范明

(廣州供電局有限公司， 廣東 廣州 510000)

0 引言

節(jié)能減排逐漸成為全球各政府的追求目標(biāo)，電力行業(yè)的節(jié)能減排甚至成為追求目標(biāo)的突出領(lǐng)域[1]。線損率作為衡量電力系統(tǒng)的一項綜合性指標(biāo)，能夠直接體現(xiàn)電力企業(yè)的管理水平、規(guī)劃設(shè)計水平和技術(shù)裝備水平，降低線損率不僅可以減少電能損耗，而且有利于政府的節(jié)能減排工作[2]。因此，開展對臺區(qū)線損率異常研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。降低線損作為供電企業(yè)的重點工作，相關(guān)學(xué)者對此展開了大量研究。陳洪濤等[3]提出一種基于k-means聚類算法的線損異常辨別方法，通過對聚類結(jié)果中線損率高的數(shù)據(jù)時間離散度進(jìn)行分析，表明該方法具有一定的實際應(yīng)用效果。為提高配電效率，減小低壓臺區(qū)損失率，史琳[4]提出了一種基于多源數(shù)據(jù)互補(bǔ)技術(shù)的線損智能分析技術(shù)，以某供電公司異常線損典型案例進(jìn)行分析，驗證了該平臺的實用性，為電力企業(yè)的臺區(qū)線損治理工作提供了科學(xué)依據(jù)。Ye Ren[5]根據(jù)中壓配電網(wǎng)的特點，提出一種使用交替梯度算法來改進(jìn)徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法并驗證其可行性。設(shè)計一款臺區(qū)線損分析平臺有助于實現(xiàn)高效、快捷的臺區(qū)線損率異常研究。本文以Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和運(yùn)算服務(wù)器為框架，基于用電信息采集系統(tǒng)建立臺區(qū)線損分析平臺，平臺技術(shù)路線包括接入數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)三部分內(nèi)容，功能包括不合格線損明細(xì)分析、線損合格率分析、線損率波動分析、線損率歷史變化分析和數(shù)據(jù)備份五項功能，以廣州供電局有限公司為例進(jìn)行臺區(qū)線損率異常研究，驗證該平臺具有十分重要的可行性與實際意義。

1 臺區(qū)線損理論基礎(chǔ)

1.1 線損分析

線損又稱線損電量[6]，通常由兩部分構(gòu)成，一部分指在配電、變電和輸電過程中，電能經(jīng)過輸電線路、變壓器以及電容器等元件設(shè)備所消耗的能量，另一部分指由于供電企業(yè)管理不當(dāng)造成的電能損耗。線損電量無法進(jìn)行直接計算，只能在一定周期內(nèi)統(tǒng)計計量。其計量式，如式(1)。

線損電量=供電量-售電量

(1)

線損包括定額線損、經(jīng)濟(jì)線損、管理線損、理論線損和統(tǒng)計線損5種類型。定額線損是供電企業(yè)結(jié)合現(xiàn)實情況，預(yù)算給下級供電企業(yè)的指標(biāo)。固定供電線路對應(yīng)的最低理論線損率稱為經(jīng)濟(jì)線損。統(tǒng)計線損與理論線損的差值稱為管理線損，主要來源于供電企業(yè)經(jīng)營不當(dāng)帶來的電能損失。結(jié)合電網(wǎng)負(fù)荷與供電設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，根據(jù)理論線損計算方法計算出的電網(wǎng)損耗為理論線損。根據(jù)電能表示數(shù)計算得到供電量與售電量的差值稱為統(tǒng)計線損，如式(2)。

(2)

式中，As表示售電量；Ag表示供電量；λ表示線損率。

1.2 線損的影響因素

供電系統(tǒng)中線損的影響因素包括管理與設(shè)備兩方面。供電企業(yè)存在管理不當(dāng)、規(guī)章制度不健全等問題帶來不同程度的電能損失，例如：電能測量表參數(shù)設(shè)置不準(zhǔn)確，調(diào)換修正不及時；工作人員抄表存在錯抄、漏抄等現(xiàn)象，造成線損計算結(jié)果不準(zhǔn)確；某些用戶存在竊電與違規(guī)用電的行為，不僅給供電企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失，而且影響電力市場的正常秩序。此外，供電系統(tǒng)中的設(shè)備與元件存在漏電的現(xiàn)象，帶來一定程度上的電能損耗，并且這些電能損耗大小只能根據(jù)電量統(tǒng)計進(jìn)行確定，無法由計算方法和電能表進(jìn)行測算。

