國網(wǎng)浙江永嘉縣供電公司 李建芳

我國供配電系統(tǒng)及電力調(diào)度技術(shù)處于世界前列，相關(guān)行業(yè)的產(chǎn)品也為生活和生產(chǎn)帶來極大便利。但由于環(huán)境和其他外部因素的限制，我國低壓配電發(fā)展一直處于滯后狀態(tài)，同時在實(shí)際應(yīng)用中也暴露了許多問題，如線路異常受損、漏電、調(diào)配受阻等[1]。低壓供配電由于其特殊性，很難在較短的時間內(nèi)對其異常區(qū)域進(jìn)行有效識別，這也在一定程度上增加大規(guī)模電力崩塌、混亂問題發(fā)生的頻率。在這樣的背景下容易引發(fā)一些關(guān)聯(lián)性事故，如電力系統(tǒng)漏電、電路實(shí)線受損等，對人們的安全也會造成威脅[2]。定期對電力系統(tǒng)的電壓及線路進(jìn)行檢查監(jiān)測，同時對出現(xiàn)異常的區(qū)域維護(hù)修復(fù)，最大程度地保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時也減輕用電稽查的相關(guān)工作量，有利于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

近年應(yīng)用最為廣泛的是支線監(jiān)測法及線性電阻監(jiān)測法等，這一類方法主要是通過電阻、繼電器等元器件，在原有的電力系統(tǒng)中建立一個控制裝置，利用其加強(qiáng)對電力調(diào)配地控制[3]，以保證整個配電網(wǎng)的安全和正常運(yùn)行，同時對維修人員在檢修時的安全也是一種保證。因此，對供配電低壓線路線損實(shí)時監(jiān)測方法進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，通過更為智能的技術(shù)創(chuàng)建相應(yīng)的監(jiān)測模型，更加靈活地應(yīng)對低電壓調(diào)配網(wǎng)所出現(xiàn)的各種問題，增強(qiáng)管理，提升我國的低電壓線損監(jiān)控技術(shù)的水平。

我國的電力系統(tǒng)逐漸發(fā)展完善，形成可多區(qū)域調(diào)控的綜合電網(wǎng)，為生產(chǎn)生活提供了更多的便利。但在這樣的發(fā)展背景下也存在線路受損、故障等問題。因此對供配電低壓線路線損實(shí)時監(jiān)測方法進(jìn)行研究，計(jì)算低壓線路線損的負(fù)荷極值，并進(jìn)行線損異常點(diǎn)定位，創(chuàng)建負(fù)荷關(guān)聯(lián)監(jiān)測模型，設(shè)計(jì)實(shí)時歸一補(bǔ)償監(jiān)測算法，利用單相逼近法實(shí)現(xiàn)線路線損的實(shí)時監(jiān)測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在相同的猜測環(huán)境下，監(jiān)測動態(tài)曲線值接近于1.5，表明其監(jiān)測精準(zhǔn)度在標(biāo)準(zhǔn)之上，符合實(shí)際監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)，具有很好的使用價值。

1 供配電低壓線路線損實(shí)時監(jiān)測方法設(shè)計(jì)

1.1 計(jì)算低壓線路線損的負(fù)荷極值

在進(jìn)行供配電低壓線路線損實(shí)時檢測方法設(shè)計(jì)前，需要計(jì)算出相對應(yīng)的負(fù)荷極值。首先，將電力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境設(shè)置在可更改的模式之下，并且將GIS 系統(tǒng)與電力控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。通過日常的操作與執(zhí)行，可獲取對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，將其加以匯總整理，留作備用[4]。線路中的輸入、輸出電流需要控制在1800A 以下，才可更好地保護(hù)受損的電路。將獲取到的數(shù)據(jù)經(jīng)SCADA 憑條傳輸至控制系統(tǒng)之中，并對其進(jìn)行均方根處理：。

式中：H 表示電流方根差值、A，f 表示電流分布系數(shù)，D 表示線路線損的電壓極值、V。通過以上計(jì)算，最終可得出實(shí)際的方根差值。利用以上差值以及實(shí)際的線路損壞情況進(jìn)行理論線損系數(shù)的計(jì)算：，式中：M 表示理論線損系數(shù)，q 表示負(fù)荷分配比，b 表示功率因數(shù)，θ表示有功線損。通過以上計(jì)算，最終可得出實(shí)際的理論線損系數(shù)。將其作為負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算具體的低壓線路線損的負(fù)荷極值：式中：Q表示線路線損的負(fù)荷極值、kW；X 表示線損增比，C 表示額定電壓、V。通過以上計(jì)算，最終得出實(shí)際的線路線損負(fù)荷極值[5]。

