分区电网电量统计偏差问题及改进

程旻，蒋亚坤

（云南电力调度控制中心，昆明 650011）

0 前言

电网分层分区是保证电力系统安全稳定运行的一项基本要求，分区电量统计的准确性将影响电力市场交易的结果。目前电量采集统计的模式下，分区间联络通道存在电量统计偏差问题，由于符合产生电量偏差的联络通道条件比较特别，问题容易被忽视。随着小水电、新能源的建设及微网的发展，供电区域的负荷电源平衡状况发生了变化，分区之间的联络通道电量统计偏差现象将成为影响电量统计准确性的主要因素。本文将通过对联络通道电量偏差发生的机理研究，总结电量偏差产生规律，并针对性地提出消除电量偏差的技术措施。

1 分区电量统计模式

将分层作为分区的一种特殊模式，则电网分区划分主要有以下三种模式：

1）按网络电压等级，即网络的传输能力，将电网划分由上至下的若干结构的分层划分；

2）按照调度管辖范围进行分区划分；

图1 联络通道示意图

3）根据电网网络拓扑及断环情况划分。分区后的区域电网通过多个联络通道分别与不同的外部电网相连，分区供入电量、供出电量分别是各个联络通道的等效供入电量、供出电量的和。电量统计的关键集中于联络通道的等效供入电量、供出电量统计。联络通道的电量统计基于采集联络通道各支路的供入、供出两块关口电量表计量的电量值进行计算，周期性统计电量。目前主要的统计计算方法有两种，以图1联络通道m为例。

假定联络通道m有k条支路，记统计周期内的联络通道m支路i的供入、供出两块关口电量表测得通过电量分别为A入mi、A出mi。

统计方法1：以各支路供出、供入的关口表计量分别直接累加值作为联络通道供出、供入的电量（以下简称归类法）。统计公式如下：

统计方法2：以主要等效电量传输方向为正将所有支路关口表的数值进行代数累加作为主要供电方向的电量，反方向的电量记为0。（以下简称消去法）。统计公式如下：

2 联络通道电量统计偏差案例分析

等效有功电力方向不固定且由非完全并联支路集形成的联络通道存在电量统计偏差问题，等效有功电力方向固定或由并联支路集形成的联络通道可以通过正确选择统计方法避免电量统计偏差。实际的统计工作中满足发生电量偏差的情况较少，下面用案例说明电量偏差的现象。

图2中两个电网之间的联络通道由一个变电站的两段分裂运行母线与某地区电网的两个无电气联系的局部电网之间的联络线路组成，联络通道关口由两条线路出线关口表组成。

选取三个不同的统计日进行分析，假设两条联络线的功率每天中午12:00同时改变一次，统计日电力电量数据，分别计算实际电量及采用归类法、消去法统计电量，可得到结论：

联络通道电量统计的准确性与通道潮流特性及统计方法有关，在特定的情况下，选择统计方法只能减小，但不能消除电量统计偏差。

图2 案例电网连接示意图

3 联络通道电量统计偏差原因分析

以图1所示联络通道m为研究对象，假定联络通道m有k条支路，记观测时段T内的联络通道m支路i的供入、供出两块关口电量表测得通过电量分别为A入mi、A出mi。研究联络通道m在观测时段T内的电量统计方法及统计偏差产生机理。

假定观测时段T内的联络通道m的等效有功功率方向是变化的，期间改变了n次，如图3所示：

图3 观测时段T内等效有功功率变化示意图

按潮流等效有功功率的方向将观测时段分为多个时间窗口，为归类计算，以Tkj代表供入的第j个窗口，Tsj代表供出的第j个窗口，则。

Tkj内供入电量：

Tsj内供出电量：

观测时段T供入电量：

观测时段T供出电量：

因为

式中：Q入mTkji为联络通道m支路i在统计时间窗口Tkj内的供入电量；Q出mTkji为联络通道m支路i在统计时间窗口Tkj内的供出电量；Q入mTsji为联络通道m支路i在统计时间窗口Tsj内的供入电量；Q出mTsji为联络通道m支路i在统计时间窗口Tsj内的供出电量。

由上面公式推导，可得到以下特性：

1）供入、供出实际电量的差值与联络线关口表供入、供出电量累计值的差值相等。

2）实际供出、供入电量与各支路供出、供入的关口表分别直接累加值的误差等于等效有功功率供出时所有支路供入电量累加值与有功功率供入时所有支路供出电量累加值之和，联络通道各支路潮流方向一致性好的误差较小，当联络通道各支路有功功率方向与等效有功功率方向全完一致的情况下，实际供出、供入电量等于各支路供出、供入的关口表分别直接累加值，即采用归类法统计无误差，否则实际供出、供入电量小于归类法统计电量，电量偏差为正偏差。