1.3 臺區(qū)線損的計算方法

臺區(qū)通常位于供電系統(tǒng)的末端，表示每臺配電變壓器的供電區(qū)域或范圍[7]，供電企業(yè)根據(jù)臺區(qū)實現(xiàn)對低壓電力用戶的分配管理。線損率通常表示損耗電量與電網(wǎng)供電量的比例，而臺區(qū)線損率作為一項重要指標(biāo)，更加能夠反映一個臺區(qū)技術(shù)裝備水平和管理水平[8]。用電信息采集系統(tǒng)具備電能質(zhì)量監(jiān)測、線損分析、階梯電價執(zhí)行以及自動抄表等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)終端用戶與配電變壓器電能數(shù)據(jù)的日常采集，結(jié)合每個臺區(qū)用戶電能表計量的電量以及臺區(qū)總表計量的電量，能夠?qū)崿F(xiàn)臺區(qū)內(nèi)日、月、季度、年的周期線損計算，如式(3)。

(3)

式中，M表示臺區(qū)內(nèi)用戶總數(shù)；ei表示周期內(nèi)用戶電能表計量的電量；E表示周期內(nèi)臺區(qū)總表計量的電量；λ表示臺區(qū)線損率。

2 臺區(qū)線損分析平臺

2.1 平臺結(jié)構(gòu)框架

臺區(qū)線損分析平臺組成部分包括Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和運(yùn)算服務(wù)器。其結(jié)構(gòu)框架，如圖1所示。

圖1 臺區(qū)線損平臺結(jié)構(gòu)框架圖

臺區(qū)線損平臺主要由用電信息采集系統(tǒng)服務(wù)平臺和臺區(qū)線損分析平臺構(gòu)成。首先，用電信息采集系統(tǒng)服務(wù)平臺用于采集獲取大量的原始數(shù)據(jù)，并通過特定的程序?qū)υ撾娏繑?shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充、修復(fù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過防火墻傳送至臺區(qū)線損分析平臺，通過運(yùn)算服務(wù)器進(jìn)行線損分析，并將最終分析結(jié)果保存至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，客戶端的訪問請求經(jīng)過Web服務(wù)器得到響應(yīng)?？蛻舳伺c臺區(qū)線損分析平臺之間同樣設(shè)置防火墻，旨在保障臺區(qū)線損平臺運(yùn)行過程中的信息安全。

2.2 臺區(qū)線損平臺技術(shù)路線

臺區(qū)線損平臺技術(shù)路線主要包括三部分內(nèi)容：(1) 接入數(shù)據(jù)；(2) 數(shù)據(jù)分析；(3) 數(shù)據(jù)呈現(xiàn)。接入數(shù)據(jù)通過Java語言編寫的Web service程序來完成，用電信息采集系統(tǒng)服務(wù)平臺將獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充，臺區(qū)線損分析平臺調(diào)用接口程序，并根據(jù)相關(guān)參數(shù)獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)，然后將之輸送至臺區(qū)線損分析平臺。

運(yùn)算服務(wù)器采用Java語言編寫分析程序，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器由MySQL數(shù)據(jù)庫軟件組成，兩者協(xié)作完成數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器向運(yùn)算服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)，運(yùn)算服務(wù)器對此數(shù)據(jù)進(jìn)行異常識別與修復(fù)，之后完成相應(yīng)的線損分析，并將分析結(jié)果傳送至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過PHP程序把數(shù)據(jù)分析呈現(xiàn)至Web頁面。

2.3 線損平臺功能

線損平臺主要功能，如表1所示。

表1 臺區(qū)線損平臺主要功能

3 臺區(qū)線損分析平臺的應(yīng)用

3.1 不合格臺區(qū)線損明細(xì)

2018年7月19日，廣州供電局有限公司各個供電所不合格臺區(qū)線損明細(xì)，如表2所示。

不合格臺區(qū)線損明細(xì)功能篩選臺區(qū)線損率為負(fù)值以及線損率大于10%的供電所；篩選結(jié)果以表格的形式呈現(xiàn)給電力企業(yè)相關(guān)人員，該功能具有高效、直接與重點突出的優(yōu)點；篩選出迫切需要加強(qiáng)治理的臺區(qū)，有效地減少電力企業(yè)的電力損失，為其臺區(qū)線損治理工作提供科學(xué)依據(jù)。

3.2 臺區(qū)線損合格率分析

2018年7月19日其各個供電所線損合格率分析結(jié)果，如圖2所示。

由圖2可以發(fā)現(xiàn)，DH供電所、LM供電所和GYQ供電所線損合格率低于90%，分別為87.96%、89.41%和83.76%，表明這三個地區(qū)的臺區(qū)線損工作管理存在一些不足，需要進(jìn)一步加強(qiáng)管理。ZSY供電所和YCW供電所線損合格率分別為97.72%和97.10%，說明這兩個供電所的臺區(qū)線損管理工作取得良好效果。臺區(qū)線損合格率分析功能可以清晰、準(zhǔn)確地表明各個供電所的臺區(qū)線損管理工作情況，為電力企業(yè)提供了方便。

