基于计量自动化系统的台区线损率异常研究

范明

(广州供电局有限公司， 广东 广州 510000)

0 引言

节能减排逐渐成为全球各政府的追求目标，电力行业的节能减排甚至成为追求目标的突出领域[1]。线损率作为衡量电力系统的一项综合性指标，能够直接体现电力企业的管理水平、规划设计水平和技术装备水平，降低线损率不仅可以减少电能损耗，而且有利于政府的节能减排工作[2]。因此，开展对台区线损率异常研究具有十分重要的现实意义。降低线损作为供电企业的重点工作，相关学者对此展开了大量研究。陈洪涛等[3]提出一种基于k-means聚类算法的线损异常辨别方法，通过对聚类结果中线损率高的数据时间离散度进行分析，表明该方法具有一定的实际应用效果。为提高配电效率，减小低压台区损失率，史琳[4]提出了一种基于多源数据互补技术的线损智能分析技术，以某供电公司异常线损典型案例进行分析，验证了该平台的实用性，为电力企业的台区线损治理工作提供了科学依据。Ye Ren[5]根据中压配电网的特点，提出一种使用交替梯度算法来改进径向基函数神经网络方法并验证其可行性。设计一款台区线损分析平台有助于实现高效、快捷的台区线损率异常研究。本文以Web服务器、数据库服务器和运算服务器为框架，基于用电信息采集系统建立台区线损分析平台，平台技术路线包括接入数据、数据分析和数据呈现三部分内容，功能包括不合格线损明细分析、线损合格率分析、线损率波动分析、线损率历史变化分析和数据备份五项功能，以广州供电局有限公司为例进行台区线损率异常研究，验证该平台具有十分重要的可行性与实际意义。

1 台区线损理论基础

1.1 线损分析

线损又称线损电量[6]，通常由两部分构成，一部分指在配电、变电和输电过程中，电能经过输电线路、变压器以及电容器等元件设备所消耗的能量，另一部分指由于供电企业管理不当造成的电能损耗。线损电量无法进行直接计算，只能在一定周期内统计计量。其计量式，如式(1)。

线损电量=供电量-售电量

(1)

线损包括定额线损、经济线损、管理线损、理论线损和统计线损5种类型。定额线损是供电企业结合现实情况，预算给下级供电企业的指标。固定供电线路对应的最低理论线损率称为经济线损。统计线损与理论线损的差值称为管理线损，主要来源于供电企业经营不当带来的电能损失。结合电网负荷与供电设备的运行参数，根据理论线损计算方法计算出的电网损耗为理论线损。根据电能表示数计算得到供电量与售电量的差值称为统计线损，如式(2)。

(2)

式中，As表示售电量；Ag表示供电量；λ表示线损率。

1.2 线损的影响因素

供电系统中线损的影响因素包括管理与设备两方面。供电企业存在管理不当、规章制度不健全等问题带来不同程度的电能损失，例如：电能测量表参数设置不准确，调换修正不及时；工作人员抄表存在错抄、漏抄等现象，造成线损计算结果不准确；某些用户存在窃电与违规用电的行为，不仅给供电企业造成经济损失，而且影响电力市场的正常秩序。此外，供电系统中的设备与元件存在漏电的现象，带来一定程度上的电能损耗，并且这些电能损耗大小只能根据电量统计进行确定，无法由计算方法和电能表进行测算。

1.3 台区线损的计算方法

台区通常位于供电系统的末端，表示每台配电变压器的供电区域或范围[7]，供电企业根据台区实现对低压电力用户的分配管理。线损率通常表示损耗电量与电网供电量的比例，而台区线损率作为一项重要指标，更加能够反映一个台区技术装备水平和管理水平[8]。用电信息采集系统具备电能质量监测、线损分析、阶梯电价执行以及自动抄表等功能，能够实现终端用户与配电变压器电能数据的日常采集，结合每个台区用户电能表计量的电量以及台区总表计量的电量，能够实现台区内日、月、季度、年的周期线损计算，如式(3)。

(3)

式中，M表示台区内用户总数；ei表示周期内用户电能表计量的电量；E表示周期内台区总表计量的电量；λ表示台区线损率。

2 台区线损分析平台

2.1 平台结构框架

台区线损分析平台组成部分包括Web服务器、数据库服务器和运算服务器。其结构框架，如图1所示。

图1 台区线损平台结构框架图

台区线损平台主要由用电信息采集系统服务平台和台区线损分析平台构成。首先，用电信息采集系统服务平台用于采集获取大量的原始数据，并通过特定的程序对该电量数据进行补充、修复，数据经过防火墙传送至台区线损分析平台，通过运算服务器进行线损分析，并将最终分析结果保存至数据库服务器，客户端的访问请求经过Web服务器得到响应。客户端与台区线损分析平台之间同样设置防火墙，旨在保障台区线损平台运行过程中的信息安全。