1.2 進(jìn)行線損異常點(diǎn)定位

在完成低壓線路線損負(fù)荷極值的計(jì)算后，需對線損異常點(diǎn)進(jìn)行定位。通常造成低壓支線線損異常的主要原因有兩個：一是居民用戶出現(xiàn)竊電，導(dǎo)致其對應(yīng)的分支接頭處與線路中的電阻接觸面增大；二是定點(diǎn)定位錯誤，這一類問題的產(chǎn)生主要是因線損關(guān)聯(lián)故障所引發(fā)的[6]。低配電路的直流電傳輸較為頻繁、電壓較大，需在不同的供電環(huán)境下設(shè)置靈活的供電標(biāo)準(zhǔn)。線損故障圖如圖1所示。

圖1 線損故障圖

相關(guān)指標(biāo)的首端配電/低配供電分別為：總損耗量（W）245/450、轉(zhuǎn)換函數(shù)0.25/1.45、總電阻值（Ω）7.89/8.19、合理線損率59.16/69.36，據(jù)此進(jìn)行低配電路的單獨(dú)設(shè)置。利用定位技術(shù)確定對應(yīng)的異常區(qū)域，再觀察此區(qū)域的電力運(yùn)行情況，一般有異常的線路線損就會出現(xiàn)電壓不穩(wěn)、或電流不均衡的情況出現(xiàn)，定位到具體位置時對異常點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，并安裝對應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備。

1.3 創(chuàng)建復(fù)合關(guān)聯(lián)監(jiān)測模型

在完成線路線損異常點(diǎn)的定位后，需要創(chuàng)建復(fù)合式的關(guān)聯(lián)監(jiān)測結(jié)構(gòu)。對于配電設(shè)備以及相關(guān)線路的監(jiān)控需要利用傳感器進(jìn)行異常波動或者信號的感應(yīng)，以此來分析問題的產(chǎn)生原因，進(jìn)行實(shí)時處理。傳感器與傳感網(wǎng)絡(luò)相連接，其向外傳輸點(diǎn)的信號是不間斷的，同時在不同的環(huán)境以及情況下具有不同的規(guī)律，具體如圖2所示。

圖2 復(fù)合感應(yīng)信號傳輸結(jié)構(gòu)表

依據(jù)圖1中的結(jié)構(gòu)傳輸感應(yīng)信號。一般線路線損的形成原因可能是由于接地導(dǎo)體故障而產(chǎn)生的，也有可能是因?yàn)榫€路混電造成。通常信號是表征在控制系統(tǒng)的顯示器上的，但由于線路受損的緣故不能以直線的形式傳輸相應(yīng)的信號。計(jì)算信號的實(shí)時傳輸波長：式中：B 表示信號的實(shí)時傳輸波長，m；V 表示傳輸?shù)膶?shí)際距離，m；δ表示基波電流的有效值。

1.4 設(shè)計(jì)實(shí)時歸一補(bǔ)償監(jiān)測算法

在完成復(fù)合關(guān)聯(lián)監(jiān)測模型的構(gòu)建后，需要設(shè)計(jì)一種實(shí)時的補(bǔ)償檢測算法計(jì)算相關(guān)的監(jiān)測指標(biāo)參數(shù)。需要在監(jiān)測模型的作用下，設(shè)立監(jiān)測一定數(shù)量的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)的主要工作是處理日常獲取的數(shù)據(jù)信息，并將其匯總分析，最終編入監(jiān)測結(jié)果之中?？赏ㄟ^注入不同正負(fù)的電流來改變節(jié)點(diǎn)的非量測負(fù)荷向（表1）。

表1 非量測負(fù)荷向標(biāo)準(zhǔn)分析表

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對應(yīng)電流的注入。將采集整合好的實(shí)時數(shù)據(jù)歸算至一個節(jié)點(diǎn)之上，并計(jì)算存在的整點(diǎn)誤差。設(shè)計(jì)實(shí)時補(bǔ)償算法，計(jì)算相應(yīng)的歸一補(bǔ)償系數(shù)：，式中：W、U、G 表示歸一補(bǔ)償系數(shù)，R 表示有功百分比值，ω 表示異常歸一系數(shù)。通過以上計(jì)算，最終可得出實(shí)際的歸一補(bǔ)償系數(shù)。

1.5 單相逼近法實(shí)現(xiàn)線路線損的實(shí)時監(jiān)測

在完成實(shí)時歸一補(bǔ)償監(jiān)測算法的設(shè)計(jì)后，利用單相逼近法實(shí)現(xiàn)供配電低壓線路線損的實(shí)時監(jiān)測。將受損線路的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)劃分為16個單相的正支線單元，并將每一個單元的大小控制在0.001SZ。每一個正向支線單元都是獨(dú)立的，但在運(yùn)行時存在一定的關(guān)聯(lián)性。利用其單相逼近法計(jì)算每一個單元的監(jiān)測精度：Y=3λ-1/O。

式中：Y 表示監(jiān)測精度，λ 表示功率因數(shù)，O表示實(shí)際損壞線路參數(shù)值。通過以上計(jì)算，最終可得出實(shí)際的監(jiān)測精度。此時的單相逼近數(shù)值處于較高的狀態(tài)，且實(shí)際的大小接近于0.001SZ。在單相逼近法的輔助計(jì)算下，可進(jìn)一步降低最終監(jiān)測的誤差值，同時也可減少損壞電路對其他線路的影響，最終順利完成對供配電低壓線路線損的實(shí)時監(jiān)測。

