劉浩宇 許迪 翟術(shù)然 盧靜雅 喬亞男

摘 要：電能表的計(jì)量準(zhǔn)確性關(guān)系到千家萬(wàn)戶的實(shí)際利益，同時(shí)也直接影響電網(wǎng)企業(yè)的營(yíng)業(yè)收入。為了對(duì)運(yùn)行電能表的計(jì)量準(zhǔn)確性進(jìn)行全量監(jiān)測(cè)，現(xiàn)階段只能通過(guò)人工地毯式巡查或抽檢方式，不僅工作量大，針對(duì)性不強(qiáng)，更無(wú)法實(shí)時(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行誤差情況。文章通過(guò)研究遠(yuǎn)程誤差診斷模型，用數(shù)學(xué)方法設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了智能電能表運(yùn)行誤差算法，并進(jìn)行了初步應(yīng)用以及商業(yè)規(guī)劃，從而說(shuō)明了電能表遠(yuǎn)程誤差計(jì)算的重要意義和商業(yè)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程誤差診斷；RDIM模型；電能表超差；廣義流量守恒

中圖分類號(hào)：TM933.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）33-0046-02

Abstract： The measurement accuracy of watt-hour meter is related to the actual interests of millions of households， but also directly affect the operating income of power grid enterprises. In order to monitor the measurement accuracy of the meter， we can only use manual carpet inspection or random inspection at this stage， not only the workload is heavy， the pertinence is not strong and can not reflect the field operation error in real time. Through studying the remote error diagnosis model， this paper designs and realizes the operation error algorithm of intelligent watt-hour meter by mathematical method， and carries on the preliminary application and the commercial plan. Therefore， the importance and commercial value of remote error calculation of watt-hour meter are explained.

Keywords： remote error diagnosis； RDIM model； overerror of watt-hour meter； generalized flow conservation

引言

2017年舒印彪董事長(zhǎng)赴澳大利亞調(diào)研指出要深化智能電表非計(jì)量功能，利用智能電表數(shù)據(jù)加強(qiáng)配網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)和精準(zhǔn)運(yùn)維的重要方向和內(nèi)容。但目前在配網(wǎng)運(yùn)維和智能表應(yīng)用上仍存在智能電能表作為連接供電公司和用戶的橋梁，其準(zhǔn)確度是保障雙方權(quán)益的標(biāo)準(zhǔn)。問(wèn)題電能表和異常用電等情況的出現(xiàn)打破了平衡，而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電能表逐具進(jìn)行校驗(yàn)、用電隱患排查又因?yàn)楸碛?jì)數(shù)量龐大難以實(shí)現(xiàn)。隨著電力公司用電信息采集系統(tǒng)的全面覆蓋，積累了海量的用戶檔案和用戶電量數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)前的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，深度挖掘相關(guān)數(shù)據(jù)，使得對(duì)電能表運(yùn)行誤差的在線分析變成可能。

1 基于低壓臺(tái)區(qū)的電能表遠(yuǎn)程誤差計(jì)算RDIM模型原理分析

電網(wǎng)中一個(gè)臺(tái)區(qū)由一個(gè)供電表和若干個(gè)用戶表組成，供電表與用戶表的關(guān)系組成了簡(jiǎn)單的樹形拓?fù)?，如圖1所示?？偙鞰0對(duì)下一級(jí)用戶表M1，M2，......提供能量輸入。目前大多數(shù)針對(duì)計(jì)量點(diǎn)異常的研究均基于該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

筆者通過(guò)構(gòu)建基于樹形拓?fù)湎聫V義流量守恒的智能電能表運(yùn)行誤差診斷模型（下文簡(jiǎn)化為RDIM模型），用數(shù)學(xué)方法而非物理方法設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了智能電能表運(yùn)行誤差算法。算法的基本原理為廣義流量守恒原理。依據(jù)相對(duì)誤差定義（真實(shí)用電量與示值差占示值的百分比）以及臺(tái)區(qū)總表流入電量與臺(tái)區(qū)分表流出電量相等的關(guān)系構(gòu)建智能電能表運(yùn)行誤差診斷實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。在理想情況下，利用最優(yōu)化、最小二乘法等方法，可計(jì)算電能表相對(duì)誤差。同時(shí)，依托天津大學(xué)智能電網(wǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，對(duì)模型的可行性進(jìn)行了論證，在理論上證明了遠(yuǎn)程誤差診斷算法的可行性。