2.2 台区线损平台技术路线

台区线损平台技术路线主要包括三部分内容：(1) 接入数据；(2) 数据分析；(3) 数据呈现。接入数据通过Java语言编写的Web service程序来完成，用电信息采集系统服务平台将获取的原始数据进行补充，台区线损分析平台调用接口程序，并根据相关参数获取目标数据，然后将之输送至台区线损分析平台。

运算服务器采用Java语言编写分析程序，数据库服务器由MySQL数据库软件组成，两者协作完成数据分析。数据库服务器向运算服务器传送数据，运算服务器对此数据进行异常识别与修复，之后完成相应的线损分析，并将分析结果传送至数据库服务器。数据库服务器通过PHP程序把数据分析呈现至Web页面。

2.3 线损平台功能

线损平台主要功能，如表1所示。

表1 台区线损平台主要功能

3 台区线损分析平台的应用

3.1 不合格台区线损明细

2018年7月19日，广州供电局有限公司各个供电所不合格台区线损明细，如表2所示。

不合格台区线损明细功能筛选台区线损率为负值以及线损率大于10%的供电所；筛选结果以表格的形式呈现给电力企业相关人员，该功能具有高效、直接与重点突出的优点；筛选出迫切需要加强治理的台区，有效地减少电力企业的电力损失，为其台区线损治理工作提供科学依据。

3.2 台区线损合格率分析

2018年7月19日其各个供电所线损合格率分析结果，如图2所示。

由图2可以发现，DH供电所、LM供电所和GYQ供电所线损合格率低于90%，分别为87.96%、89.41%和83.76%，表明这三个地区的台区线损工作管理存在一些不足，需要进一步加强管理。ZSY供电所和YCW供电所线损合格率分别为97.72%和97.10%，说明这两个供电所的台区线损管理工作取得良好效果。台区线损合格率分析功能可以清晰、准确地表明各个供电所的台区线损管理工作情况，为电力企业提供了方便。

表2 不合格台区线损明细

图2 台区线损合格率分析结果

3.3 台区线损率历史曲线

2018年1月至7月，台区线损率历史曲线,如图3所示。

图3 ZL台区与HL台区的线损率历史曲线

由图3可以发现，1月份至7月份ZL台区线损率基本保持平稳，但其台区线损率为负值，表明该台区可能出现存档错误的情况，需要相关工作人员确认现场录入与档案记录系统数据是否一致。1月份至4月份HL台区的线损率基本保持平稳，4月份至5月份其台区线损率由7.40%增加至11.67%，之后基本保持不变，因此，电力工作人员应该确定该月份线损率猛增的原因。台区线损率历史曲线功能记录台区线损率随时间的变化规律，确定其是否异常，为电力公司的台区线损有效管理、治理提供了依据。

3.4 台区线损率波动分析

2018年1月至7月，各个台区的线损率波动分析,如表3所示。

表3 各台区线损率波动分析

由表3可以发现，大部分台区线损率波动平稳，变异系数处于10%以下，而MX1与DJ3台区线损率波动相对较大，变异系数分别为10.96%与12.13%，以DJ3台区为例，结合其线损率历史曲线进行研究。DJ3台区线损率的历史曲线，如图4所示。

图4 DJ3台区线损率历史曲线

由图4可以发现，从六月份开始，DJ3台区的线损率呈直线上升趋势，这是该台区线损率波动较大的主要影响因素，供电企业人员应当着手排查其线损率激增的主要原因，并进行及时、相应的改进处理。因此，台区线损率波动分析功能能够及时观测台区线损率异常的台区，为电力企业工作人员提供直观的监测与排查，并采取相应的改善措施，通过将台区线损率历史曲线功能与之相结合，可以获取更多有效的信息，为供电企业管理工作带来方便。

3.5 数据备份

台区线损分析平台开发数据备份功能，该功能能够将不合格线损明细分析、线损合格率分析、线损率波动分析和线损率历史变化分析四项功能的分析数据以表格的形式进行下载备份，若某台区出现异常数据，电力企业管理人员可以参考往年同时段数据，为其后续分析、改善工作带来很大程度的方便与快捷，能够大幅度提高工作人员的效率。

4 总结

随着电力市场化进程的不断推进，降低线损率已经成为供电企业降低电能损耗的重点。本文首先对台区线损基础相关理论进行阐述，并基于用电信息采集系统建立台区线损分析平台，不合格台区线损明细功能可以筛选台区线损率为负值以及线损率大于10%的供电所，为供电企业台区线损专项、重点治理提供方便。台区线损合格率分析表明，ZSY供电所和YCW供电所线损管理工作得当，而DH供电所、LM供电所和GYQ供电所线损合格率低于90%，需要进一步加强管理。台区线损率波动分析功能能够及时观测台区线损率异常的台区，台区线损率历史曲线功能记录台区线损率随时间的变化规律，两者相结合能够更快地获取有效信息，为供电企业管理工作提供科学的依据，同时表明该平台具有十分重要的可行性与实际意义。