楊葉奎

（貴州電網(wǎng)銅仁思南供電局，貴州 思南 565100）

供電企業(yè)對營銷精益化管理的要求越來越高，電力銷售環(huán)節(jié)中最關(guān)鍵的、事關(guān)企業(yè)經(jīng)營成果與線損管理的電能計量裝置，已經(jīng)完全實現(xiàn)了計量自動化和采集智能化；然而，各種交通信號燈、抓拍視頻、移動、聯(lián)通、電信、網(wǎng)絡(luò)公司的光纖信號放大器及小水庫水位檢測儀等非系統(tǒng)分布式微小用電負載一直被忽略。隨著國家對安全管控的不斷加強和完善，不管城市還是鄉(xiāng)村，交通要道還是人流密集區(qū)，均大量密集安裝了這類設(shè)備。由于這類設(shè)備均是功率微?。?～50 W不等），安裝地點又分散，不論是其用電負荷功率還是安裝地點均不具備單獨安裝電能計量裝置的條件，這卻給供電企業(yè)趨于完善的計量自動化管理和用電管理帶來了極大的挑戰(zhàn)。研發(fā)非系統(tǒng)分布式微小負載耗電設(shè)備電量智能采集終端顯得尤為迫切。

本文將從以下4個方面對非系統(tǒng)微小耗電設(shè)備產(chǎn)生對供電企業(yè)計量管理及用電管理方面帶來的危害性進行系統(tǒng)分析，并尋求一種科學有效的解決方案，以期填補國內(nèi)在這一領(lǐng)域無有效計量器具的空白，實現(xiàn)供電企業(yè)電力銷售領(lǐng)域的自動化和智能化，實現(xiàn)實時同期線損的分析統(tǒng)計，突破該微小耗電計量領(lǐng)域的國內(nèi)空白。

1 非系統(tǒng)微電源設(shè)備功耗智能采集終端的技術(shù)背景

隨著電力營銷技術(shù)的飛速發(fā)展，在電力銷售過程越來越多地使用自動化監(jiān)控和自動化計量的管理方法。然而傳統(tǒng)的供電和用電流程中，供電企業(yè)是通過配置一個供電設(shè)備用于對當前供電區(qū)域內(nèi)的用電設(shè)備進行供電，用電設(shè)備的輸入端與供電設(shè)備的輸出端連接獲取電能，為了對每個用電設(shè)備的耗電量進行計量、監(jiān)控和管理，供電企業(yè)往往以家庭或用電企業(yè)為單位，為每個用電單位均配置一個電能計量裝置用于對消耗電量的計量和統(tǒng)計。

然而在實際應(yīng)用過程中，隨著社會的不斷發(fā)展，各種功率非常低的非系統(tǒng)微小負載被普遍應(yīng)用于城市、農(nóng)村各種環(huán)境中，且存在分布分散和安裝位置偏遠的問題，一方面若直接采用電能計量表對微小負載的耗電情況進行計量，由于電量極小從而使計量精確性無法滿足需求，同時由于微小負載的分布分散且偏遠、數(shù)量特別巨大的問題，需要配置大量電能計量表對微小負載進行耗電監(jiān)控，導致供電企業(yè)成本大量增加，提高了供電企業(yè)的經(jīng)營成本；同時大量微小負載的安裝地點不具備安裝電能表的條件，也給管理工作帶來極大的壓力。另一方面，現(xiàn)有電力供電系統(tǒng)均已實現(xiàn)計量自動化的管理方法，因此通過傳統(tǒng)的人工對每個微小負載的耗電情況進行統(tǒng)計計算再上傳系統(tǒng)也無法滿足實際管理需求，與現(xiàn)行的營銷管理自動化、無人化，計量自動化實時采集、統(tǒng)計、分析電量和同期線損管理要求格格不入。