定義電能表相對(duì)誤差為？滓，？滓=，其中x為某一時(shí)段電能表的實(shí)際增量，y為電能表讀數(shù)增量。由相對(duì)誤差的定義，我們可以得到x=。

由于流量守恒，臺(tái)區(qū)實(shí)際流入的電能等于臺(tái)區(qū)實(shí)際流出電能，即分表真實(shí)用電量和等于總表真實(shí)用電量，那么=0成立。其中i為計(jì)量次數(shù)i=1，2，......，m；j為電能表，j=1，2，......，n。如果我們假設(shè)一塊電能表的誤差是已知的，不失一般性，我們假設(shè)總表誤差已知，我們可以得到

=

令？著=，有：

yij？著j=yi0？著0

根據(jù)此公式，我們即可得到電能表真實(shí)誤差。

筆者在分析低壓臺(tái)區(qū)用戶典型電力特征參數(shù)集的基礎(chǔ)上，通過(guò)低壓臺(tái)區(qū)用戶用電行為程控負(fù)載實(shí)驗(yàn)?zāi)M平臺(tái)，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下模擬典型低壓臺(tái)區(qū)用戶實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不斷修正、完善模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差的在線精確計(jì)算。此外，筆者通過(guò)與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相配套的軟件系統(tǒng)，對(duì)臺(tái)區(qū)用戶多種電氣特征參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。通過(guò)大范圍的模擬相關(guān)電氣特征參數(shù)，測(cè)算實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪吔鐥l件，預(yù)測(cè)遠(yuǎn)程誤差診斷算法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜臺(tái)區(qū)的適用性。

2 基于低壓臺(tái)區(qū)的RDIM模型應(yīng)用效果分析

筆者將RDIM模型應(yīng)用于天津直轄市3.3萬(wàn)個(gè)低壓臺(tái)區(qū)以及浙江紹興地區(qū)2.4萬(wàn)個(gè)低壓臺(tái)區(qū)，涉及用戶750多萬(wàn)，共檢出疑似異常臺(tái)區(qū)數(shù)287個(gè)，約占總臺(tái)區(qū)數(shù)的0.5%，已完成49個(gè)異常計(jì)量點(diǎn)的排查，確認(rèn)計(jì)量異常點(diǎn)37個(gè)，其中模型對(duì)臺(tái)區(qū)重要用電客戶的異常用電行為的命中率為100%。

通過(guò)對(duì)臺(tái)區(qū)電能表誤差的計(jì)算，結(jié)合計(jì)量在線監(jiān)測(cè)與智能診斷系統(tǒng)的電表事件等，構(gòu)建全面完善的數(shù)據(jù)比對(duì)、統(tǒng)計(jì)分析、異常研判體系，對(duì)電能表的運(yùn)行工況進(jìn)行全方位、多角度自主診斷和分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電能表運(yùn)行狀態(tài)，快速、準(zhǔn)確、智能定位異常計(jì)量點(diǎn)，為繁雜多樣的用電異常提供自動(dòng)化解決方案，指導(dǎo)基層人員針對(duì)性的開展各項(xiàng)臺(tái)區(qū)管理工作，也可成為實(shí)施電能表狀態(tài)更換和電表廠商質(zhì)量評(píng)價(jià)的依據(jù)。

RDIM模型在電網(wǎng)公司全面應(yīng)用后，智能電表監(jiān)測(cè)比例由原來(lái)人工抽檢的1%提升到100%，將有力提升電網(wǎng)公司精益化管理水平，并實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)異常用電的分析、預(yù)警、排查和處理的全流程智能化管理。在客戶服務(wù)方面，RDIM模型支持實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程誤差診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電表異常，能在用戶無(wú)感知的情況下處理異常，提升用戶服務(wù)滿意度；在經(jīng)濟(jì)效益方面，RDIM模型可減少線損、識(shí)別竊電，預(yù)計(jì)每年可挽回電量損失2.9億千瓦時(shí)；在管理節(jié)流方面，模型可實(shí)現(xiàn)臺(tái)區(qū)異常高效精準(zhǔn)定位，每年可節(jié)約運(yùn)維開支6.88億元。

3 基于低壓臺(tái)區(qū)的RDIM模型商業(yè)前景分析

筆者結(jié)合智能表的數(shù)據(jù)深化應(yīng)用，運(yùn)用RDIM模型開發(fā)了一款新型服務(wù)產(chǎn)品，本服務(wù)產(chǎn)品可推廣至全國(guó)各省市電力公司、發(fā)電企業(yè)及其他能源（如水、氣、熱）企業(yè)獲取產(chǎn)品銷售利潤(rùn)，同時(shí)每年可以獲取產(chǎn)品的升級(jí)服務(wù)及專業(yè)安全服務(wù)費(fèi)用，這部分收入隨著客戶群體的增大，具有非常穩(wěn)定的利潤(rùn)來(lái)源。

