浅析配电网电能计量和线损管理

陈辉 胡耀东 国网河南省电力公司信阳供电公司

随着电力市场建设加速推进，市场化用户对数据采集的及时性与稳定性提出了较高的要求，尤其现货市场建立以后，市场对装置的采集性能要求越来越高，市场交易时刻的数据准确性是市场交易的关键因素，不准确、不及时均会引起投诉与纠纷，严重的时候会引起售电用户出现亏损或倒闭。传统的计量自动化终端已经不能满足现在电力现货市场电量结算要求，在实时性和稳定性等方面都存在诸多不足之处。为了提高电力企业电费实时性结算水平，需要对传统计量自动化终端技术进行改进。研制一种高稳定型计量自动化终端与多通道、冷热双设备，利用现代通信技术和计算机技术以及电能测量技术结合在一起，才能够技术、准确、全面地反映电量使用。

一、配电网电能计量现状分析

智能变电站建设是构建智能电网的核心环节之一，它以数字化变电站为基础，以IEC61850为标准通信协议，以新型智能电子设备完成控制、测量、监视、保护、电能计量等信息的实时采集。智能变电站的技术革新促使计量技术的改进，使得变电站电能计量系统朝着数字化、智能化、标准化、系统化的方向发展。数字化电能计量系统具有扩展性强、互操作性好、绝缘性能好、数据共享率高、准确度等级高、成本较低等优点，已经取得了较好的应用发展。但是，目前国内电能计量系统在实施贸易结算时仍普遍采用传统计量方式，只有在线损考核时才使用数字化电能计量。据统计，在国内已经投入使用的数字化电表中，约有95%的装置用于内部考核，只有约5%用于贸易结算，这充分说明数字化电能计量的作用多体现于参照对比。此外，国内尚无明确的数字化电能计量设备评价体系，数字式电表的评价标准、技术方法仍参照传统电表，实际应用中因为环境误差极易造成数字式电表的首检误差与运行误差存在较大波动。数字量的传输、上报均使用新的IEC61850协议，使得电能计量新技术在误差来源、检测溯源等方面均存在一定争议。因此，有别于传统计量方式，新的数字化电能计量技术带来了新的误差，对其进行分析，不仅有助于分析电能计量系统的整体误差，使得系统具有更高的稳定性、更好的安全性，还可以推动数字化电能计量系统在工程中的实际应用。

二、配电网电能计量和线损管理存在的问题

（一）电力谐波的影响

电力谐波的产生是不可避免的，影响着电能的计量准确性，体现在全电子式的电能表中，由于实际的电力使用过程中电力客户的用电负荷是动态变化的，会随时发生改变，因此针对每个周期的电压和电流以及电压电流之间的相位差值，利用电子式电能表无法进行准确和快速地测量。通常情况下，电子式电能表的测量元件是由乘法器和A、D采样器构成的，无法直接地计算出相关功率，但是可以通过对用电负荷电压的采样，结合电流的瞬间值采样结果进行计算，得出最后的结果，用采样周期乘以电压瞬间值和采样电流相乘相加后的数值，最终的平均电能就可以计算出来。发生在电子式电能表中的计量误差问题就是在这一过程中将模拟量转换成数字量形成的，A、D采样器的采样次数和转换精度均对计量结果有着直接的影响。并且电能计量装置中电压电流互感器自身存在的比差和角差问题，也会形成对计量结果的影响，这二者之间会形成幅值误差和相位误差，此类误差问题均可能导致电能表的电能计量发生错误。电力线路的具体运行中，电压和电流互感器中有电压和电流通过，在电磁感应原理作用下形成二次电压和电流的转换，再向电能表传入，借助二次导线的功能产生最终的结果，这一过程中计量用的配置是否准确对计量结果形成了一定程度的影响。电能计量装置在电力谐波的作用下可能发生误差问题，因为从理论研究的角度进行分析可以发现电力谐波会在电能计量仪表中形成电磁转矩，这样一来就为后续的电能计量工作埋下了隐患问题，导致计量装置发生误差，降低了电能计量的准确性。电磁感应式电能表装置中共同存在基波和谐波，在谐波作用下，电能表的旋转盘阻抗和电压线圈阻抗发生了变化，改变了磁通量，最终引起了电能计量误差问题，针对谐波有功电能的计量工作必然会面对这一误差因素。

