唐賡

摘 要：目前應(yīng)用的線損檢測(cè)系統(tǒng)功能還不夠完善，工作側(cè)重點(diǎn)在統(tǒng)計(jì)方便、分析方面能力相對(duì)薄弱，在管理模式上也無(wú)法做到統(tǒng)一，存在一定的差異性。在通過(guò)詳細(xì)的數(shù)據(jù)和需求分析后，提出了電網(wǎng)同期線損檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新方案，對(duì)其軟、硬件的組成模塊和基本運(yùn)行原理、主要工作內(nèi)容進(jìn)行具體闡述，對(duì)通過(guò)仿真測(cè)試驗(yàn)證該系統(tǒng)是否具有可實(shí)現(xiàn)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：實(shí)際電量損耗和線損率都可以控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明該線損檢測(cè)系統(tǒng)具備有效性和實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng);同期線損;檢測(cè)系統(tǒng);仿真實(shí)驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN80 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2022）05-0170-04

Design and implementation path of synchronous line loss detection system in power grid

Abstract： The functions of the currently applied line damage detection system are not perfect. The focus of the work is on the convenience of statistics， while the analysis ability is relatively weak， and the management mode cannot be unified， with certain differences exist. After passing detailed data and demand analysis， a new plan for the design of the power grid synchronization line loss detection system was proposed. The software and hardware components， basic operating principles， and main work content were specifically explained. The simulation test verified whether the system is realizable. The experimental results show that the actual power loss and line loss rate can be controlled within the standard range. The experimental data proves the effectiveness and practicability of the line loss detection system.

Key words： power grid;synchronous line loss;detection system;simulation experiment

伴隨著智能電表的推廣和使用，用電信息系統(tǒng)也到了完善，無(wú)論是在完整性或時(shí)效性方面都有了很大的提升，相應(yīng)的線損檢測(cè)系統(tǒng)也越來(lái)越完善。近年來(lái)，我國(guó)各省市都著手于計(jì)量關(guān)口改造，構(gòu)建集抄系統(tǒng)，使現(xiàn)有的線損檢測(cè)系統(tǒng)具備基礎(chǔ)管理功能，但是通過(guò)實(shí)際使用情況來(lái)看，多數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)存在著功能片面，分析能力薄弱的現(xiàn)象，且各區(qū)域和單位之間的管理模式無(wú)法做到統(tǒng)一，差異性較大。由于缺乏引導(dǎo)性和規(guī)范性，多數(shù)單位還處于獨(dú)立摸索階段，嚴(yán)重影響線損管理的進(jìn)步和完善。運(yùn)用現(xiàn)有的線損管理系統(tǒng)對(duì)10 kV及以下配電網(wǎng)進(jìn)行管理，受管理能力的影響，線損波動(dòng)較大，影響電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行，因此構(gòu)建全新的線損檢測(cè)系統(tǒng)擁有很強(qiáng)的工程價(jià)值和實(shí)用性。為了解決先前提到的管理問(wèn)題，本文提出全新的線損檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并通過(guò)工程測(cè)試證明該系統(tǒng)具備實(shí)際應(yīng)用效果[1-2]。

1 電網(wǎng)同期線損概述

線損指的是電能在電網(wǎng)傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的損耗，換句話來(lái)講，線損是有功、無(wú)功電能以及電能損耗的相加總和。電網(wǎng)產(chǎn)生線損的主要原因有2方面。一方面是電能在運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的損耗，發(fā)電企業(yè)向電力用戶傳送電能時(shí)，需要以電網(wǎng)為傳播媒介，但是電網(wǎng)中設(shè)有線性變電原件，且數(shù)量眾多，會(huì)產(chǎn)生阻抗、電抗，電能在通過(guò)線性變電原件時(shí)受阻抗、電抗的影響，會(huì)發(fā)生電能損失，這是引起線損的主要原因;另一方面是電能在傳送過(guò)程中還會(huì)發(fā)生電磁轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過(guò)程中也勢(shì)必會(huì)造成電能損失，也是造成線損的主要原因。除了這2點(diǎn)主要原因，電力設(shè)備漏電、計(jì)量設(shè)備測(cè)量不精準(zhǔn)和管理制度不完善都會(huì)造成電量損耗。由于電能是我們應(yīng)用的最為頻繁的能源之一，產(chǎn)生的線損會(huì)對(duì)電能經(jīng)濟(jì)效益造成影響，因此需要在線損檢測(cè)方面投入足夠的關(guān)注度，通過(guò)創(chuàng)建完善的系統(tǒng)來(lái)降低這方面的損耗。

