏差，使診斷結(jié)果定位更精準(zhǔn)，分析更細(xì)致，大大縮小了故障排查范圍，為消缺作業(yè)提供了依據(jù)節(jié)省了時(shí)間，將故障對(duì)線損的影響降到最低，為追補(bǔ)電量提供依據(jù)，從而達(dá)到降低線損的管理目標(biāo)。

3 計(jì)算規(guī)則

目前使用的線損率計(jì)算公式如下：

供電量=供電側(cè)的正向有功+售電側(cè)的反向有功

售電量=售電側(cè)的正向有功+供電側(cè)的反向有功

線損率=(供電量-售電量)/供電量×100%[4]

根據(jù)國(guó)網(wǎng)最新要求，判斷線路線損和母線平衡是否合理的標(biāo)準(zhǔn)如下，本技術(shù)方案判斷合理皆按此標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行：

220 kV及以上母線平衡合理閥值[-1%，1%]

220 kV以下35 kV以上母線平衡合理閥值[-2%，2%]

220 kV及以上線路線損閥值[0，2%]

220 kV以下35 kV以上線路線損閥值[0，3%]

根據(jù)國(guó)網(wǎng)最新要求，35kV及以上線路輕載、空載、備用白名單系統(tǒng)自動(dòng)判斷合理規(guī)則如下：

(1)線路輸入、輸出電量大于等于0且小于等于其電壓等級(jí)的閾值，其中：

500(330)kV及以上：≤1 200萬(wàn)kWh

220 kV：≤300萬(wàn)kWh

110 kV：≤100萬(wàn)kWh

35 kV：≤40萬(wàn)kWh

(2)輸入、輸出模型中參與計(jì)算的計(jì)量點(diǎn)電量需完整不為0，若計(jì)量點(diǎn)電量為0需其上下表底完整且相等。統(tǒng)計(jì)出7項(xiàng)常見(jiàn)導(dǎo)致線損不合理的原因，分析過(guò)程如下：

1)數(shù)據(jù)缺失： 分析月初月末底碼值(歷史數(shù)據(jù)表中)是否缺失，若月初或月末底碼值缺失則數(shù)據(jù)缺失，分析結(jié)束；若底碼值不缺失，累加計(jì)算范圍內(nèi)的日增量電量，與底碼值進(jìn)行比較，若用底碼與用增量算出的電量差值超出給定的閥值(閥值取電表倍率)，則數(shù)據(jù)缺失；

2)換表或倍率更新差異： 對(duì)于包含換表或倍率更新的測(cè)點(diǎn)的線路，在計(jì)算該測(cè)點(diǎn)電量時(shí)，使用日增量累加值代替底碼值算出的電量，重新計(jì)算該條線路線損，若線損合理，則說(shuō)明換表或倍率更新差異導(dǎo)致線損不合理，分析結(jié)束，若線損仍不合理，計(jì)算分析下一步。

3)疑似失壓： 對(duì)于線損不合理的線路，分析計(jì)算范圍內(nèi)日線損的變化趨勢(shì)，若日線損由合理變?yōu)椴缓侠?，取第一個(gè)不合理的那天分析(暫標(biāo)記A號(hào))，或不合理變?yōu)楹侠?已修復(fù))取最后一個(gè)不合理的那天分析(暫標(biāo)記A號(hào))， 若該天線損率大于0，則分析售電側(cè)的各個(gè)測(cè)點(diǎn)，若該天線損率小于0，則分析供電側(cè)各個(gè)測(cè)點(diǎn)(用戶除外)， 取待分析測(cè)點(diǎn)于A號(hào)的電量， 與前后5天(若是由合理變不合理，則是5天前，若是不合理變合理，則5天后，暫標(biāo)記B號(hào))的電量做比對(duì)，若A電量=B電量×1/3×(±5%)，或A電量=B電量×2/3(±5%)，則疑似失壓，分析結(jié)束，若不滿足，對(duì)于公共線路繼續(xù)第四步分析，對(duì)于專線用戶，若B 線損率×2/3

4)疑似倍率變更(與失壓得判斷方法類似)：計(jì)算范圍內(nèi)，某天的日線損突然變?yōu)楹侠砘虿缓侠?，該天的電量與前后5天的電量變化值與通常的倍率變化跨度相近。常用流變300/5、800/5、1 200/5。

假設(shè)該天電量為A，5天前電量為B，當(dāng)前倍率為C，實(shí)際倍率為D。

計(jì)算A/C*D和B比較，D用常用流變代入計(jì)算，直到差值在±5%之間，則判斷為疑似倍率更新。

5)小負(fù)線損：線損率在0和-2之間 。

6)疑似用戶數(shù)據(jù)有問(wèn)題(專線)：

本條原因分析涉及電能量采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)里兩張表(見(jiàn)表1和表2)：

表1 母線平衡月數(shù)據(jù)表

表2 線損計(jì)算月數(shù)據(jù)表

系統(tǒng)計(jì)算時(shí)分別去上述兩張表中的Flag值如果線路供電側(cè)所在母線是合理的，線損不合理，則判斷疑似用戶數(shù)據(jù)有問(wèn)題。

7)疑似運(yùn)行方式調(diào)整，供運(yùn)維人員參考判斷。

以上7點(diǎn)分析都是層層遞進(jìn)的，其中第①②點(diǎn)指向返回到電能量采集系統(tǒng)中去補(bǔ)招數(shù)據(jù)或補(bǔ)填記錄，第③點(diǎn)指向去現(xiàn)場(chǎng)核查，第④⑦點(diǎn)指向去和運(yùn)行核查，第⑤提示用戶小負(fù)線損這一特別情況，第⑥點(diǎn)提示用戶去找用采核查。

線損不合格原因分析流程圖見(jiàn)圖2。

圖2 線損不合格原因分析流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

本方法基于海量電能量采集系統(tǒng)電量數(shù)據(jù)和用戶電量數(shù)據(jù)分析計(jì)算，將線損不合格成因分析工作由人工主觀靠經(jīng)驗(yàn)分析轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)客觀自動(dòng)分析，使診斷結(jié)果定位更精準(zhǔn)，分析更細(xì)致，該方法使用簡(jiǎn)便，只需要生產(chǎn)一張報(bào)表，就將所有不合格原因列舉出來(lái)，根據(jù)診斷結(jié)果可以直接指導(dǎo)運(yùn)維人員處理問(wèn)題,有效地減少了人為因素造成的損失，及時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)量裝置的損壞、失壓、斷相、或二次回路故障等問(wèn)題，為追補(bǔ)電量提供了準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)量設(shè)備監(jiān)測(cè)和快速維護(hù)[3]。

今后將繼續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)的智能判據(jù)，將線損管理工作中新遇到的線損不合理原因集成進(jìn)來(lái)，使分析更準(zhǔn)確，另一方面進(jìn)一步挖掘海量電能量采集系統(tǒng)的電量數(shù)據(jù)價(jià)值，使得數(shù)據(jù)再利用[5]，提升線損管理水平。