低压客户智能电表电压监测建设及应用

2021-07-14梁俊滔何敏生

机电工程技术 2021年4期

梁俊滔，何敏生

（广东电网有限责任公司中山供电局，广东中山 528400）

0 引言

以低电压监测为主的低压集抄智能电表数据挖潜工作是某供电局2018—2020年的重点工作之一，低电压监测功能的建立和完善能够充分发挥计量自动化对生产、营销、规划等各领域的技术支撑作用，为深化应用提供准确、及时、可靠的电能量数据支持，最大限度地发挥计量自动化投资与数据价值[1]。

本文对低压用电客户智能电表电压监测系统的建设及应用开展研究，随着智能电网的研究与推广，智能电表覆盖率逐步提高，集中抄表的普遍应用，建立完善的低电压监测功能业务，深入挖掘分析低压用电客户（以下称：低压客户）智能电表电压监测数据，可将低压运维工作深入到供电半径末梢，主动发现终端设备缺陷，主动解决故障，从而为提高供电可靠率以及为客户满意度的提高提供重要的技术支撑，最终目标致力于提高客户的满意度，为营销服务转型升级提供坚实的数据基础[2－3]。

1 智能电表电压监测数据挖掘的工作背景

该供电局下辖的低压客户已于2018年1月1日实现智能电表全覆盖，同时，低压客户全部使用集中抄表的抄表方式实现自动化抄表结算，实现了智能电表全覆盖、低压客户集中抄表（低压集抄）两个100%。而低压客户使用的电能表的所有数据，均由计量自动化系统前置机主站负责抄读，数据展示及应用分析在计量自动化系统展示平台进行，而计量自动化系统已经实现与营销管理系统等平台的数据互联交换。

在此之前，广东电网公司早已于2013年对集中器外型、结构、软件、上行通信规约等一系列的相关技术参数进行了统一，在此基础上，2016年又有针对性地对远程、本地通信模块接口协议进行统一规范，更于2017年全面从软硬件、模块组件、参数设置进行统一规范，要求集中器具备智能电表电压数据采集功能。

在设备现场运行方面，由于历史发展原因，目前公用低压台区的低压线路运行情况仍然存在线路供电半径过长、末端线路截面小、供用电负荷分部不均等情况，因此，产生了末端客户用电电压过低等现象。由于没有合理系统地给公变台区规划配电，而业扩配套工程、台区优化整改的技改项目等措施实施时间又相对较长，低压公用客户报装用电一般具有即时性等原因，营销业务人员往往只考虑在政策允许的情况下就给予客户接入用电，如此一来，在负荷率接入较高的情况下，就会出现线路末端电压超下限的现象，严重影响线路电压质量，客户的用电设备不在额定电压使用范围内，往往就不能够正常使用，直接影响其生产、生活，严重者产生抱怨、投诉，直接影响企业的信誉，甚至产生法律纠纷。

对公用低压台区客户用电实施低电压监测，挖掘低电压监测数据，提取分析电压异常时间、异常幅值等数据，为台区优化整改、负荷规划分配提供强大的数据基础，从而提升企业供电质量以及提高供电服务水平。

2 实现智能电表电压监测

要利用低压智能电能表实现电压监测，根据技术规范的不同，结合该供电局目前的设备运行现状，可以判断出在2017年后购置的集中器可直接通过计量系统远程任务下发配置的方式实现智能电表电压数据采集功能，2012—2016年购置的集中器需通过计量系统远程或现场软件升级实现监测功能，2012年之前购置的集中器无法实现监测功能，须更换设备。由此可见，实现智能电表电压监测其具体工作的布置主要分为以下两步[4－5]。

（1）软件、硬件升级改造

低电压监测工作主要对象在电能表，集中抄表设备（集中器）功能在于采集电能表的用电数据，包括电能表记录行码、电流、电压、功率等数据。

电能表的更新换代，使得各个时期的电能表功能上存在着一定的差异，目前推广使用的电子式电能表更是与传统的机械式电能表有很大的区别，因此实现低电压监测首先要求电能表功能上的的统一，此处的统一并非要求所有的电能表都是同一厂家同一型号等，而是要求电能表本体的硬件具备电流电压记录、电能表行码存储等功能，目前，如广东电网公司等企业已经对新投入使用的电能表功能作出统一的规范[6]。

集中器的出现目的就是为了节省人工抄表，实现劳动力资源利用的最大化，集中器本体相当于一台微型电脑，集中器软件处理数据的容量及速率，将直接影响着抄表的稳定性；而集中器的硬件配置要求，应该与电能表在通讯上实现连接，因此，在设备的软硬件要求上，就需要统一的硬件需求以及软件处理功能的一致，在实施电压监测建设的过程中了解到，该局辖区的集中器中，能够通过升级满足电压监测功能的主要有宁波三星、深圳科陆、浙江正泰、湖南威胜，江苏林洋、青岛鼎信6家厂商的设备，其他集中器由于使用年份久远不具备软硬件匹配条件、厂商无法继续提供售后服务等原因，需要全部进行更换，否则，无法实现低压台区客户的电压监测功能[7－8]。

