低壓客戶智能電表電壓監(jiān)測建設(shè)及應(yīng)用

梁俊滔，何敏生

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東中山 528400）

0 引言

以低電壓監(jiān)測為主的低壓集抄智能電表數(shù)據(jù)挖潛工作是某供電局2018—2020年的重點工作之一，低電壓監(jiān)測功能的建立和完善能夠充分發(fā)揮計量自動化對生產(chǎn)、營銷、規(guī)劃等各領(lǐng)域的技術(shù)支撐作用，為深化應(yīng)用提供準確、及時、可靠的電能量數(shù)據(jù)支持，最大限度地發(fā)揮計量自動化投資與數(shù)據(jù)價值[1]。

本文對低壓用電客戶智能電表電壓監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)及應(yīng)用開展研究，隨著智能電網(wǎng)的研究與推廣，智能電表覆蓋率逐步提高，集中抄表的普遍應(yīng)用，建立完善的低電壓監(jiān)測功能業(yè)務(wù)，深入挖掘分析低壓用電客戶（以下稱：低壓客戶）智能電表電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，可將低壓運維工作深入到供電半徑末梢，主動發(fā)現(xiàn)終端設(shè)備缺陷，主動解決故障，從而為提高供電可靠率以及為客戶滿意度的提高提供重要的技術(shù)支撐，最終目標致力于提高客戶的滿意度，為營銷服務(wù)轉(zhuǎn)型升級提供堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[2－3]。

1 智能電表電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)挖掘的工作背景

該供電局下轄的低壓客戶已于2018年1月1日實現(xiàn)智能電表全覆蓋，同時，低壓客戶全部使用集中抄表的抄表方式實現(xiàn)自動化抄表結(jié)算，實現(xiàn)了智能電表全覆蓋、低壓客戶集中抄表（低壓集抄）兩個100%。而低壓客戶使用的電能表的所有數(shù)據(jù)，均由計量自動化系統(tǒng)前置機主站負責(zé)抄讀，數(shù)據(jù)展示及應(yīng)用分析在計量自動化系統(tǒng)展示平臺進行，而計量自動化系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)與營銷管理系統(tǒng)等平臺的數(shù)據(jù)互聯(lián)交換。

在此之前，廣東電網(wǎng)公司早已于2013年對集中器外型、結(jié)構(gòu)、軟件、上行通信規(guī)約等一系列的相關(guān)技術(shù)參數(shù)進行了統(tǒng)一，在此基礎(chǔ)上，2016年又有針對性地對遠程、本地通信模塊接口協(xié)議進行統(tǒng)一規(guī)范，更于2017年全面從軟硬件、模塊組件、參數(shù)設(shè)置進行統(tǒng)一規(guī)范，要求集中器具備智能電表電壓數(shù)據(jù)采集功能。

在設(shè)備現(xiàn)場運行方面，由于歷史發(fā)展原因，目前公用低壓臺區(qū)的低壓線路運行情況仍然存在線路供電半徑過長、末端線路截面小、供用電負荷分部不均等情況，因此，產(chǎn)生了末端客戶用電電壓過低等現(xiàn)象。由于沒有合理系統(tǒng)地給公變臺區(qū)規(guī)劃配電，而業(yè)擴配套工程、臺區(qū)優(yōu)化整改的技改項目等措施實施時間又相對較長，低壓公用客戶報裝用電一般具有即時性等原因，營銷業(yè)務(wù)人員往往只考慮在政策允許的情況下就給予客戶接入用電，如此一來，在負荷率接入較高的情況下，就會出現(xiàn)線路末端電壓超下限的現(xiàn)象，嚴重影響線路電壓質(zhì)量，客戶的用電設(shè)備不在額定電壓使用范圍內(nèi)，往往就不能夠正常使用，直接影響其生產(chǎn)、生活，嚴重者產(chǎn)生抱怨、投訴，直接影響企業(yè)的信譽，甚至產(chǎn)生法律糾紛。

對公用低壓臺區(qū)客戶用電實施低電壓監(jiān)測，挖掘低電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，提取分析電壓異常時間、異常幅值等數(shù)據(jù)，為臺區(qū)優(yōu)化整改、負荷規(guī)劃分配提供強大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而提升企業(yè)供電質(zhì)量以及提高供電服務(wù)水平。

2 實現(xiàn)智能電表電壓監(jiān)測

要利用低壓智能電能表實現(xiàn)電壓監(jiān)測，根據(jù)技術(shù)規(guī)范的不同，結(jié)合該供電局目前的設(shè)備運行現(xiàn)狀，可以判斷出在2017年后購置的集中器可直接通過計量系統(tǒng)遠程任務(wù)下發(fā)配置的方式實現(xiàn)智能電表電壓數(shù)據(jù)采集功能，2012—2016年購置的集中器需通過計量系統(tǒng)遠程或現(xiàn)場軟件升級實現(xiàn)監(jiān)測功能，2012年之前購置的集中器無法實現(xiàn)監(jiān)測功能，須更換設(shè)備。由此可見，實現(xiàn)智能電表電壓監(jiān)測其具體工作的布置主要分為以下兩步[4－5]。