（1）統(tǒng)計(jì)線損電量。由于電能表計(jì)量不準(zhǔn)確產(chǎn)生的線損。該線損數(shù)值指的是原始供電量和實(shí)際售電量之間的差值，我們將其稱(chēng)之為統(tǒng)計(jì)線損，統(tǒng)計(jì)線損又包含技術(shù)線損、管理線損2方面[3-4];

（2）技術(shù)線損。電能運(yùn)輸時(shí)，通過(guò)線性變電原件收阻抗、電抗影響，產(chǎn)生的電能損失，也可稱(chēng)之為理論線損。技術(shù)線損可以通過(guò)計(jì)算得到精確的數(shù)值，還可以借助相應(yīng)的技術(shù)措施來(lái)起到降損的效果，也就是說(shuō)技術(shù)線損是可以被控制和減少的;

（3）管理線損。電力設(shè)備陳舊、老化，運(yùn)行過(guò)程時(shí)容易發(fā)生故障而產(chǎn)生的電能損失。例如計(jì)量表計(jì)算誤差較大，電力設(shè)備絕緣能力弱而引發(fā)漏電等，都是造成管理線損的直接原因。管理人員可以通過(guò)定期組織電力巡查、進(jìn)行設(shè)備維修等方式來(lái)起到降低管理線損的目的。

近年來(lái)我國(guó)提倡節(jié)能減排，低碳環(huán)保的發(fā)展理念，因此控制電網(wǎng)同期線損，不僅貼合當(dāng)下的發(fā)展理念，還能提高經(jīng)濟(jì)效益，具有多方面的運(yùn)行優(yōu)勢(shì)。若想將線損控制在理想數(shù)值，就必須對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行的線損監(jiān)測(cè)，將降低線損作為電網(wǎng)管理的重要內(nèi)容，通過(guò)數(shù)字化的手段對(duì)其進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)和管理，并通過(guò)不斷完善最終實(shí)現(xiàn)智能管理[5]。

2 線損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具體架構(gòu)設(shè)計(jì)

為了更好的解決現(xiàn)階段線損管理所存在的多種問(wèn)題，應(yīng)該盡快的將管理過(guò)程中需要應(yīng)用到的管理手段、所用技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，將線損統(tǒng)計(jì)分析作為核心功能，輔助同期、理論計(jì)算，從多方面對(duì)線損進(jìn)行檢測(cè)，將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、最大負(fù)荷數(shù)值和各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)掌握清楚，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)管理精益化和實(shí)時(shí)化[6]。

2.1 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

于電力系統(tǒng)中應(yīng)用線損檢測(cè)系統(tǒng)，可以對(duì)電網(wǎng)線損量和造成線損的原因進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)和分析，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，方便為同期降損提供參考數(shù)據(jù)。按照邏輯功能劃分可分為4個(gè)層面，分別為數(shù)據(jù)收集模塊、信息傳送模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊，系統(tǒng)會(huì)配備調(diào)用接口，供客戶端使用，方便用戶與系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。

