基于多源数据互补技术的线损智能分析平台研究

史 琳，邓利民

（广州供电局有限公司，广州 510620）

随着经济的快速发展，生态破坏和环境污染等问题日益加剧，节能减排势在必行[1-3]。电力行业是节能减排工作的重要领域之一，在整个电力系统线损中台区线损占较大的比重，通过台区线损管理不仅可以及时发现窃电行为，还能降低电能损耗。因此，降低台区线损已经成为电力工作者以及供电企业的研究热点[4-5]。

为此，国内外学者在降损增效方面展开了大量研究，并给出了相关的理论依据及解决方案。文献[6]对配电台区在线线损异常进行分析，探讨了在线线损波动影响因素，实现了用户窃电的分级管理；文献[7]提出比较精确的电压管理方法，经过电网运行验证了方法的合理性和科学性；文献[8]在线损异常分析中引入机器学习技术和聚类算法，实现了消缺闭环、数据分析以及状态监测的全过程管控。在此，对用电信息采集系统进行整体研究，提出一种基于多源数据互补技术的线损智能分析技术，结合某供电公司异常线损典型案例进行了分析。

1 台区线损分析平台设计

1.1 主要功能

台区线损分析平台主要对公用配变考核计量点、单相一般工商业用户、居民用户、中小型专变用户、大型专变用户以及三相一般工商业用户进行采集。台区线损分析平台的主要功能如图1所示。

图1 台区线损分析平台Fig.1 Area line loss analysis platform

1.2 数据采集

系统采集的数据类型包括：

1）交流模拟量 功率因数、无功功率、有功功率、电流、电压等。

2）电能量数据 各费率电能量、总电能量、分相电能示值、组合有功电能示值、各费率正反向电能示值、总正反向电能示值等。

3）谐波、功率因数、功率、电流、电压等电能质量越限数据统计。

4）工况数据 计量设备及采集终端的工况信息。

5）事件记录数据 费控信息以及电能表记录和终端事件的记录数据等。

1.3 物理架构

平台由Web服务器、数据库服务器和运算服务器等组成。其中，运算服务器从用电信息采集系统获取原始数据，对电量数据进行修复，并做线损分析，将分析结果存储于数据库服务器。为了保证用电信息采集系统和台区线损分析平台的安全，台区线损分析平台与客户端，以及用电信息采集系统的统一接口服务平台之间，设置了防火墙。

电表上报停电事件流程如图2所示。终端收到电能表上报状态后，按照新增电能表停电事件和上报状态内容，进行暂存；若上报内容无对应电能表停电事件，暂存上报状态字；暂存成功后，重复抄读上报状态字一次，确认状态所有位均置零；若上报状态字含有新发生的停电事件，继续进行抄读主动上报状态字确认、发送状态字复位命令、抄读事件暂存流程。

图2 电能表主动上报停电事件流程Fig.2 Flow chart of active reporting of blackout events by electric energy meter

2 异常线损典型案例分析

2.1 电量构成分析

2018年某供电公司0.4 kV和10 kV分压线损电量见表1，分压线损率分别为9.33%和3.99%。在0.4 kV分压线损的电量构成中，低压导线线路老化，导线横截面积不满足当用电负荷的要求。其中，线路损失占总损失的93.5%，其他损失占总损失的6.5%。对于10 kV分压线损电量构成而言，由于参加理论计算的线路中，10 kV线路线损主要原因为变压器型号老旧及导线横截面积过小。导线横截面积小于50 mm2的线路长度占比55.23%；其中线路损耗占比总损耗的81.6%，变压器铜损和铁损合计占比总损耗的18.4%。

表1 分压线损电量的构成Tab.1 Composition of partial voltage line loss

2.2 异常线损分析

10 kV高损线路统计见表2。其主要的原因如下：线路1的线损负荷主要集中在城市的老旧小区中，线路的理论线损值为8.35%，导线横截面普遍为50 mm2的导线，线路老化、导线的损耗为线路损失的主要因素。

表2 10 kV高损线路统计Tab.2 High loss line statistics of 10 kV

线路2处在新老城区的交界处，线路的理论线损值为8.20%，该线路变压位于老城区中，分支线路过长，变压器经常过负荷运转，报装接电用户逐年增加，导致线损率增加。

线路3分支较多，理论线损值为7.93%，线路总长度为67.59 km，该线路处在配电网末端，供电电压较低，导致线损率高。

线路4处在城郊地带，理论线损值为7.83%，分支导线横截面普遍较细，线路负荷主要集中在线路末端，导致线路损耗增大。

线路5分支偏多，理论线损值为7.76%，线路总长度为90.25 km，用电量分散，用电负荷分配不合理，线路老化严重。

10 kV线路线损率分布统计如图3所示。由图可见，参加理论计算的10 kV线路主要由于变电站多位于城镇中心，用电负荷主要在农区，用电负荷多集中在末端，导致供电半径大，供电电压偏低。

0.4 kV高损台区线损率见表3。其主要原因如下：

图3 10 kV线路线损率分布统计Fig.3 Statistical of line loss rate distribution of 10 kV line

表3 0.4 kV高损台区线损率Tab.3 Line loss rate for 0.4 kV high loss station area

1号台区处于配电网的最末端，配电变压器容量315 kV·A，供电用户25户，供电半径为0.53 km，变压器长期轻负荷运转，台区的理论线损值为15.38%。

2号台区，配电变压器容量供电用户为9户，台区变压器三相负荷不平衡，用电负荷不集中，用电量小，供电半径大，理论线损值为13.39%。采用台区自动识别技术，对该台区负荷进行分析；利用分析模型，查看采集成功率100%，发现存在1户0 kW·h电量单相表计用户，属于现场接线错误。将该户电量录入采集系统后，线损值在理论值附近。

