低压台区线损精细化治理方法探究

苗 兴，邢新超，何松辉

（中电装备山东电子有限公司，山东 济南 250109）

线损率是一项综合性技术经济指标，它的大小可以表示出供电企业的管理水平，并与经济效益息息相关，线损率也是国家贯彻节能方针，考核供电企业的一项重要指标[1]。而低压台区线损在电力系统的损耗中占有很大比重，不仅影响用户的用电质量，同时给供电企业造成了严重的经济损失。随着电力体制改革的深入进行，且电力行业公司化运营机制的进一步推进和完善，加强低压台区线损管理工作变得十分重要。

本方案是在不改动当前电网线路、分支箱、计量箱以及电表等电力设施的情况下，通过在分支箱、表箱侧增设节点管理终端和换相开关，与安装在台区变压器侧的台区管理终端相结合，除完成传统的电力抄表功能外，还具有户变关系识别、台区拓扑自动绘制功能，通过对电表、计量箱、分支线路的检测和计算，实现停复电事件上报、窃电预警、表计失准报警、三相负荷智能调整等功能，全方位、系统化地解决低压台区线损的主要问题。

1 低压台区线损异常的主要原因

1.1 技术线损的主要原因

1）低压线路供电半径过大，导线截面小，造成电能传输过程中损耗超过正常范围。

2）低压线路无功补偿容量不足或台区无功补偿电容器投运率较低，线路无功缺额较大，造成功率因数较低。

3）台区三相负荷分配不均，造成损耗较大。在低压配电网中，电流通过线路导线时产生的电能损耗与通过电流的平方成正比，当三相负载最大不平衡时，如果其中两相没有电流，此时最大线损是平衡时的6 倍。

1.2 管理线损的主要原因

1）台区户变关系不正确。配电台区具有覆盖面广、所带户表数量大和低压供电方式变化快的特点，配电台区缺乏有效的技术手段建立配电台区与户表间的拓扑关系，而通过人工方式核查，其管理难度大、成本高，核查准确率和及时性难以保证。

2）户表采集实时性不高。一方面因户表电池欠压，户表时钟不准确，造成线损数据不准确；另一方面因现场存在信号干扰，载波采集效率低，也使得线损数据不准确。

3）客户窃电行为。窃电行为时有发生，不仅影响了台区降损工作的推进，也扰乱了正常的供用电秩序，损害了供电企业经济利益，虽然供电企业已从多方面加强了防窃电措施，但由于窃电手段层出不穷，窃电技术不断升级，给线损治理工作带来很大难度。

2 低压线损精细化治理方案

目前，受用电信息采集系统计算能力及现有装备水平的制约，台区线损模型仅配置台区总表到每一用户的分表，其计算仅仅是以台区为单位的粗放式计算，没有细分到0．4 kV 分支线路与表箱，无法实现台区线损精细化治理。

本文提出的线损精细化治理方案对管理线损及技术线损均可进行有效治理。针对管理线损，依托台区管理终端、节点管理终端，可对台区、分支箱、表箱进线侧电量等数据进行精确计量，迅速定位线损异常点及其产生的原因，实现线损精细化治理。

在技术线损方面，依托台区管理终端、换相开关，可以实时监测线损异常和配变总线三相不平衡状态，在不平衡度达到预设阈值时，自动进行负荷换相调节，降低三相不平衡度，减少台区损耗。

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2.1 总体框架

本方案由台区管理终端、节点管理终端、换相开关构成，台区管理终端采集节点管理终端数据，并通过4G 通信将数据传输给后台，由后台进行数据处理，自动绘制台区物理拓扑图，精准计算台变、分支、表箱、户表用电数据，实现线损计算的精细化管理。

同时，台区管理终端实时监测配变低压出线的三相电流，如果在一定监测周期内配变低压侧三相负荷不平衡度超限，台区管理终端读取配变低压出线和所有换相开关单元各负荷支路的电流、相序实时数据，进行优化计算，发出最优换相控制指令，各换相单元按照规定换相流程执行换相操作，实现用户负荷相序调整、配电台区三相负荷均衡分配[1]。

本方案通过户变档案自动识别、分级线损精确计算、窃电分析、停电上报、三相不平衡监测治理等技术手段，可以高效解决低压台区线损过高问题，实现降损增效目标。方案框架见图1。

图1 方案框架示意图

2.2 方案构成

1）台区管理终端。台区管理终端外形与I 型集中器相似，安装于台区变压器配电侧，具有数据采集、数据传输、数据存储、参数设置及查询、终端维护等功能，能全面实现电压、电流以及电量参数等表计用电信息的采集与上下行通信。台区管理终端内置台区识别仪功能模块，采用电流脉冲法实现，确保台区识别信号不跨台区，正确识别台区、相位等信息，台区内点对点通信无死角，保证台区识别准确率优于99%。同时台区管理终端可实时监测变压器A，B，C 三相及中性线的电流、电压，并对三相负荷数据分析，智能合理的分配指令到换相开关，使之进行相间切换。

2）节点管理终端。节点管理终端安装于分支箱及表箱侧，内置高精度计量芯片，能够精准计算出分支箱、表箱进线侧电量，同时节点管理终端对电能表用电量等数据进行采集（每小时采集一次）、并与台区管理终端进行数据交互，通过配置“配变一表箱一用户”的线损模型，对线损数据进行分级计算，实现线损精细化治理[2]。

节点管理终端采用卡扣式外壳，安装方便，可实现不停电安装。随着经济社会发展和人民生活水平的提高，用户对供电可靠性的要求越来越高，停电会降低用电客户满意度，影响居民生产及生活。节点管理终端采用卡扣式外壳进行电压、电流采样，安装简单方便，无需停电安装，保障了供电可靠性。