（1）數(shù)據(jù)收集模塊。主要構(gòu)成部分是終端設(shè)備，主要工作內(nèi)容是對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)收集和存儲(chǔ)。采集工作完成后，通過(guò)初步篩選，判斷數(shù)據(jù)是否具有完整性，需要將無(wú)效和錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)剔除出去，將有效數(shù)據(jù)分離出來(lái)，儲(chǔ)存到中間數(shù)據(jù)庫(kù)，方便后期使用。該系統(tǒng)運(yùn)用的是定時(shí)模式，可定期對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)收集和讀取。與此同時(shí)，該系統(tǒng)還設(shè)有電量補(bǔ)采功能和信息預(yù)處理功能，有助于判斷數(shù)據(jù)是否具有完整性和連續(xù)性。除了上述的常用功能，還配備了異常報(bào)警功能，對(duì)電流、電壓和電表進(jìn)行在線實(shí)時(shí)檢測(cè)，可以及時(shí)捕捉異常信號(hào)，對(duì)管轄區(qū)的電網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，在線損突變時(shí)可以及時(shí)報(bào)警;

（2）信息傳送模塊。作為系統(tǒng)與服務(wù)主站之間的連接通道，為二者之間的信息傳輸提供穩(wěn)定通道，該系統(tǒng)中的信息傳送模塊運(yùn)用的是GPRS公網(wǎng)和230M無(wú)線網(wǎng)，為信息提供更加穩(wěn)定的傳輸環(huán)境;

（3）數(shù)據(jù)處理模塊，信息完成篩選后，對(duì)其進(jìn)行管理，還可將零散數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)歸納，以統(tǒng)計(jì)報(bào)表的形成展現(xiàn)出來(lái)，使其更具直觀性，方便對(duì)比。后期工作人員在使用時(shí)，參數(shù)數(shù)值、設(shè)備型號(hào)等內(nèi)容一目了然，便于技術(shù)人員進(jìn)行查詢(xún)和維護(hù)。其中的線損管理功能還可按不同時(shí)段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，時(shí)段可按月度、季度和年度來(lái)劃分。另外，該系統(tǒng)還可對(duì)采集回的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)整理，規(guī)范且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)可以為電力企業(yè)的線損管理和日常營(yíng)銷(xiāo)提供參考依據(jù)，有助于公司管理層做出正確的運(yùn)行決策[7-8]。

2.2 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

為了確保使用功能全面和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的需求，在線損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體架構(gòu)設(shè)計(jì)方面需要更加嚴(yán)謹(jǐn)，經(jīng)過(guò)反復(fù)研究和實(shí)驗(yàn)，將其組成部分劃分為4個(gè)層面，分別為后臺(tái)服務(wù)基站、通信板塊、信息存儲(chǔ)板塊和用戶終端。為了方便不同系統(tǒng)之間進(jìn)行信息傳遞，該系統(tǒng)運(yùn)用了Service-Oriented Architecture架構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)Enerprise Service Bus服務(wù)總線完成與外部系統(tǒng)的信息交互工作。其具體框架構(gòu)成如圖1所示。

由圖1可知，各模塊之間聯(lián)系緊密，即可獨(dú)立運(yùn)行還能協(xié)調(diào)工作，分布式架構(gòu)更具實(shí)際運(yùn)行效果，對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理[9-10]。并根據(jù)用戶的實(shí)際需要將多個(gè)模塊整合在同一臺(tái)工作站中，方便用戶使用。運(yùn)用GPRS專(zhuān)網(wǎng)和230 M專(zhuān)網(wǎng)對(duì)客戶進(jìn)行通信測(cè)試服務(wù)，運(yùn)用自身帶有的測(cè)算力對(duì)各層級(jí)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)調(diào)測(cè)試，應(yīng)用于單體或系統(tǒng)之中都可以，在需要時(shí)還可以完成上下行數(shù)的數(shù)據(jù)傳輸及交換工作。該線損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)主要借助Enerprise Service Bus總線將所獲取的電能表數(shù)據(jù)和線損統(tǒng)計(jì)量等內(nèi)容由服務(wù)終端傳送至主站端線。對(duì)信息進(jìn)行基本處理后，將所得結(jié)果回傳至監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該線損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的框架擁有良好的兼容性和靈活性，在使用時(shí)可以根據(jù)使用者的實(shí)際需求或突發(fā)情況調(diào)整服務(wù)模塊、內(nèi)容和目標(biāo)，更改時(shí)不影響其他模塊的工作狀態(tài)，系統(tǒng)可對(duì)多平臺(tái)進(jìn)行異構(gòu)服務(wù)，調(diào)用時(shí)更加靈活[11]。

