面向大数据技术的配电台区线损管理

广东电网有限责任公司湛江廉江供电局 张宁博

线损率是反映供电企业效率的综合技术经济指标，直接反映了企业的技术和管理水平。降损是服务碳达峰、碳中和，提高电能传输效率，贯彻落实国家节能减排政策的具体体现。鉴于广东某市用户类型多、供电区域复杂、线损问题风险高，广东某市使用了线损统计分析的信息系统对实际线损率进行统计分析。精细化管理可有效且系统地提高电网中各类数据的专业管理和控制水平，在大量线损相关数据的基础上对这些数据进行合理分析，可准确发现异常线损。对异常线损线路进行分析，有效指导降损方法，提高线损管理水平，提高线损合格率。

1 现状分析

线损通常可简化分为理论线损和管理线损。理论线损是根据电网物理特性，通过数学模型计算得出的线损值。目前理论线损的研究主要集中在利用电网拓扑、潮流计算等方法改进理论线损的计算方法，或根据机器学习算法处理历史数据并预测台区的线损，但对理论线损的研究减少了通常投资大、收益小的线损。电网的理论线损电量是通过该电网内所有元件损耗电量累加方式求得的，不同的电网元件需采用不同的算法进行线损理论计算。

管理线损是电能在电网传输过程中，由于计量、抄表、窃电及其他人为因素造成的电能损失。目前管理线损的研究主要集中在偷漏电和表计故障情况上，本文主要基于大数据技术对线损异常的台区进行定位，分析线损异常原因，根据基于计量自动化系统采集数据的建议，利用自动最优聚类算法对用户用电行为进行分类，建立各种线损之间的关系模型，得到配电网线损和台区线损的线损分析和定位方法，实现线损异常的准确定位。

简要分析台区线损的影响因素，并在智能用电大数据分析的基础上，从建立诊断模型、定义影响因素、提出解决方案等方面分析了线损管理对策。基于大数据基础技术的运营、配送、调度数据智能匹配识别方案的应用算法流程，并提出利用相关分析算法和TF-IDF 算法自动识别线路变化和站线变化关系的错误数据，从而实现线损的准确定位。利用聚类算法和关联分析方法对静态和动态数据进行整合优化，实现台区数据信息的深度挖掘，实现台区线损管理的快速诊断、决策和智能控制。

2 线损分析及定位方法

目前对线损的研究大多是针对单一线损，缺乏对线损之间相关性的研究，各级线损间耦合性差，以实现站、线、变、户逐步检查关系，以实现准确的线损分析和异常定位目的。要充分利用信息系统产生的大量线损数据分析线损问题，以便准确定位异常线损、降低线损率，从而多方面解决线损问题。

2.1 数据处理

本文的基础数据主要来源于计量自动化系统。同时整合营销管理系统和配网GIS 系统对各类数据进行处理和分析，确保基础数据的准确性和一致性。通过提高基础数据的质量，重复验证基础数据，定期检查问题，线损问题的闭环解决方案需要一系列的数据处理[1]。首先对输入的基础数据进行预处理，本文采用案例消除法和平方差替换法对数据进行预处理，根据不同站点的分类特点设置各种条件，如负荷类型、设备名称、电气参数等，并比较同一类别的线损类型是否一致。通过对站点进行分类找出合适的改善方法。修改数据并对这部分数据执行数据预处理。

案例消除法。是一种直接删除异常数据的方法，不适用于数据量小的过程，这将影响样本数量和最终的实验结果，优点是可快速消除异常数据。本文中计量自动化系统采集的线损样本数量相对较大，因此可采用机箱预处理方法进行数据预处理。

改进的平均替代法。均值替换法可弥补案例消除法的不足，案例消除法可能会错误地删除有用的信息[2]。本文中数据都是数值数据，均值替换法可使用此类数据的平均值替换此类样本中的其他数据，保证样本数不减少。由于线损数据量很大，本文采用改进的均值替代法，为保证数据的稳定性，首先计算这类数据的方差，如显示此类数据是稳定的则数据中心中的异常数据将替换为平均值；如这类数据显示不稳定且方差较大，则选择移除方法删除数据，以确保基础数据的稳定性和准确性。

2.2 线损诊断定位与分析

目前线损的诊断和定位主要分为三方面：首先根据台区划分判断线损是否正常，然后对线损异常的线路区域进行诊断，最后给出诊断意见并提出个性化的解决方案。通过对计量自动化系统提出的海量线损数据进行预处理和信息挖掘，可根据客户电价、用电量、负荷性质、用电时段、用户需求等一系列因素，实现不同站点线损目标分类管理，结合台区用电量、供电半径和线径等信息，计算不同类型台区的线损标准值，据此判断台区线损是否异常。

在对广东某市进行分析的基础上，通过计量自动化系统采集25.5万条数据，对所有用电负荷进行分类，最终将所有负荷分为6类。在确定六种负荷的前提下，通过计算六种负荷的线损标准值得到不同负荷条件下的线损标准值和标准差，从而判断线损是否处于异常状态，并对线路损伤进行量化，形成准确的线损诊断。通过分析台区类型和线损率可准确定位台区是否为异常线损区。对于线损异常台区需分析线损异常的原因[3]。