3）当观测时段T内等效有功功率只有一个方向，均为供出或均为供入情况下，以等效有功功率的方向为正将所有支路关口表的数值进行代数累加，得到的数据即为实际电量，即采用消去法统计无误差，否则实际供出、供入电量大于消去法统计电量，电量偏差为正偏差，偏差值等于被忽略的潮流方向的实际传输电量。

通过分析可知，电量周期性统计模式存在特殊的联络通道电量统计偏差问题，常规的统计方法不能避免电量统计偏差的发生。

4 统计偏差措施研究

4.1 减少电量统计偏差的技术措施

为提高电量统计的准确性，在现有的统计模式下需要先做好两个基础工作。一是根据联络通道的特点合理分类，正确选择统计方法；二是针对存在电量统计偏差的特殊联络通道调整统计周期。

1）分析联络通道的特点，正确选择统计方法，依次确认各个联络通道是否属于存在电量统计偏差的特殊联络通道。根据电网间联络的电气特点，可将联络通道分为以下两类：

a单一通道：联络两单一节点的通道，即两端是单一厂站母线的联络通道，联络通道可以是单回或是多回支路并联组成。

b多端通道：目标电网与外部电网之间多点连接的联络断面，即目标电网存在两个及以上节点与某外部电网单个或多个节点联络或外部电网存在两个及以上节点与目标电网单个或多个节点联络的支路集合。

存在电量统计偏差的特殊联络通道是等效有功潮流方向不固定的多端通道。根据上文分析结论，统计方法的选择原则如下：

当联络通道组成支路的有功功率一致性较好时，采用归类法统计电量偏差较小，组成支路有功功率完全一致性时，采用归类法统计电量无偏差，如单一通道。

当联络通道等效有功功率方向的变更较少时，采用消去法统计电量偏差较小，联络通道等效有功功率方向不变情况下，采用消去法统计电量无偏差。

2）缩短特殊联络通道统计周期，减少偏差电量的堆积时间和电量。缩短特殊联络通道统计周期措施可以缩短存在等效有功功率反向的偏差统计周期数量，有效减少偏差电量的堆积时间，是减少电量偏差的有效措施，但不能完全消除电量偏差，措施效果与统计周期的长度成反变关系。

实际生产中，电量统计普遍按月统计，随电网自动化技术的进步，周期性自动采集关口表数据的电量统计方式成为电量统计的发展趋势，电量统计自动化为缩短统计周期提供了技术条件，如云南电网输电网络损耗实时在线监测与分析系统实现了以15分钟为周期采集电能量系统关口表数据进行网损统计的功能。

对于人工抄表模式下，缩短特殊联络通道统计周期措施将成倍加大工作量，可行性较差；自动电量统计平台统计模式下通过系统功能升级改造实现缩短特殊联络通道统计周期具备一定可行性。

由于特别联络通道等效有功功率反向时间的不确定性，以上措施只能减少电量统计偏差。

4.2 消除电量统计偏差的技术构想

消除电量统计偏差的技术措施需要以电量统计自动化及SCADA系统平台为基础，在电量统计中引入实时潮流判别，具体如下：

对特别的联络通道选取消去法统计方法，利用SCADA系统对通道实时等效有功功率方向进行监视，当出现等效有功功率值过0，方向反向的事件时，通过接口向电量统计自动化系统发出反向信号，统计系统启动电能量系统对问题联络通道进行数据采集，采用修正统计窗口的方式对事件触发的通道提前进行电量统计，同时启动新的统计时间窗口。

图4 反向事件启动示意图

修正统计窗口功能的构建需要解决三个主要技术问题：

1)在SCADA系统中新增特殊联络通道定义，实时等效有功功率监控，功率方向反向时刻生成事件信号的功能模块；

2)完善SCADA系统与电量自动统计系统的数据通信接口，以满足SCADA系统事件信号向电量自动统计系统传输的需求；

3)电量自动统计系统新增SCADA事件信号触发对问题联络通道电能量关口表电量数据采集，提前进行修正统计周期的电量统计并启动下一个统计窗口的补充策略。修正统计窗口的方案是有效消除电量统计偏差的技术措施。

5 结束语

本文通过设计的统计案例直观展现了电量统计偏差现象，对分区联络通道电量统计偏差的产生机理进行了研究，深入分析了不同电量统计模式下发生电量统计偏差的客观规律，提出了减少及消除偏差的技术方案措施。