低压透明配电网主动抢修技术的研究与应用

梁明光，林文浩，李蓓

（广东电网公司中山供电局，广东 中山 528400）

随着社会经济发展对电力需求的日益增大，社会各界对供电可靠性的要求越来越高。长期以来，供电局抢修班组主要依据用户报修电话确定低压配网故障，故障处理被动，且对故障地点、停电规模等故障信息获知不准确，甚至存在用户长时间未发现家中停电而导致停电故障延续，对用户财产和设备带来更大损害的情况，进而引发用户投诉或要求供电公司赔偿等问题。因此，本文以低压主动抢修为着力点，紧抓拓扑辨识和停电告警两个核心痛点，提出兼顾技术性与经济性、具备快速规模化应用的低压透明配电网建设方案——复用计量体系的低压透明配电网规模化实践。

1 低压智能化现状

低压配电网处于电网与用户连接的最后一个环节，以海量的计量设备为主体，实现对用户用电情况的计费统计。随着现代供电服务体系建设的不断推进，对用户的状态监测和管控成为“营-配”融合的关键。其中，低压拓扑和停电告警是两个核心痛点；而在规模化建设的情况下，考虑前期投资和后期运维，同时还要兼顾经济性与技术发展趋势，则是整个低压智能化难建设大规模推动的难点。

1.1 设备感知层建设

经过近几年的技术发展和探索实践，国内各主流厂家主要以计量体系为依托，针对低压侧的台区、一级分支、二级分支、表箱、电表等设备对象，通过更换集中器及其路由模块、更换新一代计量表计或其通信模块、加装分路监测模块，以及加装其他智能控制设备等方式，来实现低压智能化。

目前，以台区为切入点向用户侧延伸来推进低压智能化改造过程中，台区侧的核心控制设备为技术焦点。各类设备的功能基本相似，但是主导业务部门及其应用侧重点有所差异。其中，国网范围内，生技部主导智能融合终端设备（SCU），市场部主导能源控制器（ECU）；南网范围内，数研院主推智能网关（接收管理台区各类传感监测设备，主要接入物联网平台），市场部主推智能量测终端（集中器+配变终端的集成设备，主要接入计量系统）。

1.2 低压规模化建设难点

当前的设备层和系统层应用功能，结合计量数据和低压监测数据，实现的台区运行状态分析管理，初步实现了低压侧的“营-配”业务管理融合。然而，随着数字配电网的逐步深化，低压透明配电网规模化建设实践仍然面临不小的现实难题：

（1）技术兼容：需要满足网省公司数字配电网的整体建设要求，与新一代计量体系的整体建设、配用电设备的标准化、系统应用功能的集约化保持一致，与国内主流方向保持一致且具有自身特色，在解决当前问题的同时兼容后续的发展需求，在建设过程中能够及时的灵活调整。

（2）经济适用：与主配网差异极大，必须充分考虑低压配电网规模巨大的特点（如网架变化频繁、运行环境复杂、用户类型多样、设备品牌繁杂、技术实现多样等），需要考虑前期投资和后期维护的同时，充分利用现有的设备和数据资源，以降低整体的投资建设成本。

（3）现实落地：低压透明配电网的建设需要充分结合现实需求，考虑低压网架相对频繁的变动特征，最小程度配置所需监测设备来实现既定功能需求，避免重复或者无效投资建设。因此，在此过程中，涉及大规模的设备建设和运维，必须具备技术方案、装置设备的可替代性和兼容性，以及现场运维人员的可操作性。

2 整体方案

实现低压主动抢修的关键在于低压透明配电网的规模化和实用化建设。为此，以网省公司配电网数字化转型为根本，充分考虑新一代计量体系建设和物联网技术发展，兼顾技术灵活性和经济适用性，针对停电告警和低压拓扑两个核心问题，结合各类低压配电场景，提出复用计量自动化的低压透明配电网建设实用化方案，整体方案分为低压透明配电网现场建设和轻量化主动抢修功能建设两部分。

2.1 低压透明配电网现场建设

（1）台区侧。分路电表（加装，利旧）：利用轮换下来的旧电表作为监测装置，实现对台区分路的电气量（电压、电流、谐波等）监测。低压管控装置（加装）：①通过本地直连分路电表的方式，对分路实现本地化实时监测，实现分路/台区停电告警及台区运行状态统计分析的本地智能化；②通过本地直连方式与集中器或智能量测终端进行计量信息交互，实现用户用电状态召测及用户停电告警信号收集等本地化“营-配”融合功能；③兼容标准化设计的各类传感器接入和信息双发（物联网平台和地市局生产指挥平台）。智能量测终端（加装或更换，按需）：针对台区存在或更换新一代计量表计的情况，台区按需配置智能量测终端，以匹配台区用户更换的新一代计量表计。

（2）用户侧。含停电告警功能的宽带载波通信模块（更换，按需）：根据差异化建设原则和预期目标，将台区全部用户或部分用户（即特征用户）电表的通信模块，更换为含停电告警功能的宽带载波模块，以实现目标台区全部用户或特征用户的停电告警。新一代计量表计（更换/新增，按需）：新建台区或电表轮换的台区，根据需求统一安装或更换新一代智能表计，并配置所需拓展的应用功能。

