唐 賡

（陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710300）

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 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(hù)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；

（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。

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。

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(hù)端使用，方便用戶(hù)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。

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(hù)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。

圖1 電網(wǎng)同期線損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具體框架構(gòu)成Fig.1 The specific framework of the synchronous line loss monitoring system of the power grid

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。并根據(jù)用戶(hù)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(hù)使用。運(yùn)用GPRS專(zhuān)網(wǎng)和230 M專(zhuān)網(wǎng)對(duì)客戶(hù)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。

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。

圖2 電網(wǎng)同期線損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件總體架構(gòu)Fig.2 The overall architecture of the power grid synchronization line loss monitoring system software

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。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(hù)調(diào)取和使用。當(dāng)用戶(hù)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。

圖3 軟件計(jì)算流程框圖Fig.3 Block diagram of software calculation process

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。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。

表1 電網(wǎng)同期線損情況對(duì)比Tab.1 Comparison of line loss in the same period of power grid

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(hù)提供更具參考價(jià)值的整合數(shù)據(jù)。還可將用戶(hù)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；

（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(hù)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(hù)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。

4 結(jié)語(yǔ)

伴隨著電網(wǎng)的深度發(fā)展，用電客戶(hù)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)。