低壓臺區(qū)精益化管理方案設計

朱志峰 朱書玲 王東虎 王亞兵

摘 要：2019年國網(wǎng)提出建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的目標，而低壓臺區(qū)包含的設備數(shù)量最多，分布最廣，最接近用戶，是建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的最佳切入點，但存量低壓臺區(qū)多數(shù)存在戶變關(guān)系不清、數(shù)據(jù)采集頻次較低、臺區(qū)線損率居高不下等問題。針對以上問題，通過增加監(jiān)測設備，對在運設備、主站進行改造，有效增強數(shù)據(jù)采集頻次和傳輸能力，為數(shù)據(jù)深化應用提供支撐，實現(xiàn)低壓臺區(qū)物理拓撲自動生成、分級線損和三相不平衡治理等核心功能，提升低壓臺區(qū)狀態(tài)的全面感知，能夠有效支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設。

關(guān)鍵詞：低壓臺區(qū);數(shù)據(jù)采集;全面感知;物理拓撲;分級線損;三相不平衡治理

中圖分類號：TP202文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）11-00-03

0 引 言

傳統(tǒng)電網(wǎng)管理模式已不能滿足新時代電網(wǎng)發(fā)展的需求，應從本質(zhì)上提升運維、管理水平，以滿足能源轉(zhuǎn)型“再電氣化”需求。包括新能源、智能制造、智能家居、智慧城市等非傳統(tǒng)領域的新業(yè)態(tài)已經(jīng)和傳統(tǒng)電網(wǎng)業(yè)務處于同等重要的地位。

國企改革走向深水區(qū)，電力市場開放、輸配電價降低等電改大勢倒逼，建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)則是主動出擊開拓新方向的求變之舉，也是公司今后工作的“發(fā)力點”[1-3]。智能電能表作為電網(wǎng)最末端設備，數(shù)量最多，分布最廣，最接近用戶，同時也是智能電網(wǎng)營銷業(yè)務、用電信息和能源分配的末端，是企業(yè)和家庭的能源入口，具有感知用戶負載變化的天然特性，是掌握能源使用具體情況的最佳工具，也是公司發(fā)展非傳統(tǒng)業(yè)務主要的切入點之一[4-5]。

1 方案設計

低壓臺區(qū)精益化管理面向居民小區(qū)、工業(yè)園區(qū)等低壓電網(wǎng)網(wǎng)絡，通過加裝臺區(qū)監(jiān)測終端、三相不平衡主控器、分支箱監(jiān)測終端、換相開關(guān)、表箱監(jiān)測終端等設備，實現(xiàn)低壓臺區(qū)電網(wǎng)物理拓撲、分級線損、反竊電等功能，從而提高電網(wǎng)的運行、管理效率，提升電力企業(yè)服務質(zhì)量。

加裝產(chǎn)品包括臺區(qū)監(jiān)測終端、三相不平衡主控器、分支箱監(jiān)測終端、換相開關(guān)、表箱監(jiān)測終端。本文方案的核心在于通過臺區(qū)監(jiān)測終端的應用，實現(xiàn)臺區(qū)精益化管理所需數(shù)據(jù)的抄讀與處理，上報精益化臺區(qū)管理系統(tǒng)進行計算與展示，整體架構(gòu)如圖1所示。

2 實現(xiàn)功能

臺區(qū)精益化管理主要實現(xiàn)物理拓撲自動生成、分級線損及三相不平衡治理等核心功能。

2.1 物理拓撲自動生成

當前低壓臺區(qū)電能表抄讀方式多為窄帶載波，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)臺區(qū)網(wǎng)絡拓撲[6-7]，但不同電能表之間物理連接關(guān)系無法辨識，從而導致部分臺區(qū)戶變關(guān)系錯誤[8]。通過在分支箱、表箱增設監(jiān)測終端，并將其與臺區(qū)監(jiān)測終端相結(jié)合，表箱監(jiān)測終端通過RS 485接口自動搜索其管理的所有電能表，配合臺區(qū)監(jiān)測終端及分支箱監(jiān)測終端，實現(xiàn)臺區(qū)“變壓器-分支箱-表箱-戶表”關(guān)系的自動梳理。