表2 不合格臺區(qū)線損明細(xì)

圖2 臺區(qū)線損合格率分析結(jié)果

3.3 臺區(qū)線損率歷史曲線

2018年1月至7月，臺區(qū)線損率歷史曲線,如圖3所示。

圖3 ZL臺區(qū)與HL臺區(qū)的線損率歷史曲線

由圖3可以發(fā)現(xiàn)，1月份至7月份ZL臺區(qū)線損率基本保持平穩(wěn)，但其臺區(qū)線損率為負(fù)值，表明該臺區(qū)可能出現(xiàn)存檔錯誤的情況，需要相關(guān)工作人員確認(rèn)現(xiàn)場錄入與檔案記錄系統(tǒng)數(shù)據(jù)是否一致。1月份至4月份HL臺區(qū)的線損率基本保持平穩(wěn)，4月份至5月份其臺區(qū)線損率由7.40%增加至11.67%，之后基本保持不變，因此，電力工作人員應(yīng)該確定該月份線損率猛增的原因。臺區(qū)線損率歷史曲線功能記錄臺區(qū)線損率隨時間的變化規(guī)律，確定其是否異常，為電力公司的臺區(qū)線損有效管理、治理提供了依據(jù)。

3.4 臺區(qū)線損率波動分析

2018年1月至7月，各個臺區(qū)的線損率波動分析,如表3所示。

表3 各臺區(qū)線損率波動分析

由表3可以發(fā)現(xiàn)，大部分臺區(qū)線損率波動平穩(wěn)，變異系數(shù)處于10%以下，而MX1與DJ3臺區(qū)線損率波動相對較大，變異系數(shù)分別為10.96%與12.13%，以DJ3臺區(qū)為例，結(jié)合其線損率歷史曲線進(jìn)行研究。DJ3臺區(qū)線損率的歷史曲線，如圖4所示。

圖4 DJ3臺區(qū)線損率歷史曲線

由圖4可以發(fā)現(xiàn)，從六月份開始，DJ3臺區(qū)的線損率呈直線上升趨勢，這是該臺區(qū)線損率波動較大的主要影響因素，供電企業(yè)人員應(yīng)當(dāng)著手排查其線損率激增的主要原因，并進(jìn)行及時、相應(yīng)的改進(jìn)處理。因此，臺區(qū)線損率波動分析功能能夠及時觀測臺區(qū)線損率異常的臺區(qū)，為電力企業(yè)工作人員提供直觀的監(jiān)測與排查，并采取相應(yīng)的改善措施，通過將臺區(qū)線損率歷史曲線功能與之相結(jié)合，可以獲取更多有效的信息，為供電企業(yè)管理工作帶來方便。

3.5 數(shù)據(jù)備份

臺區(qū)線損分析平臺開發(fā)數(shù)據(jù)備份功能，該功能能夠?qū)⒉缓细窬€損明細(xì)分析、線損合格率分析、線損率波動分析和線損率歷史變化分析四項功能的分析數(shù)據(jù)以表格的形式進(jìn)行下載備份，若某臺區(qū)出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，電力企業(yè)管理人員可以參考往年同時段數(shù)據(jù)，為其后續(xù)分析、改善工作帶來很大程度的方便與快捷，能夠大幅度提高工作人員的效率。

4 總結(jié)

隨著電力市場化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，降低線損率已經(jīng)成為供電企業(yè)降低電能損耗的重點。本文首先對臺區(qū)線損基礎(chǔ)相關(guān)理論進(jìn)行闡述，并基于用電信息采集系統(tǒng)建立臺區(qū)線損分析平臺，不合格臺區(qū)線損明細(xì)功能可以篩選臺區(qū)線損率為負(fù)值以及線損率大于10%的供電所，為供電企業(yè)臺區(qū)線損專項、重點治理提供方便。臺區(qū)線損合格率分析表明，ZSY供電所和YCW供電所線損管理工作得當(dāng)，而DH供電所、LM供電所和GYQ供電所線損合格率低于90%，需要進(jìn)一步加強(qiáng)管理。臺區(qū)線損率波動分析功能能夠及時觀測臺區(qū)線損率異常的臺區(qū)，臺區(qū)線損率歷史曲線功能記錄臺區(qū)線損率隨時間的變化規(guī)律，兩者相結(jié)合能夠更快地獲取有效信息，為供電企業(yè)管理工作提供科學(xué)的依據(jù)，同時表明該平臺具有十分重要的可行性與實際意義。