（1）軟件、硬件升級改造

低電壓監(jiān)測工作主要對象在電能表，集中抄表設(shè)備（集中器）功能在于采集電能表的用電數(shù)據(jù)，包括電能表記錄行碼、電流、電壓、功率等數(shù)據(jù)。

電能表的更新?lián)Q代，使得各個時期的電能表功能上存在著一定的差異，目前推廣使用的電子式電能表更是與傳統(tǒng)的機械式電能表有很大的區(qū)別，因此實現(xiàn)低電壓監(jiān)測首先要求電能表功能上的的統(tǒng)一，此處的統(tǒng)一并非要求所有的電能表都是同一廠家同一型號等，而是要求電能表本體的硬件具備電流電壓記錄、電能表行碼存儲等功能，目前，如廣東電網(wǎng)公司等企業(yè)已經(jīng)對新投入使用的電能表功能作出統(tǒng)一的規(guī)范[6]。

集中器的出現(xiàn)目的就是為了節(jié)省人工抄表，實現(xiàn)勞動力資源利用的最大化，集中器本體相當于一臺微型電腦，集中器軟件處理數(shù)據(jù)的容量及速率，將直接影響著抄表的穩(wěn)定性；而集中器的硬件配置要求，應(yīng)該與電能表在通訊上實現(xiàn)連接，因此，在設(shè)備的軟硬件要求上，就需要統(tǒng)一的硬件需求以及軟件處理功能的一致，在實施電壓監(jiān)測建設(shè)的過程中了解到，該局轄區(qū)的集中器中，能夠通過升級滿足電壓監(jiān)測功能的主要有寧波三星、深圳科陸、浙江正泰、湖南威勝，江蘇林洋、青島鼎信6家廠商的設(shè)備，其他集中器由于使用年份久遠不具備軟硬件匹配條件、廠商無法繼續(xù)提供售后服務(wù)等原因，需要全部進行更換，否則，無法實現(xiàn)低壓臺區(qū)客戶的電壓監(jiān)測功能[7－8]。

在自動化抄表方案的組合方面，目前集中器與電能表之間的通訊連接主流方案為微功率無線方案、電力線載波方案、RS－485線連接方案。按抄表方式的不同進行組合，在“南網(wǎng)”的指導(dǎo)意見中，共有全載波抄表方案、半載波抄表方案、全微功率抄表方案、半微功率抄表方案、RS－485總線抄表方案5種抄表方案[9－10]。

綜上所述，要實現(xiàn)智能電表電壓監(jiān)測，首先必須保證電能表具備電壓數(shù)據(jù)的記錄功能，包括電壓的異常起止時間、異常值的上下限等。其次，集中器的軟件程序應(yīng)滿足抄錄電能表數(shù)據(jù)的功能，同時硬件具備足夠的數(shù)據(jù)存儲空間及提供較高的傳輸速率，以保障數(shù)據(jù)能夠完整上送到數(shù)據(jù)庫中。最后集中器與電能表之間選用的抄表方案因地制宜，選取最優(yōu)方案以保障數(shù)據(jù)的穩(wěn)定上送。

（2）工程項目推進

低壓集抄點多面廣，以地市供電企業(yè)為單位，整體升級改造的投資較大，考慮到需要保障集中器的運行穩(wěn)定，整個項目應(yīng)該“以點帶面，最終實現(xiàn)目標”的推進方式，以確保不因新建項目的投入而影響原有的設(shè)備、技術(shù)、數(shù)據(jù)的穩(wěn)定。

對于不具備軟硬件條件的集中器或電能表，管理部門應(yīng)在穩(wěn)步推進具備硬件條件客戶的智能電表電壓監(jiān)測工作的同時，逐步開展對于舊集中器、電能表的改造工作，特別針對需要進行低電壓監(jiān)測的客戶，若此類客戶使用的電能表不具備低電壓數(shù)據(jù)記錄，應(yīng)首先對其進行技術(shù)改造，以達到滿足低電壓監(jiān)測要求。

低電壓監(jiān)測的本質(zhì)為臺區(qū)內(nèi)客戶電壓＋7%～－10%合格范圍外偏差監(jiān)測，按照“以點帶面，最終實現(xiàn)目標”的思路，考慮到只有直接管理部門才清楚某一個臺區(qū)供電半徑的起始點，具體實施選用的試點臺區(qū)及試點客戶應(yīng)該由直接管理單位選取，實踐功能的試驗情況應(yīng)選較為特殊的行業(yè)，如漁業(yè)、精密設(shè)備制造商、消防局等特殊公職單位、容易發(fā)起投訴的個體等。試點階段應(yīng)盡可能提高數(shù)據(jù)的及時性和完整性，同時保證現(xiàn)有的運行狀況正常，為后續(xù)全面推進提供保障，最終實現(xiàn)轄區(qū)全網(wǎng)的低壓客戶的電壓數(shù)據(jù)監(jiān)測。