2.3 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)方案

在創(chuàng)建線損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件框架時(shí)，使用的是Visual C++技術(shù)，其具體框架如圖2所示。

由圖2可知，線損分析模塊主要由4部分構(gòu)成，4個(gè)模塊協(xié)同合作，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)線損全面監(jiān)測(cè)的目的。為了更好的掌握電網(wǎng)中線性變電元件的耗損情況，需要將電網(wǎng)設(shè)備原有參數(shù)和實(shí)際負(fù)荷參數(shù)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行深度計(jì)算，并根據(jù)電力運(yùn)輸線路中不同分段的節(jié)點(diǎn)線損數(shù)量，判斷出電網(wǎng)中的傳送能力較為薄弱的線路或節(jié)點(diǎn)，以便對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行更具針對(duì)性的局部維護(hù)和監(jiān)管，起到更好的降損效果[12]。該系統(tǒng)中采用的計(jì)算方法主要有3種，分別為電量法、電流法和潮流法，除了應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算方法，還需要結(jié)合工作人員提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，才能獲得更加準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。

此外，為了使用者可以快速的獲取線損信息和比對(duì)結(jié)果，該系統(tǒng)中還特別添加了數(shù)據(jù)庫(kù)表模塊對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)，方便用戶調(diào)取和使用。當(dāng)用戶輸入指定口令查詢(xún)線損情況時(shí)，后臺(tái)會(huì)直接調(diào)取相關(guān)記錄并進(jìn)行展示，可以大幅度減少操作和等待時(shí)間，其具體流程如圖3所示。

3 仿真實(shí)驗(yàn)和線損管理建議

3.1 仿真實(shí)驗(yàn)

為了檢測(cè)該線損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是否具備可實(shí)施性，我們對(duì)其進(jìn)行了仿真測(cè)試，將電路中的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)數(shù)量設(shè)為18個(gè)，數(shù)值為10 kV，并且將各級(jí)配變?nèi)萘亢烷L(zhǎng)度數(shù)值都做了明確的規(guī)定[13-14]。將原有的線損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和本文提到的進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，并將其同期結(jié)果通過(guò)表格的形式展示出來(lái)，具體情況如表1所示。

由表1可知，無(wú)論是在實(shí)際線損率和監(jiān)測(cè)線損率上，本文所提到的系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)上都更具優(yōu)勢(shì)，計(jì)算結(jié)果與預(yù)定數(shù)值更加接近，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)具備有效性和實(shí)用性。

3.2 線損管理發(fā)展建議

（1）規(guī)范業(yè)務(wù)管理，與電網(wǎng)檢測(cè)中應(yīng)用同期線損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有助于提升各部門(mén)之間的協(xié)同性，可應(yīng)用于關(guān)口計(jì)量和檔案管理等多個(gè)層面之中，可以實(shí)現(xiàn)跨專(zhuān)業(yè)操作，使工作更具時(shí)效性和協(xié)調(diào)性，提升電力企業(yè)的工作效率，構(gòu)建增加完善的工作體系;

（2）提升應(yīng)用水平，應(yīng)用線損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更具準(zhǔn)確性和時(shí)效性，為用戶提供更具參考價(jià)值的整合數(shù)據(jù)。還可將用戶檔案和用電信息趨于統(tǒng)一，進(jìn)而提升電力系統(tǒng)整體的數(shù)據(jù)質(zhì)量，最終達(dá)到提升系統(tǒng)應(yīng)用水平的目的;