2 非系統(tǒng)微電源設(shè)備用電計量管理現(xiàn)狀

各種監(jiān)控視頻設(shè)備又稱天網(wǎng)工程，交通信號燈、抓拍視頻、農(nóng)村雪亮工程、移動、聯(lián)通、電信、網(wǎng)絡(luò)公司的光纖信號放大器及小水庫水位檢測儀等分布式非系統(tǒng)微小用電負載，由于國內(nèi)在這一微小用電設(shè)備領(lǐng)域暫無有效的計量器具。一直以來各級供電企業(yè)均是與這一類用戶采取提供設(shè)備安裝數(shù)量，疊加不同設(shè)備功率，再按照不同負載的用電特性、用電時間（每天24或者12 h不等）每月在抄表規(guī)定時間內(nèi)進行計算用電量，然后在每一個公共配變的抄表周期內(nèi)手工輸入電量進行臺區(qū)電量及線損統(tǒng)計；這種方式雖然一時能夠解決這些設(shè)備供電結(jié)算問題，但是隨著供電企業(yè)各類計量裝置均實現(xiàn)了根據(jù)管理需求可以自行設(shè)置及調(diào)整時段實行電量自動采集，系統(tǒng)自動計算同期線損的營銷計量自動化、智能化；由于還有這種電量計量方式的存在；導致了供電企業(yè)營銷管理（計量自動化）無法真正實現(xiàn)自動化、智能化和無人化，無法實現(xiàn)適時電量的抄錄及線損按天、按周及按月統(tǒng)計分析，同期線損無法滿足精益化管理的要求。

特別是南方電網(wǎng)公司全面推進營銷精益化管理過程中，將同期線損作為營銷計量自動化管理的最關(guān)鍵的基礎(chǔ)工作，然而針對這一類分布式微小負載不論是國家電網(wǎng)有限公司還是南方電網(wǎng)公司均沒有科學有效的計量方式加以解決，從而在實現(xiàn)計量自動化全覆蓋的過程中這一類微小用戶仍然需要通過人為計算再錄入系統(tǒng)（現(xiàn)在營銷系統(tǒng)已經(jīng)不允許、也不能夠進行電量手工錄入），在推進同期線損計算中因為這一類用戶的影響從而事實上導致了所有配變的同期線損均無法實現(xiàn)真實性，無法真正實現(xiàn)無人化、自動化、智能化，導致了電量銷售環(huán)節(jié)無法解決的一個共性問題。

3 非系統(tǒng)微電源設(shè)備功耗智能采集終端的研究內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中對微小負載的耗電進行管理過程中存在的管理難度大、管理成本高的技術(shù)問題，通過發(fā)明一種分布式微負荷用電設(shè)備的智能耗電管理終端，自動根據(jù)每個微小負載耗電情況進行智能采集電量，從而降低了管理難度和管理成本，提高了管理效率和管理精確性。

分布式微負荷用電設(shè)備的耗電管理系統(tǒng)包括：供電設(shè)備，用于對當前管理區(qū)域內(nèi)的用電設(shè)備提供電能；N個微小負載，配置于當前某個配電臺區(qū)的管理區(qū)域，每個微負荷用電設(shè)備的輸入端與供電設(shè)備的輸出端連接以獲取供電電能；耗電管理終端的輸入端與供電設(shè)備的輸出端連接，用于獲取供電設(shè)備的電能輸出信息，并基于電能輸出信息生成每個微小負載的耗電信息；主控中心，與耗電管理終端連接，用于獲取由耗電管理終端上傳的耗電信息以對每個微負荷用電設(shè)備進行耗電管理。

3.1 內(nèi)容

耗電管理系統(tǒng)包括集中數(shù)據(jù)采集裝置，配置于主控中心和耗電管理終端之間，集中數(shù)據(jù)采集裝置的輸出端與主控中心連接，集中數(shù)據(jù)采集裝置的輸入端與至少一個耗電管理終端連接，用于獲取至少一個耗電管理終端上傳的耗電信息，并將耗電信息上傳至所述主控中心。

主控中心還包括無線接收模塊，無線接收模塊與耗電管理終端或集中數(shù)據(jù)采集裝置無線連接，用于以無線通信的方式獲取耗電管理終端或集中數(shù)據(jù)采集裝置上傳的耗電信息。耗電管理系統(tǒng)還包括運行傳感組件，一一對應(yīng)地配置于每個微小負載的輸入端，用于獲取與運行傳感組件對應(yīng)的微小負載的運行狀態(tài)信息，并將運行狀態(tài)信息以有線通信或無線通信的方式反饋至耗電管理終端。