臺區(qū)監(jiān)測終端、分支箱監(jiān)測終端及表箱監(jiān)測終端均內(nèi)置臺識芯片，設備安裝完成后開始注冊，臺區(qū)監(jiān)測終端通過三相電力線向臺區(qū)廣播臺識信號，分支箱監(jiān)測終端與表箱監(jiān)測終端通過分析收到的臺識信號，辨別其所歸屬臺區(qū)及所在相位，并將數(shù)據(jù)返回至臺區(qū)監(jiān)測終端，監(jiān)測終端將數(shù)據(jù)打包并上送主站。臺識和相識直接確定了用戶表計是否歸屬本臺區(qū)和其所在相位，進而從根本上解決臺區(qū)檔案容易錯亂的問題。

主站通過分析臺區(qū)識別、相位識別上送的數(shù)據(jù)包，自動確定“變壓器-分支箱-表箱-戶表”掛接關(guān)系，并生成物理拓撲圖，直觀地展示臺區(qū)、分支箱、表箱掛接關(guān)系。臺區(qū)物理拓撲圖如圖2所示。

2.2 分級線損

當前臺區(qū)線損通過總表與各分表數(shù)據(jù)得出，計算方式粗放，具體高損臺區(qū)線損原因分析困難[9]。本文方案將表箱監(jiān)測終端安裝在表箱側(cè)，且每個終端均內(nèi)置線損計量模型，結(jié)合用戶電能表，可實現(xiàn)從臺區(qū)到分支箱、從分支箱到表箱、從表箱到用戶的三級線損自動計算，通過高頻數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)小時級的線損測算。依據(jù)三級線損分析可得出總表至分支箱、分支箱至表箱、表箱到戶表三段的線損情況，臺區(qū)分級線損如圖3所示。

通過線損三級測算、小時級線損分析及臺區(qū)計量裝置的監(jiān)測，實現(xiàn)臺區(qū)線損精益治理，使臺區(qū)基礎管理工作更精細化。同時，通過規(guī)范低壓臺區(qū)線損基礎數(shù)據(jù)，杜絕了人為私自調(diào)整臺區(qū)實現(xiàn)臺區(qū)線損合格的現(xiàn)象，配合竊電上報和竊電點的準確定位，有效防范“跑冒滴漏”現(xiàn)象，有力促進了臺區(qū)線損精益化管理工作。

2.3 三相不平衡治理

變壓器側(cè)安裝1臺三相不平衡主控器，主控器通過與安裝在臺區(qū)的總進線A，B，C三相互感器相連接，實時監(jiān)測變壓器三相及中性線電流、電壓，得到各相負荷數(shù)據(jù);主控器與換相開關(guān)通過無線通信交換數(shù)據(jù)。當檢測到相間負荷不均衡時，主控器自動完成合理的負荷分配指令，下發(fā)到換相開關(guān)，由換相開關(guān)完成負荷的相間切換，從而使三相間負荷趨于平衡[10]。

智能負荷調(diào)度系統(tǒng)安裝投運零序電流明顯降低，零序電流最高約為30 A，相對于治理前下降了75%，日均三相不平衡度降到了20%，下降幅度為50%，三相不平衡治理效果明顯。設備投運后電流曲線如圖4所示。

3 建設成效

3.1 對內(nèi)業(yè)務

（1）優(yōu)化營配貫通業(yè)務：實現(xiàn)戶變關(guān)系、相位識別、停電信息分析到戶、故障研判與主動搶修、電表精準定位等業(yè)務應用，實現(xiàn)臺區(qū)戶表管理精準識別，能夠做到電能表、計量箱的運行狀態(tài)等信息實時上傳主站及在線監(jiān)測，主動創(chuàng)新計量設備“全時態(tài)”管理，實現(xiàn)計量資產(chǎn)可視化管理。低壓居民用電拓撲結(jié)構(gòu)可清晰、直觀、準確地在營銷系統(tǒng)中展現(xiàn)出來，大幅提高營銷貫通成效，利于全面推進營配貫通優(yōu)化工作。

