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        基于線損計(jì)算分析的電能計(jì)量準(zhǔn)確性研究

        2019-09-10 02:11:15周戴偉
        大眾科學(xué)·中旬 2019年9期
        關(guān)鍵詞:電能計(jì)量裝置多元線性回歸線損

        周戴偉

        摘 要:電能計(jì)量裝置是電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電能測(cè)量計(jì)算的重要設(shè)備,其準(zhǔn)確與否將影響到電力貿(mào)易結(jié)算公平,直接關(guān)系電力企業(yè)和用戶的切身利益。借助線損計(jì)算分析,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、評(píng)估系統(tǒng)中存在的計(jì)量準(zhǔn)確性問題。本文闡述了線損的基本概念和分類,詳細(xì)分析了線損與臺(tái)區(qū)各計(jì)量值間的線性關(guān)聯(lián)關(guān)系,在此基礎(chǔ)上,引入多元線性回歸方程進(jìn)行描述,以建立線損與各計(jì)量點(diǎn)的因素分析,最終基于多元線性回歸方程的線損計(jì)算構(gòu)建了分析模型,并成功運(yùn)用實(shí)例,得到了良好的效果。

        關(guān)鍵詞:電能計(jì)量裝置;線損;多元線性回歸;分析模型。

        引言

        電能計(jì)量是電力生產(chǎn)重要的一環(huán),是電力企業(yè)計(jì)收電費(fèi),實(shí)施電能交易的基礎(chǔ)。計(jì)量裝置正誤差超差將導(dǎo)致用戶利益受損,而少計(jì)、漏計(jì)電能將導(dǎo)致臺(tái)區(qū)線損變大,降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。因此,把控電能計(jì)量裝置準(zhǔn)確性,及時(shí)處置異常計(jì)量裝置或制止用戶異常用電行為,對(duì)保證企業(yè)和用戶雙方利益都具有十分重要的意義[1]。

        線損是電力輸電、配電、變電、用電過程中不可避免的損耗,也是衡量電網(wǎng)結(jié)構(gòu),技術(shù)管理和經(jīng)營(yíng)管理的一項(xiàng)重要指標(biāo)。通過線損監(jiān)測(cè)、計(jì)算分析,運(yùn)用相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析理論,探索線損在計(jì)量準(zhǔn)確性分析上發(fā)揮的作用,研究基于線損分析的計(jì)量點(diǎn)缺陷或故障定位,在遠(yuǎn)程抄表技術(shù)和智能電表不斷覆蓋、智能電網(wǎng)技術(shù)不斷向前發(fā)展的當(dāng)前,具有十分重要的意義。

        1.線損異常分析

        電能在輸配電過程中,由于電阻和磁場(chǎng)作用產(chǎn)生的損耗,簡(jiǎn)稱為電網(wǎng)線損。根據(jù)線路損耗的特點(diǎn)線損可分為可變損耗,固定線損和不明線損[1-4]。

        其中固定線損是無法避免的,正常情況下圍繞某一定值小幅波動(dòng)。而當(dāng)可變損耗和不明線損出現(xiàn)問題時(shí),都會(huì)導(dǎo)致該臺(tái)區(qū)線損明顯增大。目前在供電過程中,由于計(jì)量因素導(dǎo)致線損異常的主要原因可以分為以下幾點(diǎn):

        (1)計(jì)量裝置質(zhì)量問題、安裝不規(guī)范、計(jì)量設(shè)備本身局限性所引起;

        (2)竊電現(xiàn)象引起;

        (3)在電量的供售過程中存在的時(shí)間差而引起的損失。

        由于當(dāng)前臺(tái)區(qū)遠(yuǎn)程抄表技術(shù)和智能電表的覆蓋與推廣,數(shù)據(jù)的同步性提升,時(shí)間差引起線損異常這部分其實(shí)可以忽略不計(jì),(1)、(2)點(diǎn)則可以歸屬為計(jì)量準(zhǔn)確性問題。

        按照線損定義可知,用戶計(jì)量裝置異常最終通過臺(tái)區(qū)線損量體現(xiàn)出來。在電能表正常情況下,電能表計(jì)量準(zhǔn)確且波動(dòng)范圍較小基本認(rèn)為不變。定義計(jì)量裝置計(jì)量準(zhǔn)確性為,用戶計(jì)量裝置計(jì)電量為J,用戶實(shí)際用電量為S,可得公式如下:

        而用戶計(jì)量損耗H應(yīng)為:

        H=J-S

        二式推導(dǎo)可得:

        可知,用戶計(jì)量損耗H與電能表計(jì)量值J成線性關(guān)系。當(dāng)臺(tái)區(qū)用戶數(shù)為n,臺(tái)區(qū)線損X應(yīng)為各用戶計(jì)量損耗與固定損耗G組成,即:

        2.基于線損計(jì)算分析的計(jì)量準(zhǔn)確性分析模型

        基于前文分析,臺(tái)區(qū)線損與各用戶計(jì)量值間存在著線性相關(guān),因此,以此構(gòu)建多元線性回歸模型,依托于當(dāng)前計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng),以臺(tái)區(qū)線損為觀測(cè)值,當(dāng)線損異常時(shí),結(jié)合回歸模型因素分析,得出用戶計(jì)量裝置的故障集,再采用現(xiàn)場(chǎng)檢查方式,最終排除并修復(fù)故障點(diǎn)。

        2.1線損計(jì)算的多元回歸方程因素分析

        多元回歸是指一個(gè)因變量,多個(gè)自變量的回歸模型。應(yīng)用此法,可以得出各要素間的數(shù)量依存關(guān)系,從而揭示出各要素間內(nèi)在的規(guī)律。