電管理系統(tǒng)包括供電設(shè)備、主控中心和至少一個微小負載，其特征在于，耗電管理終端包括：輸入端，與供電設(shè)備的輸出端連接，用于獲取供電設(shè)備的電能輸出信息；通信端口，用于獲取由第一外部設(shè)備輸入的通信信息或向第一外部設(shè)備輸出通信信息；用戶輸入單元，用于獲取用戶的輸入信息和/或?qū)ξ⑿∝撦d的耗電信息進行實時顯示；運算單元，與輸入端、通信端口以及用戶輸入單元電連接，用于基于電能輸出信息、通信信息和/或輸入信息生成微小負載的耗電信息。輸入端還用于通過供電設(shè)備的輸出端獲取供電電能，并為耗電管理終端提供正常運行所需的電能消耗；耗電管理終端還包括儲能裝置，儲能裝置中存儲有供電電能，用于為耗電管理終端提供正常運行所需的電能消耗。

用戶輸入單元為觸摸屏顯示裝置，用于獲取用戶的輸入信息以及對耗電信息進行實時顯示；用戶輸入單元包括輸入按鍵和顯示裝置，輸入按鍵用于獲取用戶的操作信息，并基于操作信息生成對應(yīng)的輸入信息，顯示裝置用于對耗電信息進行實時顯示。

耗電管理終端還包括緩存單元，緩存單元與運算單元電連接，用于獲取耗電信息，并按預(yù)設(shè)規(guī)則對耗電信息進行存儲。耗電管理終端還包括無線通信裝置，無線通信裝置與緩存單元電連接，用于將耗電信息通過無線通信方式發(fā)送出去或獲取由第二外部設(shè)備上傳的監(jiān)控數(shù)據(jù)。

3.2 功能

規(guī)格：三相四線380 V模擬計量裝置。接入工作電流電壓（不考慮負荷輸出接線端）

輸入功能：具有手動（自動：插上接口可以實現(xiàn)系統(tǒng)導入）輸入各種微小負載設(shè)備的功率（運行以后可以根據(jù)用戶需求隨時添加或者刪除）。

計算功能：可以根據(jù)用戶安裝的每一個公共配變臺區(qū)內(nèi)A、B、C、三相上的不同數(shù)量、不同功率的微小用電設(shè)備以及不斷變化的數(shù)量和功率進行計算功率并實時累計用電量（實現(xiàn)實時疊加電量，與真實的電能計量裝置計量設(shè)備用電一樣實時反映不同的電量值）并轉(zhuǎn)換為數(shù)字通過顯示屏實時計量。

顯示功能：與真實電能表一樣，自動累計電量并實時顯示不同的累加電量數(shù)字。

凍結(jié)功能：具備其他多功能電能表的日、月（可以自行設(shè)置抄表時段進行自動凍結(jié)）數(shù)據(jù)凍結(jié)功能。

自動采集功能：這個可以有兩個方面，一是通過載波（或者其他傳輸方式）采集器的方式傳輸?shù)脚渥兣_區(qū)低壓集中器進行采集，使其能夠?qū)崿F(xiàn)臺區(qū)同期線損的真實統(tǒng)計。二是按照負荷管理終端或者配變監(jiān)測終端的采集方式接入計量自動化系統(tǒng)自動采集。不論哪種采集方案，均能夠?qū)崿F(xiàn)A、B、C三相上的不同負載及用電量分別采集歸結(jié)于該臺變不同的相別上。

失壓累計功能：也就是如果三相或者某一相電壓失壓，停電的那一相或者三相同時就停止累計電量，來電后又開始累計電量。其系統(tǒng)功能及原理流程圖，如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 系統(tǒng)功能圖