（2）提升客戶服務水平：以客戶為中心，通過停電故障點的預先判斷及短信預警可減少故障點排查時間，合理安排搶修力量，使報修服務由被動變?yōu)橹鲃?，有效縮短客戶停電時間，大幅度降低95598報修工單數(shù)量，更能避免因搶修不及時造成的不必要投訴，真正做到讓客戶“用好電”。

（3）提升企業(yè)經(jīng)營績效：推進多維精益管理體系變革，實現(xiàn)低壓臺區(qū)線損三級測算，規(guī)范低壓臺區(qū)線損基礎數(shù)據(jù)，杜絕人為私自調(diào)整臺區(qū)，提升臺區(qū)基礎管理工作的精細化水平，做到竊電現(xiàn)象的精確排查和提前預防，有效防范 “跑冒滴漏”現(xiàn)象，有力促進臺區(qū)線損的精細化管理工作。

（4）提升電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行水平：通過對智能電能表接線端子溫度的實時監(jiān)測，對溫度越限用戶早發(fā)現(xiàn)、早解決，有效降低現(xiàn)場電氣事故數(shù)量，從而確保供電部門的供電可靠性，提高用電安全系數(shù)。

3.2 對外業(yè)務

（1）提升源網(wǎng)荷儲協(xié)同服務能力：利用非介入式負荷識別技術(shù)，收集分析客戶家用電器的實際使用狀況，根據(jù)用戶負荷的特性進行負荷趨勢研判，為臺區(qū)配電規(guī)劃提供數(shù)據(jù)基礎。同時，對可控類負載容量進行分析，確定用戶需求響應潛力參與源網(wǎng)荷儲協(xié)同調(diào)節(jié)，提供家庭能效診斷與提升服務，提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用率、清潔能源消納能力及全社會用能效率。

（2）構(gòu)建營銷數(shù)據(jù)商業(yè)化服務生態(tài)圈：以智能電能表數(shù)據(jù)為基礎，深入挖掘營銷數(shù)據(jù)價值，重點圍繞政府、企業(yè)、居民等三類用戶，創(chuàng)新打造綜合能源服務、公共服務等行業(yè)解決方案，推進營銷數(shù)據(jù)商業(yè)變現(xiàn)。

4 結(jié) 語

本文首先介紹了當前電網(wǎng)發(fā)展的趨勢，隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，電力系統(tǒng)的架構(gòu)及發(fā)展方向?qū)l(fā)生重大變革;其次為支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設，針對低壓臺區(qū)設計了升級改造的典型方案，并對其核心功能進行了詳細描述;最后分別從對內(nèi)和對外兩方面闡述了精益化臺區(qū)管理的建設成效。

參 考 文 獻

[1]江秀臣，劉亞東，傅曉飛，等.輸配電設備泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設思路與發(fā)展趨勢[J].高電壓技術(shù)，2019（5）：1345-1351.

[2]李玉芬，張永安，夏海燕.物聯(lián)網(wǎng)及其在電力系統(tǒng)中的應用研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2014，4（8）：67-69.

[3]陳振曉，劉前進，林健雄.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在變電站在線監(jiān)測中的應用研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2017，7（9）：29-31.

[4]陳淘，劉利兵.大數(shù)據(jù)技術(shù)在智能電網(wǎng)中應用[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（4）：54-55.

[5]李端超，王松，黃太貴，等.基于大數(shù)據(jù)平臺的電網(wǎng)線損與竊電預警分析關(guān)鍵技術(shù)[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2018，46（5）：143-151.

[6]朱俊超，彭顯剛，楊永，等.一種低壓電力線載波通信路由方法[J].電測與儀表，2018（11）：65-71.

[7]王曉熙.基于電力線載波通信的遠程自動抄表系統(tǒng)的研究和應用[D].北京：華北電力大學，2016.

[8]余謙.低壓配電網(wǎng)載波通信技術(shù)的研究與發(fā)展[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2015，5（5）：36-38.

[9]徐金玲，霍堯，肖德林.提升線損管理水平的方法探討[J].電力需求側(cè)管理，2017（A1）：16-17.

[10]閆志強，雷霞，何建平，等.三相不平衡對配電變壓器損耗影響的研究[J].電測與儀表，2017，54（16）：49-55.