2 監(jiān)測方法測試

2.1 測試布置及準(zhǔn)備

選取A 區(qū)的電力系統(tǒng)以及低壓配電網(wǎng)作為本次測試的對象，進(jìn)行測試環(huán)境的設(shè)置。具體現(xiàn)場圖如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場圖

將電力系統(tǒng)與GIS 和NMIS 兩個平臺相關(guān)聯(lián)，并且同時將調(diào)控屬性更改為多核心遠(yuǎn)程控制，綜合調(diào)度參數(shù)為10kV，電網(wǎng)的正常運(yùn)行電壓更改為1200V，額定電流為1800A，將監(jiān)測裝置安裝在低壓線路的10m 之內(nèi)，在控制區(qū)域構(gòu)建相應(yīng)的基礎(chǔ)監(jiān)測結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行相應(yīng)的指標(biāo)參數(shù)設(shè)置（表2）。

表2 基礎(chǔ)檢測設(shè)備控制指標(biāo)參數(shù)表

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)設(shè)備的設(shè)定與校驗(yàn)。本次測試主要分為兩組，一組為傳統(tǒng)的線性電阻監(jiān)測法，將其設(shè)定為傳統(tǒng)線性電阻測試組；另一組為本文所設(shè)計(jì)的方法，將其設(shè)定為協(xié)議實(shí)時測試組。檢查測試環(huán)境都處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，并測量線路的穩(wěn)定情況，確定并無異常后開始測試。

2.2 測試過程與結(jié)果分析

兩組檢測方法以對比的形式同時進(jìn)行測試。首先，利用電壓測量儀測定配電網(wǎng)的實(shí)時電壓，大致為1000V。獲取實(shí)際數(shù)值以及運(yùn)行的相關(guān)信息，篩選出信號數(shù)據(jù)，利用互聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)平臺將其編制成對應(yīng)的應(yīng)用指令，但是需要先計(jì)算對應(yīng)的轉(zhuǎn)換函數(shù)：A=4r-1/e+βY。

式中：A 表示轉(zhuǎn)換函數(shù)，r 表示對比置信系數(shù)，e 表示實(shí)際運(yùn)行值，β 表示轉(zhuǎn)換固定系數(shù)。通過以上計(jì)算，最終可得出實(shí)際的裝轉(zhuǎn)函數(shù)。通過平臺對函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)與指令的轉(zhuǎn)換，將指令添加在對應(yīng)的控制區(qū)域之中，完成監(jiān)測環(huán)境的構(gòu)建。關(guān)聯(lián)受損線路附近的監(jiān)測設(shè)備，并完成實(shí)時數(shù)據(jù)信息的更新與接收，通過大數(shù)據(jù)平臺對信息及數(shù)據(jù)作出對應(yīng)分析整合，得出具體的結(jié)果并形成對應(yīng)的處理方案，操作人員依據(jù)方案進(jìn)行維護(hù)檢修。在接收到相關(guān)數(shù)據(jù)信息后，需要計(jì)算實(shí)際的監(jiān)測動態(tài)曲線值：式中：K 表示實(shí)際的監(jiān)測動態(tài)曲線值，x 表示動態(tài)呈現(xiàn)比率，a 表示固定系數(shù)。通過以上計(jì)算最終可得出實(shí)際的監(jiān)測動態(tài)曲線值。根據(jù)以上的測試，最終得出兩組測試結(jié)果（表3）。

表3 測試結(jié)果對比分析表

根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)信息，最終可得出以下結(jié)論：對比于傳統(tǒng)的線性電阻測試組，本文所設(shè)計(jì)的測試方法所得出的監(jiān)測動態(tài)曲線值超過1.5，這表明其監(jiān)測精準(zhǔn)度在標(biāo)準(zhǔn)之上，符合實(shí)際監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)，同時也具有極強(qiáng)的使用價值。證明本文設(shè)計(jì)的監(jiān)測方法更好。

綜上，電力監(jiān)測不僅可減輕部分的維修工作，一定程度上還能延長電力系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備的使用壽命。一個高效的線路線損檢測方法是提升電力系統(tǒng)質(zhì)量和效率的重要因素之一。較強(qiáng)的靈活性還可對電網(wǎng)出現(xiàn)的問題進(jìn)行靈活地應(yīng)變處理，增加電力調(diào)配的準(zhǔn)確性和安全性。同時，緊密的監(jiān)測結(jié)構(gòu)也可幫助調(diào)配工作更快地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)值，將相關(guān)的電壓、額定電流保持在合理范圍內(nèi)，避免重大電力問題的出現(xiàn)，增強(qiáng)控制范圍，完善電力線路線損的監(jiān)測水平。