（3）加強(qiáng)線損精益化管理，對(duì)多電路線損數(shù)據(jù)進(jìn)行同期管理，從線損數(shù)據(jù)和波動(dòng)中我們就可以直觀的判斷出該電力單位或該承包線段的管控、降損能力，進(jìn)行深入分析后還可判斷出其在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中面臨的具體問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)從“單純控制指標(biāo)數(shù)值”到“真正控制降損”的轉(zhuǎn)變，將工作落到實(shí)處，充分調(diào)動(dòng)各電力企業(yè)和基層員工的節(jié)能損耗的意識(shí)，發(fā)揮自身的創(chuàng)新性和主觀能動(dòng)性，切實(shí)提升線損管控水平[15];

（4）提高經(jīng)濟(jì)效益，與實(shí)際管理中應(yīng)用線損檢測(cè)系統(tǒng)，可以大幅度減少統(tǒng)計(jì)人員的日常工作量，用智能代替人工，更具效率和準(zhǔn)確性。另外，應(yīng)用該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，還能檢測(cè)出易損、重?fù)p單元，及時(shí)發(fā)現(xiàn)用戶的竊電行為和計(jì)量裝置運(yùn)行異常等行為，減少不必要的設(shè)備損耗，從多個(gè)方面為電力公司減少經(jīng)濟(jì)損失，經(jīng)濟(jì)效益，確保電力企業(yè)可以穩(wěn)定健康的運(yùn)行;

（5）挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，應(yīng)用線損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，可為企業(yè)和工作人員提供實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，為企業(yè)經(jīng)營(yíng)提供準(zhǔn)確可靠的經(jīng)營(yíng)指標(biāo)，嚴(yán)格把控審計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)購(gòu)電、售電和損耗的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，為企業(yè)決策者提供更好的參考參數(shù)。國(guó)家通過(guò)調(diào)查同期線損情況，還可以深入掌握電網(wǎng)損耗情況，對(duì)不同的地區(qū)和電力單位推行不同的管控政策，加強(qiáng)成本管理，爭(zhēng)取出更好地電價(jià)政策，為廣大用電用戶直接購(gòu)電提供有力支撐。還可將各行業(yè)的用電信息情況進(jìn)行整合，將具體用電量和經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)聯(lián)系起來(lái)，為政府提供宏觀經(jīng)濟(jì)決策，對(duì)于經(jīng)濟(jì)架構(gòu)的調(diào)整和綠色節(jié)能減排提供輔助參考資料[16]。

4 結(jié)語(yǔ)

伴隨著電網(wǎng)的深度發(fā)展，用電客戶的需求也在不斷提升，電網(wǎng)電能質(zhì)量管理也成為電力企業(yè)需要著重加強(qiáng)的工作內(nèi)容，而線損檢測(cè)系統(tǒng)作為其中重要的一方面，更是需要投入足夠的關(guān)注度對(duì)其進(jìn)行發(fā)展。本文基于此種情況設(shè)計(jì)了一套電網(wǎng)同期線損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從硬件和軟件方面入手，從計(jì)算方法、系統(tǒng)模型和架構(gòu)等多個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)和闡述，以此來(lái)堅(jiān)實(shí)線損管理基礎(chǔ)，消除噪聲數(shù)據(jù)，提升計(jì)算準(zhǔn)確率，為使用者提供更具準(zhǔn)確性的源頭數(shù)據(jù)。并創(chuàng)建相應(yīng)的異常內(nèi)控體制，大幅度縮短處理異常狀態(tài)的時(shí)間。最后為了驗(yàn)證該線損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備有效性和可應(yīng)用性，制定了仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)背景和各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)，與此種情況下進(jìn)行了測(cè)試，并根據(jù)實(shí)際測(cè)試結(jié)果給出了適當(dāng)?shù)匕l(fā)展建議，方便今后其更好地為電力系統(tǒng)服務(wù)。

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收稿日期：2021-03-03;修回日期：2022-04-27

作者簡(jiǎn)介：唐? ? 賡（1981-），男，碩士，研究方向：供用電技術(shù)及自動(dòng)控制。