（二）电能计量装置安装、运行中存在的故障

电能计量装置一般安置在电力用户方，而由于电力用户居住环境的不同，导致电力企业无法统一电能计量装置的安装环境。因此，因电能计量装置安装与运行环境的原因难免会出现一些故障，进而会影响到电能计量的正确性。电能计量装置发生故障的主要原因有：PT和CT的变比错误、电能计量装置的二次回路存在短路、接线错误、断路以及PT和CT极性错误等。此外，电能计量装置运行中三相电流与电压的不同相也会发生故障。根据皮尔逊的系数可以判定出故障的类型。

（三）计量自动化终端存在的不足

目前，国外适应电力市场的计量自动化终端技术研究已经比较成熟，各国根据自身的发展情况都具备适应电力市场结算需求的计量自动化终端的技术规范和检测规范。虽然国内已初步进行相关适应性技术规范的编写，但国内现安装的负控终端仍未进行全面改造，采用的通信方式存在一定的局限性，采集密度也无法满足电力现货市场。计量自动化终端频发故障也增大了运维技术难度和运维经费，已经不能满足现在电力现货市场电量结算要求，在实时性和稳定性等方面都存在诸多不足之处。

（四）配电网线损问题

根据多年来工作总结出影响配电网线损的几个因素：台区拓扑结构及用户分布，台区设备能耗水平及台区用户用电特性；供售不同期时差电量的影响，错抄、漏抄影响线损统计异常；由于季节、负荷变化等原因使电网潮流发生较大变化导致运行方式不合理；基础档案错误，电能表计的正负误差影响线损变化；客户窃电及其他影响因素。

（五）线损指标层层分解不合理

因为总体用电量以及耗能提升，导致当下一些未进行线改的线路承载能力降低。当用电高峰出现时，线路将过载。当过载达到一定极限时，线路将出现发热，严重时可能引发火灾。对一些供电所来讲，用户提升时对应用电负荷也在提升，但是其并未及时优化设备与设施，由此便造成了线路承载压力的进一步增大。线路三相负荷的具体设置科学性水平较低，无法保障设备的运转，而技术人员方面的线路安装不符合标准，也会造成线路连接处的松动或是其它问题的出现。我国电网建设中的电路结构建设非常复杂、相互交错缠绕在一起，这会给优化和维修电路造成很大的困扰。由于道路建设不断，经常会发生因为施工问题电缆和高压线路被破坏的情况。除此之外，线损指标分解之后，对应的线损管理工作会直接与各个县级供电企业挂钩，若其中没有明确出具体职责划分，各个单位便可能只重视主营业务，将线损管理看作是“不重要的内容”，对于管理水平也无法提升。

三、配电网电能计量和线损管理措施

（一）优化计量方式

为了降低谐波对电能计量产生的影响，可通过优化计量方式、提高对计量方式的管理有效性，运用全能计量方式和基波电能计量方式两种不同方法展开深入研究。全能计量方式下，对于电能表的要求较高，需要电能表将基波电脑和所有的谐波电能准确、全面地反映出来，这样才能使电能计量受到的谐波影响降到最低，保证电能计量的准确性效果。针对线性用户电能表可以升级为电子式电能表，有效降低谐波对计量过程形成的影响，大大降低了电能计量可能发生的误差问题，甚至可以将误差降低到趋近于零。基波电能计量方式准确性较强，能够将基波有功功率和有功电能准确地表达出来，是一种高效的计量方式，利用基波电能计量方式展开电能计量工作的过程中，应保证该方式运用的准确性和合理性，将谐波有功功率剔除在外，进行电能计量，也就是说不管是非线性用户还是线性用户，利用基波电能计量方式进行电能计量工作时，电能表上只将W1反映了出来。由此可见两种电能表在有功电能的计量方面准确性均不足，因此必须要将专门的基波有功电能表配备其中，才能够采取这样的计量方式计量电能，抑制电源谐波，转换成有源滤波的方式，利用开关交换功能和PWM转换器的合理运用，能够达到有效的抑制谐波的作用，这样的方式能够使功率因数得到提高，强化了电能计量的准确性。