3号台区处用电量小，在整条线路的最末端，供电用户数为17户，供电半径为0.57 km，配电变压器容量50 kV·A，该台区导线横截面积较小，且导线老旧，线损率为16.75%。在采集系统中分析该台区的负荷，发现有1户用电客户不在该台区中。在建立正确的采集档案后，该台区成为合格台区。

4号台区低压分支侧的导线与主干线导线横截面积相差较大，供电用户为282户，供电半径为0.66 km，配电变压器容量315 kV·A，首末端电压差高达40 V，理论线损值为18.78%。利用台区自动识别技术，分析该台区的负荷确，发现该台区存在2户的电能表采集漏抄，在0 kW·h电量用户中发现2户存在窃电现象。

5号台区处在市中心的老旧小区，供电用户为496户，供电半径为1.07 km，配电变压器容量400 kV·A，用电负荷大，供电半径也大，导致变压器过负荷运行，理论线损值为20.07%。实际线损值明显高于理线损值，采集系统中发现该台区的负荷异常混乱，采集数据不稳定，造成线损值高。

某供电公司高损台区分布如图4所示。其主要原因为：1）大部分台区处在城市中心区，导线横截面积普遍较小，负荷仍逐年增加，供电半径大，老旧小区较多，导线多为铝线径，分支较多，且线路老化，导致变压器过负荷运行。2）农区低压的变压器容量普遍较小，在用电量小的时候，变压器轻负荷运行；在用电高峰期，变压器过负荷运行，用电负荷量增大，导致线损增大。

图4 0.4 kV高损台区分布Fig.4 Distribution of high loss stage area of 0.4 kV

2.3 不合格台区线损明细

各供电所的台区线损合格率分析结果如图5所示。由图整体来看各供电所线损合格率较好。其中，1号、2号供电所的台区线损合格率分别为99.09%和98.46%，其台区线损管理作效果较好；5号、7号供电所台区线损合格率相对较低，分别为86.19%和84.94%，需加强其线损管理工作。

图5 线损合格率分析结果Fig.5 Analysis of line loss qualification rate

2.4 台区线损率波动分析

工业区供电所1月份—7月份线损率波动分析结果如图6所示。由图可见，台区线损率波动较大；1号，2号，3号供电台区线损变异系数分别为12.31%，11.18%和10.08%；供电企业应及时排查线损突增或突降原因。将线损率波动与线损率历史曲线相结合，能够得到更多的数据信息，为台区线损管理提供科学依据。

图6 供电所台区线损率波动分析Fig.6 Analysis of line loss rate fluctuation in power station

3 存在的问题及整改措施研究

3.1 台区存在的问题

通过对实际线损数据和理论线损数据的分析，可知在管理线损和技术线损方面，该供电公司存在以下问题：

1）农网地区存在轻负荷变压器长期运行的状况。配电网骨架布局不合理，导线横截面积过小，供电半径过大，市中心区域变压器容量过负荷运行，打击窃电的力度不够。

2）维修计划制定不合理，部分低压变压器长期运行，供电公司对变压器未及时进行检修与维护。

3）在一些用电量小及偏远的地区，变压器的装机容量大；负荷较大地区，变压器容量明显偏小，变压器的装机容量不合理，导致线损增加。

4）老旧小区用电负荷逐年增加，设备及线路老化严重，变压器投运时间较早，导致线损偏高。

5）台区负荷错误严重影响低压线损率，导致线损率上下波动明显，稳定性差。

3.2 台区整改措施

针对以上的问题提出以下整改建议：

1）加强基础设备的改造，改变原有的负荷状态，更换节能变压器，提高变压的功率因数，增加变压器的无功补偿，发现故障表要及时更换。对现场窃电问题严格按照反窃电管理办法执行。

2）优化电网的结构布局，配电网在安全经济的模式下运行，减少线路的迂回供电，改造线径较小的导线。

3）出台相应管理办法，降低供电企业的负面影响，提高供电企业形象，营造风清气正的企业风气，保证企业利益和社会利益的共同发展。

4）加强对临时电用户的普查，及时处理现场停运的变压器，加大对智能电表采集失败户的维护与检查。

5）加快智能电表的改造进度，以满足采集系统的采集和相应的载波技术要求。

采用管理降损和技术降损手段对高损台区进行治理，经过2个月的时间，线损大于10%的台区同期同比降低80%，证明了基于多源数据互补技术的线损智能分析平台的科学性和有效性。

4 结语

将系统采集数据和理论数据相融合，提出了一种基于多源数据互补技术的线损智能分析技术。该平台具有台区线损率波动分析、线损率历史曲线不合格台区线损明细以及线损合格率分析等功能。针对某供电公司异常线损案例进行研究，分析查找异常线损的原因，验证了平台的有效性和实用性；结合该地区实际情况和理论线损数据，提出了针对性的解决措施。该研究能够为降低台区线损率，提高配电效率和企业经济效益提供理论指导，对降低压台区损失率，提高企业的经济效益有着重要的现实意义。