在自动化抄表方案的组合方面，目前集中器与电能表之间的通讯连接主流方案为微功率无线方案、电力线载波方案、RS－485线连接方案。按抄表方式的不同进行组合，在“南网”的指导意见中，共有全载波抄表方案、半载波抄表方案、全微功率抄表方案、半微功率抄表方案、RS－485总线抄表方案5种抄表方案[9－10]。

综上所述，要实现智能电表电压监测，首先必须保证电能表具备电压数据的记录功能，包括电压的异常起止时间、异常值的上下限等。其次，集中器的软件程序应满足抄录电能表数据的功能，同时硬件具备足够的数据存储空间及提供较高的传输速率，以保障数据能够完整上送到数据库中。最后集中器与电能表之间选用的抄表方案因地制宜，选取最优方案以保障数据的稳定上送。

（2）工程项目推进

低压集抄点多面广，以地市供电企业为单位，整体升级改造的投资较大，考虑到需要保障集中器的运行稳定，整个项目应该“以点带面，最终实现目标”的推进方式，以确保不因新建项目的投入而影响原有的设备、技术、数据的稳定。

对于不具备软硬件条件的集中器或电能表，管理部门应在稳步推进具备硬件条件客户的智能电表电压监测工作的同时，逐步开展对于旧集中器、电能表的改造工作，特别针对需要进行低电压监测的客户，若此类客户使用的电能表不具备低电压数据记录，应首先对其进行技术改造，以达到满足低电压监测要求。

低电压监测的本质为台区内客户电压＋7%～－10%合格范围外偏差监测，按照“以点带面，最终实现目标”的思路，考虑到只有直接管理部门才清楚某一个台区供电半径的起始点，具体实施选用的试点台区及试点客户应该由直接管理单位选取，实践功能的试验情况应选较为特殊的行业，如渔业、精密设备制造商、消防局等特殊公职单位、容易发起投诉的个体等。试点阶段应尽可能提高数据的及时性和完整性，同时保证现有的运行状况正常，为后续全面推进提供保障，最终实现辖区全网的低压客户的电压数据监测。

3 智能电表电压监测的应用

目前，中山供电局辖区已实现全部公用低压台区电压监测功能全覆盖，考虑到需要保障日常抄表业务的正常运作，受限于采集终端集中器本体的硬件条件及运营商通讯的相关限制，暂未对全部低压客户开展电压监测业务，未来，技术逐渐成熟，政策逐步开放，将大大有利于全面实施低压客户开展电压监测业务。

在已实施电压监测的低压客户中，经分析所采集数据，电压异常情况概括起来主要存在以下两个问题。

（1）智能电能表本体异常

部分在运行的电能表使用年份较久，采样模块故障导致采集数据异常，或制造标准比较旧，与最新的制造标准在部分数据采集逻辑上有不同，导致系统展示的电压数据显示异常。如图1～2所示。

图1 采样模块故障

图2 制造标准不同导致的电压数据异常

通过采样数据的分析，结合现场确认客户供用电情况正常，判断属于电能表本体故障，为了避免故障的进一步扩大，使用新制造标准的电能表，能够避免过多的“误报”信息，增加运维人员的分析工作量及无效出勤次数，从而有效降低现场运维压力。

（2）客户进户电源电压异常

客户进户电源电压异常主要由于低压客户电源进户线接触不良以及线路供电电压较低两种情况造成，如图3～4所示。前者一般可以通过现场运维解决问题；后者所记录电压数据即为本文中心所述，是对电压监测功能的实用化。

图3 电源进户线接触不良

图4 线路供电电压较低

供电企业运维人员利用智能电表，开展台区末端电压监测，完善电压监测系统功能，根据每日电压数据的采集情况，为电压管理和低电压治理提供基础数据和辅助分析。对已采集数据的台区进行分析及评估，确定低电压客户所处线路、台区低电压的原因，并根据线路供电半径是否过长，末端线路截面是否太小，线路首端客户用电负荷过大等情况导致线路末端电压异常。同时，应重点考量低电压投诉易发户、供电半径过大的台区，对此类客户、台区进行密切跟踪，制定有针对性的客户、台区应急方案，将监测数据同步应用到电能质量管理中。

利用智能电表电压监测技术，可以在出现持续电压异常的情况下，根据电压异常的上、下限和电压出现异常的起止时间，结合台区、线路的运行环境、用电负荷的分布情况等，主动、及时地发现问题；通过不同台区之间的负荷割接、相同台区的线路调整等手段，能够在很短的时间内消除故障，以此提高供电的可靠性，减少客户因低电压用电的问题而引起的抱怨、投诉，从而全面提高客户满意度。