        本文引入多元線性回歸方程,一方面是要將依據(jù)當(dāng)前計(jì)量值求解所得的線損與統(tǒng)計(jì)線損比對(duì),判斷臺(tái)區(qū)線損是否異常;一方面進(jìn)行因素分析,旨在找出當(dāng)前臺(tái)區(qū)影響線損的各用戶計(jì)量值之間,找出哪些是重要因素,哪些是次要因素,劃分故障集,縮小異常計(jì)量點(diǎn)排查范圍。

        為了求出多元線性回歸模型中的參數(shù),可采用最小二乘法求解[1]。

        式中,j表示提供擬合的數(shù)據(jù)組數(shù),本文為歷史計(jì)量值及線損數(shù)據(jù);表示自變量和因變量的相關(guān)程度,將求解所得序列進(jìn)行選擇,存在相關(guān)性的保留,無相關(guān)性的剔除,最終可得到故障集RT。

        2.2基于線損計(jì)算分析的計(jì)量準(zhǔn)確性模型

        結(jié)合以上分析,可以構(gòu)建如下分析模型:

        第一步:利用計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)和營(yíng)銷系統(tǒng),以供售電量計(jì)算線損,以臺(tái)區(qū)的歷史電量數(shù)據(jù)(各用戶計(jì)量電度與線損),周期可選擇天或月,求解多元線性回歸方程,判斷其是否異常(統(tǒng)計(jì)線損在回歸計(jì)算線損允許的波動(dòng)范圍內(nèi),如±30%),如果異常,執(zhí)行第二步;如果正常,結(jié)束流程;

        第二步:判斷臺(tái)區(qū)供電量值是否正常和供售電量是否存在統(tǒng)計(jì)時(shí)間差,是,糾正錯(cuò)誤,返回執(zhí)行第一步;否,執(zhí)行第三步;

        第三步:獲取多元線性回歸方程相關(guān)系數(shù)序列,保留存在相關(guān)性的計(jì)量用戶,從大到小排列,獲得故障集RT;

        第四步:采用現(xiàn)場(chǎng)檢查等方式,逐一判斷故障集RT對(duì)象是否存在故障或錯(cuò)誤接線等影響計(jì)量準(zhǔn)確性問題,定位故障點(diǎn)。

        第五步:修正數(shù)據(jù),分別計(jì)算統(tǒng)計(jì)線損和回歸計(jì)算線損,判斷其是否異常(統(tǒng)計(jì)線損在回歸計(jì)算線損允許的波動(dòng)范圍內(nèi),如±30%),如果正常,返回第一步;如果異常,返回執(zhí)行第四步;

        2.3實(shí)例應(yīng)用

        為了檢驗(yàn)?zāi)P头治鲂Ч?,?duì)收集到臺(tái)區(qū)計(jì)量和線損值進(jìn)行應(yīng)用,下表1包含該臺(tái)區(qū)所有用戶計(jì)量值前五月份計(jì)量值、當(dāng)月計(jì)量值以及線損、供、售電量。

        計(jì)算過程:

        第一步:點(diǎn)擊excel“excel選項(xiàng)”,選擇“加載項(xiàng)”,調(diào)用excel分析工具箱,在“數(shù)據(jù)”工具欄選擇 “數(shù)據(jù)分析”,進(jìn)行回歸計(jì)算,選擇前五個(gè)月數(shù)據(jù)為源數(shù)據(jù),將置信度設(shè)置為95%。計(jì)算結(jié)果如下圖1所示,回歸計(jì)算第六月份線損為2116.10kw·h,與六月份統(tǒng)計(jì)線損4842kw·h,波動(dòng)率為56%,超過正常范圍;

        第二步:經(jīng)檢查排除,臺(tái)區(qū)供電量值正常且供售電量時(shí)間同步;

        第三步:由第一步計(jì)算所得序列:

        保留相關(guān)性用戶,從大到小排列,獲得故障集

        第四步:經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)檢查,用戶6表計(jì)故障,應(yīng)補(bǔ)收2200kw·h,其他用戶計(jì)量正常。

        第五步:修正數(shù)據(jù)。算得統(tǒng)計(jì)線損為2642kw·h;回歸計(jì)算線損為2737.76kw·h,波動(dòng)率3.6%,線損正常,結(jié)束。

        3.結(jié)束語(yǔ)

        電能計(jì)量裝置是連接電力企業(yè)和用戶的紐帶,其準(zhǔn)確性是電力企業(yè)工作順利開展的基礎(chǔ)。

        本文在介紹線損定義、分類和分析、推導(dǎo)線損與電能計(jì)量值存在的線性關(guān)系基礎(chǔ)上,引入了基于最小二乘法計(jì)算的多元線性回歸模型,衡量并實(shí)現(xiàn)線損與各用戶計(jì)量值間的因素分析。基于此,構(gòu)建了基于線損計(jì)算分析的計(jì)量準(zhǔn)確性分析模型,然后運(yùn)用算例,驗(yàn)證了診斷模型,取得了良好的效果。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1] 郁浩.異常電能表查找系統(tǒng)研究:碩士學(xué)位論文[D].南京:東南大學(xué),2016.

        [2] 李靜巍.基于線損管理系統(tǒng)的日線損統(tǒng)計(jì)及分析研究:碩士學(xué)位論文[D].吉林:吉林大學(xué),2015.

        [3] 唐文彬.基于線損計(jì)算分析的反竊電研究:碩士學(xué)位論文[D].廣西:廣西大學(xué),2015.

        [4] 朱一凡.天津城南供電分公司線損監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn):碩士學(xué)位論文[D].北京:華北電力大學(xué),2015.

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