本服務(wù)產(chǎn)品可采用硬件及服務(wù)捆綁銷售。依據(jù)行業(yè)不同價(jià)格略有調(diào)整。也采用服務(wù)銷售，硬件企業(yè)自由選購(gòu)的方式。后續(xù)的系統(tǒng)維護(hù)和設(shè)備更替還能產(chǎn)生持續(xù)的營(yíng)業(yè)額。

隨著智能電網(wǎng)投資的快速增長(zhǎng)，智能電表的廣泛應(yīng)用能夠提高電力企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效率，促進(jìn)節(jié)能減排，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本服務(wù)產(chǎn)品符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，必將成為智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵終端產(chǎn)品，中國(guó)是用電大戶，除了家庭用電及其他領(lǐng)域需求，本服務(wù)產(chǎn)品市場(chǎng)容量非常之大，預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)年銷售5000套，可累計(jì)實(shí)現(xiàn)銷售收入1000萬(wàn)元。在不追加投資的假設(shè)前提下，從2018年以后各年產(chǎn)量均達(dá)到10000套以上的產(chǎn)銷量。將全面實(shí)現(xiàn)“全覆蓋、全采集、全費(fèi)控”。

本服務(wù)產(chǎn)品的智能電能表運(yùn)行誤差實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)，可應(yīng)用于智能電能表的狀態(tài)輪換管理，預(yù)計(jì)在國(guó)網(wǎng)公司范圍內(nèi)推廣后，將消除約4億只運(yùn)行電能表周期檢定工作。按8年的輪換周期來(lái)算，預(yù)計(jì)每年可減少5000萬(wàn)只電能表的輪換，減少25000噸電子垃圾產(chǎn)生，可為公司節(jié)約電能表采購(gòu)成本約100億元，同時(shí)大幅降低低壓臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維成本，實(shí)現(xiàn)公司提質(zhì)增效的工作要求。

通過(guò)對(duì)智能電能表進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)診斷與異常快速處置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)正常線損、人為偷電及異常故障等不同類型線損的精確辨別與分析，避免線損計(jì)量不精確引起的計(jì)量糾紛，保障供用電雙方公平貿(mào)易，實(shí)現(xiàn)及時(shí)判別與處置，提高配電網(wǎng)供電可靠性水平，降低非正常線損導(dǎo)致的利益損失，保障電網(wǎng)公司利益。

本服務(wù)產(chǎn)品可提升電網(wǎng)公司企業(yè)價(jià)值及社會(huì)形象：提高現(xiàn)場(chǎng)故障排查效率，有效提升各級(jí)供電服務(wù)部門對(duì)客戶訴求的快速響應(yīng)能力，降低用戶的投訴風(fēng)險(xiǎn)、提升了客戶服務(wù)體驗(yàn)、滿意程度。提高政府和社會(huì)認(rèn)可度，充分展示公司認(rèn)真負(fù)責(zé)的國(guó)企形象和真誠(chéng)規(guī)范的服務(wù)形象。加強(qiáng)營(yíng)銷服務(wù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維質(zhì)量管控，嚴(yán)格規(guī)范工作行為，更好的履行了企業(yè)保障民生、服務(wù)社會(huì)的職責(zé)，確保為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)、便捷、高效的服務(wù)。另外，本服務(wù)產(chǎn)品智能電能表運(yùn)行誤差實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程診斷技術(shù)的相關(guān)研究成果亦可推廣到水、氣、熱等多種廣義流量計(jì)量領(lǐng)域，服務(wù)“多表合一”工程推廣應(yīng)用，提升公司形象和價(jià)值，有效承擔(dān)企業(yè)社會(huì)責(zé)任。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合用電信息采集系統(tǒng)現(xiàn)狀及電網(wǎng)公司迫切需求，構(gòu)建了基于低壓臺(tái)區(qū)的電能表遠(yuǎn)程誤差計(jì)算新模式，結(jié)合天津及浙江的應(yīng)用實(shí)例，展示了電能表遠(yuǎn)程誤差計(jì)算的應(yīng)用效果及商業(yè)價(jià)值，從而說(shuō)明了電能表遠(yuǎn)程誤差計(jì)算的重要意義和必要性。

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