基于用电信息采集的配网在线监控预警系统

国网河南省电力公司电力科学研究院计量中心 赵岩

国网河南省电力公司南阳供电公司 郭锐 郑建华

0 引言

一直以来，电力公司对于处在高风险运行状态的配网供电设备没有十分有效的监控手段，设备出现故障以后才进行处理，造成的经济损失已无法挽回。用电信息采集系统的出现为解决这一问题创造了条件，通过对电力客户的实时用电参数进行采集、汇总、分析，实现了实时负荷、线损分析，对保证电网有序用电、计量故障及窃电查处、提高企业绩效、增创收益起到了显著作用。

1 配网现状

配网是电力网的重要组成部分，具有电压等级低、设备数量多、用户复杂、户均电量偏低和损耗较高等特点。随着近年来城市规模的迅猛扩张和发展，配网占供电企业售电量的比重逐步上升，配网运行管理问题就显得更加突出。当前，主要存在以下几个方面的问题：

1）配网网架缺乏合理规划。当前配电网建设存在着一种趋势——随着居民新增负荷要求而随机建设，缺乏一个更科学更合理的规划，这与城市乡镇规划没能与电网规划有机的、适时的结合有关。因此，低压配网负荷点随机布置，低压线路输送容量不规范、路径不合理、负载不平衡、线路迂回、交叉多、故障点难寻等问题十分突出。

2）过负荷问题突出。随着城乡居民生活水平日益提高，家用电器用量增长迅猛，低压负荷高速增长。原先架设的小线径、低分断能力的配网线路已经不适应现实需要和未来发展趋势，配网线路出现因过负荷断线和熔断器、开关损坏的情况就极为普遍。据统计，配网故障的60%～80%是由于过负荷引发的设备故障[1]。

3）线损分析难度大。传统线损分析以月为周期，线损分析周期较长，且受抄表时间和季节因素影响，线损波动较大。

4）窃电形式多样，难以查处。虽然近年来随着电能表轮换，机械表全部更新换代成了电子表，但总的来说反窃电的形势没有大的改变。目前实际工作中遇到的窃电手段有欠电压法、欠电流法、移相法、扩差法、无表法等，而电力部门发现、查处窃电的手段有限，且只限于事后发现。[2]

2 用电信息采集系统建设及应用

2.1 城区用电信息采集建设现状

用电信息采集系统主要由多功能电能表、采集终端和采集主站构成，采用通讯和安全加密等技术实现用电信息和控制命令的采集和传输[3]。目前，国内各地供电企业均在大规模开展用电信息采集系统建设，一些发达省份已得到全面普及，中西部有条件的省份也在大力推进建设。以河南省为例，截止2014年8月，全省城市用户数778.96万户，实现采集589.47万户，实现采集率为75.67%。其中，全省专、公变用户数为12.16万户，实现采集数为12.07万户，实现采集率为99.24%，10kV配网计量点基本上实现全采集。

2.2 自动化抄表

用电信息采集系统的最大实际应用就体现在自动化抄表方面，在设置抄表时间后，用电信息采集系统将实现在极少的人工操作下对用户进行自动抄表算费，方便快捷。

2.3 实时线损统计分析

传统的线损分析需要在固定的抄表周期内才能计算分析，如果开展短周期线损计算分析需要大量人力物力支持。通过电采系统建设，可实现每日准确计算10kV和400V分线路分台区的线损率。在电采安装调试较好的线路台区已具备条件满足这一工作需要，实现了线损即时采集即时分析。

3 配网在线监控预警系统的设计思路及实现方法

配网在线监控预警系统的核心是用电信息采集系统，通过采集回的实时用电信息（电压、电流、功率等）对配网线路、台变、线损、电压、电流及三相不平衡、疑似窃电等异常事件进行智能判断并预警。主站监视人员根据主站计算机屏幕显示或报警，提取用电客户信息，通过分析、比对历史数据判断配网线路及设备是否运行正常，对数据异常的线路及用户，及时通知用电监察或计量人员进行现场检测处理。具体功能及实现方式如下：

1）配网线路所带台区远程基础数据实时采集

基础数据实时采集包括15分钟召测、30分钟召测、日召测、实时遥测，及电压合格率等，当终端和后台服务器无法正常通讯时，通过自动补招和手动补招两种方式可以召测回通讯中断期间的数据，从而有效的保证后台数据库数据的完整性。