（二）电能计量装置与运行中存在故障的处理措施

电力企业的工作人员在安装和调试电能计量装置时，需要检测施工现场的电力用户方的接线是否正确。防止电力用户方出现私拉乱接线路的情况，保证电力用户用电的规范性。同时，要了解用户日常的用电情况，并将调查的结果与其实际用电相对比，进一步判断电能计量装置是否正常工作。与此同时，电力企业的工作人员还需要对电能计量装置的外观进行检查，核对电能计量装置的铅封和原始记录的一致性。若是在核实过程中，发现电力用户存在偷电、窃电的行为一定要及时进行处理，保证电力公司和电力用户们的权益。此外，电力工作者还需要检查电能计量装置进出线的排列情况，检查接线是否存在松动的现象。之后，还要检查电能计量装置的螺栓螺帽是否脱落，接线端子是存在松动现象等。若是发现电能计量装置在安装和运行过程存在问题，工作人员需要及时向相关部门申报，先进行停电处理，再科学的进行故障排查。

（三）自动统计

线路损耗管理中，通过应用电力计量自动化能够对线路损耗进行自动化统计。在自动统计的基础上，四分线损方法相结合能够有效提高统计管理质量。通过应用电力计量自动化技术能够根据线路电压的不同对不同周期电力损耗进行设置统计，对电压等级和电力损耗之间的联系加以分析。在以往的模式下，配电网中线路比较多，对于线路的长度估算较为困难，所以很难对人力资源以及物力进行准确统计，应用电力计量自动化技术能够减轻统计工作量，提高工作质量以及效率，能够对线路中存在的故障加以及时地发现，确保电力系统稳定、安全运行。

（四）规范供电所内部管理

第一，建立规范化管理常态机制。建章立制，完善体系，对各专业、各岗位的工作标准、工作要求、工作流程等做出具体明确规定，形成事前有计划、事中有控制、事后有考核的管理主线，提高全员的工作执行力。同时注重发挥模范引领作用，选亮点、树典型，营造你追我赶、争先创优的工作氛围。第二，打造智能型供电营业厅。营业厅智能化管理系统为客户提供个性化、互动化、多元化的智能便捷服务，服务客户实现网上交费、网上办电、网上报修、网上查询等业务办理，服务流程更优化、办电程序更简捷，让老百姓用上可靠电、满意电，享受智能化、科技化的服务。

（五）明确技术降损和管理降损与理论线损的关系

按照线损出现原因，可使用管理降损、技术降损两类措施来解决问题。其中，技术降损能够直接减少线损值，管理降损则是推动实际与理论线损值更趋近。一般情况下，技术降损需要大量的资金投入来优化电压水平，改善网络结构，缩短供电半径，优化无功配置等手段达到降电压的目的。管理降损一般资金投入较少，通过加强治理，减少人为因素在供电网络中造成地“跑漏”电能损失来实现降损的目的。技术降损和管理降损是有区别的，两者无法处于自由状态。对于降损管理来讲，技术和管理降损两类方式都经常用到，必须综合管理这两类解决问题的方式，这样才可通过资本投资来获取更佳的效益。线损管理即是借助高效化的控制与组织，进行资源方面的整合，以此来服务企业的发展，并在综合使用管理、技术措施的基础上达到既定的线损管理目标。

四、结语

综上所述，电能计量装置的正常工作关乎到电力企业和电力用户的利益，同时也是电能计费的重要依据和基础。只有做好电能计量装置故障检测与排查工作，并加强降损措施的应用，才能保证电能计量的准确性，提高电力营销服务工作水平，推动电力事业长远稳定发展。