3）换相开关。换相开关安装于表箱侧，换相开关与台区管理终端通过无线进行数据传输，接收换相指令进行换相动作，换相开关电源侧接入三相线路，负载侧接入单相线路，可实现A、B、C 三相任意切换，换相开关利用二极管加继电器方式控制换相过程，工作运行可靠，不存在相间短路隐患，实现0 ms 换相，可以在确保用户正常用电的同时，完成三相不平衡的智能调整。

2.3 功能意义

1）台区档案自动梳理。台区管理终端内置台区识别发送单元，节点管理终端内置台区识别接收单元，双方配合完成台区相位识别，识别准确率达到了100%。

2）分级线损计算。节点管理终端内置高精度计量单元，可对表箱输入电量准确计量，采集每只电表电量从而实现以表箱为单元的线损计算，同时在台区每个分支线路上安装节点管理终端，实现台区内每个分支的线损计算，从而实现“台区-分支线路-表箱”的三级线损计算。

3）故障事件主动上报。节点管理终端内置开关量检测模块，通过电流、电压、心跳等数据进行采集并进行整合分析，可对台区、线路分支、表箱侧的停复电事件进行高效监测及精准定位。通过RS485 端口连接各电能表，对电能表及电表箱的电压、电流、功率因数等数据能够实时采集并进行分析，能够及时上报停复电事件。

4）相间负荷不平衡治理。实时监测变压器各相及中性线电流、电压，以得到各相负荷数据；在供电线路单相负荷分线处安装一定数量的换相开关；台区管理终端自动完成合理的负荷分配指令，该指令通过无线通信下发换相开关，完成负荷的相间切换，从而使相间负荷趋于平衡。

2.4 技术实现

本方案产品技术实现可分为3 个层次：硬件驱动层，业务平台层及业务应用层，具体架构见图2。

图2 软硬件架构框图

1）硬件驱动层功能。屏蔽硬件层的差异性。所有与硬件交互的功能均由硬件驱动层实现，硬件驱动层针对不同的硬件平台，提供统一的底层硬件驱动接口。应用层则通过统一的驱动接口实现对硬件的操作。这样应用层程序可以不做任何修改就可以适应硬件平台带来的变化，硬件驱动层部分只向上层软件提供访问硬件的方法而不是策略。

2）平台层功能。提供平台支撑库和调用接口。向用户提供诸如数据读写接口、通信链路层驱动、数据统计、数据字典存储等功能库调用；完成数据采集、计算、统计等功能，具体包括：交采数据和开关量的采集、计算、统计功能；提供完整的基础数据集合。提供完整的基础数据和参数集合，并提供这些数据和参数的格式和物理含义，为应用开发提供数据支撑；提供各功能模块的定制方法和定制接口。平台能提供灵活配置或定制方法以适应不同应用系统个性化需求，如适应通信驱动变化、存储数据项、计量点的配置等。

3）业务应用层功能。应用规约、事件告警等。这些模块利用平台软件提供的数据集合、功能库和调用接口实现与业务平台软件及硬件驱动的交互，并通过数据字典配置对平台软件的一些数据和功能进行具体配置。根据系统功能划分，软件分为规约解释、事件、统计、交采、存储、抄表、相位识别、通信管理、直流模拟量、升级、驱动等子系统。对于系统中需要异步处理并且比较紧急的事件可以采用中断方式处理，对于不是特别紧急的事件尽量不要使用中断。即尽量减少中断的数量，对于一定需要使用中断的也应尽量减少中断次数，中断处理函数尽量短小。尽量只在中断服务程序中标记事件的发生，不再做任何工作就退出中断，转由后台程序完成事件的处理，这样就不会造成在中断服务程序中处理费时的事件而影响后续和其他中断。

3 现场应用

本方案可实现户变关系自动识别，有效避免了线损计算错误；实现三级线损精准计算，将线损分析管理末端下移到表箱，有力提升低压线损精细化管理水平；实现三相动态检测，实时在线调整三相负荷，有效降低因三相不平衡导致的线损。通过在山东、山西等地区测试验证后得出，应用该方案后台区线损平均下降2%以上。在不影响采集的前提下，实现了低压台区降低线损的需求，极大地促进了营配贯通，提高了智能化、精细化水平。

案例1：山东东明县试点台区变压器相间负载不均衡度情况比较严重，从变压器检测数据来看，其出现电流全天处于不平衡状态，在用户用电比较集中的早、中、晚3 个时段，相电流差值最大可达120 A，不平衡度超过140%，变压器偏载情况十分严重，电流曲线见第46 页图3。经过现场实地勘测，应用本方案后相间负荷不平衡得到极大改善，本方案应用后电流曲线见第46 页图4。

案例2：万城华府位于山西大同市西南部，共有居民和商业用户549 户，20 个分支箱，每日用电量在3 000 kW·h 左右。该台区线损较高，维持在15%左右，平均每日损耗电量450 kW·h。台区串扰严重，用户串问题严重，存在档案不对应的问题。通过台区识别功能，发现户表和原档案有4 户不对应，有效地解决了串户问题。

图3 应用前电流曲线

图4 应用后电流曲线

4 结束语

本方案贯彻“用数据说话、用数据分析、用数据决策”的理念，深化智能电能表大数据分析，实现台区线损自动监测，为电网运行管理提供决策支撑，有利于供电企业经济效益提升、电网健康稳定运行。随着电力体制改革深入进行，且电力行业公司化运营机制的进一步推进和完善，对低压台区线损的研究有着越发重要的意义。本文提出的线损精细化治理方案，通过对低压高损台区的治理，验证了其实用性和可靠性，有着良好的市场应用前景。