2）配网线路过负荷在线预警

根据该线路线径的大小，参照横截面积与载流量的参数对照表，确定该线路的最大载流量值，然后通过用电信息采集系统统计该线路下所带台区负荷的总值，用该值与线路最大载流量值相比。若前者大于后者，则说明该线路过载；若前者小于后者，且后者与前者之比介于30%和100%，则说明该线路处于正常负载状态；若前者小于后者，且后者与前者之比小于30%，则说明该线路处于轻载状态。系统根据过载情况发出报警，监控人员将对事故类型进行判定。若为专用变过载引起的报警，则实施有序用电方案限制负荷；若为公用变，则首先对所带的加工用户限制负荷，若是由于线路负载力不够，则实施错峰维护，对需要更换线路的进行“零点”改造。

3）台区过负荷预警

配网在线监控预警系统通过对用电信息采集系统实时数据的分析，利用可以采集到的电压，电流，功率因数，有功功率，无功功率，电流互感器电流比等参数，计算出变压器的实时负荷，即实时功率，与变压器的额定容量相比较，若实时功率大于额定容量，则后台系统显示报警信息。监控人员将对报警类型进行研判。若专用变是由于负荷持续稳步增加的，要求用户进行增容改造；若是公用变是由于用户负荷增加引起的，首先进行宣传，引导用户错峰用电，对于负荷持续增加的实时增容改造或调整台区挂接。

4）矢压矢流及三相不平衡预警

系统设置每台变压器的不平衡电流限值，并根据系统内置计算公式，计算出三相电压电流不平衡率，并将计算出的不平衡率同预设不平衡阀值（各种阀值如下：电压：200～240V，电流：0～5A，三相电流不平衡达到80%以上）比较，一旦出现不匹配现象，系统将发出告警信息，事故类型可以分成失压报警、失流报警、三相电流不平衡报警三类。若有报警，监控人通过召测到的实时数据判断故障类型，对于需要调节三相用户负荷的进行线路挂接调整，对于供电设备需要维护的通知相关人员现场处理，以此及时发现异常，减少人力物力的浪费，提高经济效益。

5）疑似窃电预警

情况一：若某台区的日用电量小于前十天的最小日用电量，则该台区会有报警提示。在系统报警后，监控人员上报事故，并派出人员进行现场查看，研判是由于用户负荷真实降低，还是由于由窃电行为造成的，并具体问题具体对待，对需要减容的实时减容，需要停用的进行停运，降低运营成本，对于确实有窃电行为的严肃追究相关责任人。情况二：若某台区某时刻提示计量箱开箱报警，同时在接下来的测量点里连续出现失压，失流的任意一种情形，则该台区会有报警提示。在出现报警后，立即召测实时数据，如果开箱后数据上传正常的，派人查看是由于闭锁故障还是由于正常维护造成的，若同时发现数据异常，将立即派出用电稽查人员全面排查。

6）线损异常预警

为降低线损，监控系统对每条线路日线损进行统计和计算，若10kV配网线路即时线损率与该线路理论线损率的波动值大于5%即确定为线损异常，若发出该线路线损异常报警，配网监控人员将迅速对异常情况进行排查，找出线损过大的原因。

4 结束语

基于用电信息采集系统的配网在线监控预警系统顺应了科学发展的趋势，具有较强的可行性和实施的必要性，所带来的经济效益显著。用电信息采集系统的电能计量装置运行跟踪监测、计算机网络智能运算处理功能，保障了配网装置的安全、准确、经济合理运行，提高了运行管理效率和质量，使得现场故障处理、查窃电等工作做到了有的放矢。在低压客户数量大幅增加、管理人员严重短缺的今天，真正做到了节能增效，体现了科技转化为生产力这一发展理念。

[1]于树义,尹凯.低压配电远程智能监控系统在配网中的应用[J].湖北电力,2011（12）:43-45.

[2]梁后乐,刘利成.基于用电信息采集的防窃电系统研制[J].信息化建设,2011,(11)：125-126.

[3]余广厂.电能（用电）信息采集与监控[M].北京:中国电力出版社,2010.