3 智能電表電壓監(jiān)測的應(yīng)用

目前，中山供電局轄區(qū)已實現(xiàn)全部公用低壓臺區(qū)電壓監(jiān)測功能全覆蓋，考慮到需要保障日常抄表業(yè)務(wù)的正常運作，受限于采集終端集中器本體的硬件條件及運營商通訊的相關(guān)限制，暫未對全部低壓客戶開展電壓監(jiān)測業(yè)務(wù)，未來，技術(shù)逐漸成熟，政策逐步開放，將大大有利于全面實施低壓客戶開展電壓監(jiān)測業(yè)務(wù)。

在已實施電壓監(jiān)測的低壓客戶中，經(jīng)分析所采集數(shù)據(jù)，電壓異常情況概括起來主要存在以下兩個問題。

（1）智能電能表本體異常

部分在運行的電能表使用年份較久，采樣模塊故障導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)異常，或制造標準比較舊，與最新的制造標準在部分數(shù)據(jù)采集邏輯上有不同，導(dǎo)致系統(tǒng)展示的電壓數(shù)據(jù)顯示異常。如圖1～2所示。

圖1 采樣模塊故障

圖2 制造標準不同導(dǎo)致的電壓數(shù)據(jù)異常

通過采樣數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合現(xiàn)場確認客戶供用電情況正常，判斷屬于電能表本體故障，為了避免故障的進一步擴大，使用新制造標準的電能表，能夠避免過多的“誤報”信息，增加運維人員的分析工作量及無效出勤次數(shù)，從而有效降低現(xiàn)場運維壓力。

（2）客戶進戶電源電壓異常

客戶進戶電源電壓異常主要由于低壓客戶電源進戶線接觸不良以及線路供電電壓較低兩種情況造成，如圖3～4所示。前者一般可以通過現(xiàn)場運維解決問題；后者所記錄電壓數(shù)據(jù)即為本文中心所述，是對電壓監(jiān)測功能的實用化。

圖3 電源進戶線接觸不良

圖4 線路供電電壓較低

供電企業(yè)運維人員利用智能電表，開展臺區(qū)末端電壓監(jiān)測，完善電壓監(jiān)測系統(tǒng)功能，根據(jù)每日電壓數(shù)據(jù)的采集情況，為電壓管理和低電壓治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和輔助分析。對已采集數(shù)據(jù)的臺區(qū)進行分析及評估，確定低電壓客戶所處線路、臺區(qū)低電壓的原因，并根據(jù)線路供電半徑是否過長，末端線路截面是否太小，線路首端客戶用電負荷過大等情況導(dǎo)致線路末端電壓異常。同時，應(yīng)重點考量低電壓投訴易發(fā)戶、供電半徑過大的臺區(qū)，對此類客戶、臺區(qū)進行密切跟蹤，制定有針對性的客戶、臺區(qū)應(yīng)急方案，將監(jiān)測數(shù)據(jù)同步應(yīng)用到電能質(zhì)量管理中。

利用智能電表電壓監(jiān)測技術(shù)，可以在出現(xiàn)持續(xù)電壓異常的情況下，根據(jù)電壓異常的上、下限和電壓出現(xiàn)異常的起止時間，結(jié)合臺區(qū)、線路的運行環(huán)境、用電負荷的分布情況等，主動、及時地發(fā)現(xiàn)問題；通過不同臺區(qū)之間的負荷割接、相同臺區(qū)的線路調(diào)整等手段，能夠在很短的時間內(nèi)消除故障，以此提高供電的可靠性，減少客戶因低電壓用電的問題而引起的抱怨、投訴，從而全面提高客戶滿意度。

4 結(jié)束語

隨著智能電表的全面使用，供電企業(yè)對智能電表數(shù)據(jù)的利用將逐步增加，本文對智能電表對電壓的監(jiān)測應(yīng)用方法進行了闡述，利用采集的異常數(shù)據(jù)判斷客戶用電情況是否正常，從而為供配電設(shè)備的運行條件的升級改造、技術(shù)更新提供切實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

基于智能電表電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)的利用，供電企業(yè)能夠?qū)蛻粲秒娗闆r進行分析、判斷后將低壓運維工作深入到供電半徑末梢，主動發(fā)現(xiàn)終端設(shè)備缺陷并及時消除，是提高供電可靠率的重要技術(shù)支撐，是提高客戶滿意度的又一技術(shù)手段。