圖3 工作流程圖

4 非系統(tǒng)微電源設(shè)備功耗智能采集終端的發(fā)展

目前國內(nèi)對于分布式微負荷用電設(shè)備電量采集還處于空白，仍然采用傳統(tǒng)的人工統(tǒng)計算法，這最后方法一是不具有科學性和可持續(xù)性，無法維護公平合理的電力交易，特別是對電力用戶極度不公平，同時存在是否合法合規(guī)的經(jīng)營風險；通過推進該項目的研制與應(yīng)用，可以化解這一用電管理瓶頸問題，徹底解決供電系統(tǒng)當前無法對分布式微負荷功耗進行有效計量和無法實時統(tǒng)計真實同期線損的實際情況。同時該項新技術(shù)新方法具有非常廣泛的應(yīng)用范圍和應(yīng)用前景。

4.1 優(yōu)勢

各類非系統(tǒng)分布式微負荷功耗計量問題（天網(wǎng)工程、交通信號、視頻監(jiān)控設(shè)備、農(nóng)村雪亮工程、移動、聯(lián)通、電信、網(wǎng)絡(luò)公司光纖放大器以及其他分布式微小負載設(shè)備），解決當前同期線損異常問題（由于每一個配變臺區(qū)均或多或少安裝有天網(wǎng)工程的視頻監(jiān)控設(shè)備，各類光纖放大器等微小負載，導致事實上所有的臺區(qū)同期線損都是不真實的）；補足電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)電量銷售環(huán)節(jié)的最后一塊短板，填補國內(nèi)對分布式微小負荷用電設(shè)備無有效計量器具的空白，真正實現(xiàn)計量管理自動化、智能化，同期線損實時監(jiān)控、計算，做到精準、真實，全面提升營銷計量管理水平。

4.2 應(yīng)用前景

由于供電企業(yè)的每個配變區(qū)域均按照有不同數(shù)量的（公安系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、移動、聯(lián)通、電信等均存在分布式微小負載的用戶）這類用戶，按照不同用戶分類，每個配變臺區(qū)需求至少安裝3—4只耗電采集終端，那么貴州電網(wǎng)公司公共配變約為20多萬臺，至少需要配置60多萬只、南方電網(wǎng)公司至少需要300多萬只，全國至少需要2000萬只。該項目僅產(chǎn)品銷售經(jīng)濟規(guī)模就會超過百億。

該設(shè)備成本低，實用性強、效果明顯，一次性投入，終身免維護，最關(guān)鍵地是全面解決了分布式微小負載電量銷售環(huán)節(jié)計量自動采集問題，真正實現(xiàn)了營銷計量管理自動化、智能化；同時安裝簡單、方便、快捷，安全可靠，對安裝人員的技術(shù)技能要求不高。

通過該設(shè)備的推廣應(yīng)用，可以節(jié)約企業(yè)的管理成本和人力資源成本，消除經(jīng)營風險，營造公平的電力交易市場。

該發(fā)明技術(shù)與方法應(yīng)用前景及應(yīng)用范圍十分廣泛，可以應(yīng)用在不同的無法用實際量化的其他行業(yè)領(lǐng)域。

5 結(jié)束語

本文針對非系統(tǒng)分布式微負荷用電設(shè)備無有效計量器具的現(xiàn)實情況，提出了研發(fā)非系統(tǒng)分布式微負荷用電設(shè)備耗電智能采集管理終端，并推進該項新技術(shù)及其系統(tǒng)的研究，該智能采集終端能夠自動根據(jù)每個微負荷用電設(shè)備的運行情況進行耗電采集管理，從而降低了管理難度和管理成本，提高了管理效率和管理精準性，同時隨著該智能終端的全面推廣應(yīng)用，將顛覆傳統(tǒng)的計量方式，開辟一個全新的計量領(lǐng)域。通過對該項目的技術(shù)方案研究，取得了突破性的進展，申請了兩項發(fā)明專利并通過了實質(zhì)審查（一種分布式微小負載的耗電管理方法：專利號：ZL 2019 1 0609928.2；一種分布式微小負載耗電管理系統(tǒng)及耗電管理終端：專利號：ZL 2019 1 0609940.3），獲得了貴州省電力工會優(yōu)秀合理化建議一等獎，為該項目的技術(shù)路線和技術(shù)方案奠定了堅實的基礎(chǔ)。