理论线损：根据配电网的供电方式和结构线损计算公式也有所不同。因此采用改进的等效电阻法计算配电线路的线损理论计算公式：ΔA=NI2pjk2Rdzt×10-3，其中N 表示配电变压器低压出口电网的结构常数；I 表示低压线路前端的平均负载电流；K 表示线路荷载曲线的特征系数；R 表示等效电阻；t 表示电网的实际运行时间。三相三线制N=3，三相四线制N=3.5，单相二线制N=2。分配线等效电阻的计算公式如式（1），其中Aj表示每个用户的电能表电能，Ai表示某个电源电能表复制的电量之和；Rj表示某一导线的电阻值；Nj表示某条直线的结构常数。

技术线损：主要是指电能在电网传输过程中，由于传输介质固有的物理特性所产生的电能损耗。目前部分地区存在线路规划不统一、电力负荷分散、变压器供电半径大、供电线路长等问题。特别是在农村地区线路老化、供电半径过大、迂回供电、配变重过载或轻载不能达到经济运行状态等问题往往是突出问题。

表计故障线损：表计故障计量数据丢失主要是指在数据传输过程中由于通信故障引起的数据异常或数据丢失。通常情况下计量自动化系统的传输异常会导致系统中的数据丢失。恢复正常后系统会在线损统计中发现异常。有一段时间，线损数据没有更新或数据有较大偏差或丢失，此时表计故障期间的数据需修复或消除。为减少系统故障对全线线损分析的影响，如果采集系统中的采集器发生故障或长时间运行，运维人员需到现场检查情况，以便及时排除故障，减少影响。

新能源线路损耗：光伏、风电等新能源电站装机容量有不同程度的增加，新能源输出有功功率的增加也会引起电网无功功率趋势的大幅波动。风力发电主要由风速决定，受环境影响很大。因此风电功率具有很强的不确定性，这就决定了风电场有功功率输出具有很大的随机性，它会随着风速的变化而变化。它还将导致无功功率损耗的巨大变化，从而导致线损的增加。光伏发电和风力发电有很大的区别，白天功率因数相对稳定，基本在0.97和0.98之间。但无功功率补偿的效果可能会受到光伏接入的影响。功率输入对线损的影响可忽略不计，但在夜间光伏发电站将停止发电，这对电网的无功功率有很大影响、影响线损，因此新能源的接入可能会在很大程度上影响系统的无功功率，导致线损增加。

窃电线路损耗：目前在城市大部分地区的理论线损和技术线损都没有改进的余地，减少线损主要是通过加强管理水平来实现的。加强线损管理水平的重点主要是防窃电。目前的窃电方法呈现出专业化趋势，窃电证据更加隐蔽。在电力负荷分类、标准线损率和标准差的基础上，建立了不同类型电力负荷的个性化用电模型，找出这类用户的用电规律并跟踪观察一定时间段。历史耗电数据大于或更明显区别于同类型的耗电负荷。当其他线损异常的可能性被排除时，考虑是否存在窃取行为是很重要的。

3 线损管理方法

在对线路负荷分类和线损数据分享的基础上确定线损率产生的原因，实现准确诊断和降低线损率。

规划降损。目前部分地区存在线路规划不统一、电力负荷分散、变压器供电半径大、供电线路长等问题。特别是在农村地区，线路残旧、线径小、供电半径过大的问题往往是突出问题。规划时应尽量满足电力用户的电力负荷开发要求，同时在规划时应考虑发展问题，选择合理的供电半径。在配电网的规划建设过程中应考虑综合采取优化配电网结构、简化电压等级、缩短供电半径、减少迂回线路等方法，选择合适的导线截面、变压器规格与容量，合理配备无功补偿装置等各类措施，来降低电网损耗。

技术降损。结合配电网的目标网架做好高损配变的更换工作，推广应用节能变压器、导线、金具等节能绿色设备，加强降损改造。加强设备的负荷管理、分析，定期开展设备的测温、低电压台区、重过载或轻载配变、三相负荷不平衡台区的治理。开展无功分析和专项整治，按照电源、电网、客户补偿相结合的原则合理布局和配置无功补偿设备，实现无功分层分区平衡。

管理降损。规范电费抄核收作业，按自然月设定供售电量抄表周期，统一抄表例日，避免抄表不同期导致的线损率波动。采用“日监测、周发布、月复检”的工作模式监测线损数据。充分运用计量自动化系统、营销管理系统等信息化平台开展线损异常的监测、线损异常原因的智能分析等工作。强化用电检查和普查工作，建立线损异常分析与用电检查工作的常态联动机制，加大反窃电工作力度，尽最大努力减少“跑冒滴漏”。如确定台区可能存在窃电，电监人员应及时到现场进行清查，确认是否存在窃电。应立即拍摄证据，包括照片、视频等并应立即停止供电。根据有关规定对用电人应收取窃电费和违约电费，同时要根据实际情况严格检查、严格计量管理，如在调查中达到立案标准将移交公安机关处理。

线损的其他管理方法。在实际工作中还要加强日常运维管理工作，做好运行方式管理，合理制定电网经济运行方案。强化无功运行管理，充分利用无功补偿容量，提高功率因数，合理调整电压水平，降低运行损耗。同时及时准确上报营销数据统计，进一步完善计量自动化系统，并加强线损指标的分析评估工作等。