2.2 轻量化主动抢修功能建设

轻量化主动抢修功能作为局生产指挥平台内的一个子功能模块，以低压透明配电网监测数据的统计分析为主，联动低压业务管理功能，主要包括设备管理、低压可视、停电告警、主动抢修、台区管理5个部分。目前，规模化试运行的基础上，初步完成低压可视、停电告警、主动抢修和台区管理的相关应用。

3 现场实施

考虑到新一代计量体系的建设和物联网技术的应用，可以将低压透明配电网建设实用化方案分解为3 种典型实施模式，根据现场情况和建设需求，有序选择一个模式或多个模式的组合来实施。

模式1：更换含停电告警功能的宽带载波通信模块。此模式仅具备停电告警功能，但通过更换模块同时能提升计量表的通信通道。该模式依靠含停电告警功能的宽带载波模块（单模或双模均可选用）在停电时发送告警信号，来判断停电及其范围；需要经过计量系统、海准平台，实现告警信号的回传。在此模式下，用户停电告警可实时获取（考虑信号传输过程耗时）；支路停电告警需根据该支路的全部或大部分用户停电告警信号来叠加判断；台区停电，由于集中器通信模块在台区停电时无法对下收集停电告警信号，则无法判断台区停电。此外，考虑到更换全部模块的工作量及投资，可选择分路的部分用户作为特征用户更换模块，利用特征用户的告警来辨识支路停电，可提高建设速度。

模式2：加装低压管控装置+分路电表。此模式具备停电告警、台区管理等功能。该模式通过在台区加装低压管控装置、分路加装轮换下来的旧电表，实现分路监测；同时，低压管控装置与现有台区集中器进行本地通信，充分利用现有的计量自动化设备和数据资源，实现停电告警、拓扑辨识、台区管理等功能。其中，对于台区及分路，将利旧加装的分路电表作为本地化监测装置，直采各类电气量数据，实现台区管理；对于用户，则通过集中器，利用现有计量系统进行召测，实现用监测。

模式3：更换新一代计量表计。此模式则全面采用新一代计量体系建设模式，并按需配置相应的台区管理功能，实现相关的管理需求。但是，该模式需要在系统侧打通计量系统接口，从而实现本地的“营-配”融合应用。

4 核心技术

4.1 低压停电告警技术

（1）台区及支路停电告警。台区加装的低压管控装置和分路电表：对于台区、支路停电，低压管控装置通过本地直连的分路监测电表，可以实时准确实现停电告警，避免了通过更换停电告警模块且经过多个系统传输的过程；对于用户停电，则通过集中器对台区全部用户或任意设定的特征用户召测的方式判断停、复电，技术实现原理如图1 所示。而对于更换了常规宽带载波通信模块的台区，由于电表通信条件更加优越，则实施效果更加理想。

图1 复用计量自动化的低压停电告警技术原理

（2）用户停电告警 。用户电表更换含停电告警功能的宽带载波通信模块：若台区全部用户（或部分用户）电表更换，则当用户停电时，利用“计量系统-海准平台-低压主动抢修系统”的途径实现全部（或部分）低压用户停电告警；或者集中器将用户停电告警双发至低压主动抢修系统，实现低压用户停电实时告警。用户电表更换常规宽带载波通信模块：利用低压管控装置，设置台区全部用户（或部分用户）为特征用户，通过轮询点召的方式，复用计量自动化表计设备实现低压用户的停电告警。

4.2 低压拓扑辨识技术

通过加装的分路电表采集分路日冻结电量，同时结合计量自动化系统已有每日用户日冻结电量，采用了基于电量的拓扑辨识算法，利用加装分路电表获取的分路日冻结电量与台区用户的日冻结电量内在的关联性，辨识“变-线-户”拓扑关系。该方法充分利用了现有计量系统的电量数据资源，最大程度的减少了设备投资，可实现单次计算达到台区85%～90%的“变-线-户”辨识率。此外，随着新的用户电量积累，可在已有辨识的基础上，持续计算未辨识用户。目前，正在将离线计算模块转化为在线可调用的自动计算功能，以实现迭代辨识。

低压拓扑涉及营销台账和已辨识的拓扑关系两部内容，因此，在低压拓扑维护和深化应用中创新完备的管理模式。对应低压拓扑维护，将基于日冻结电量的拓扑辨识作为常规的拓扑管理手段，实现台区大部分用户的拓扑辨识；而对于零（小）电量及部分未辨识用户，则通过人工现场排查或持续积累日冻结变量利用迭代辨识的方法，实现少量未辨识用户的拓扑辨识。此外，在用户迁改和报装工单流转过程中，加入低压拓扑管理节点，确保低压拓扑的时效性。同时，以此为基础，与营销台账进行比对，确保低压拓扑的一致性。基于已有的低压拓扑，开展拓扑异常告警、线损统计分析、停电告警分析及用户用电分析等深化应用功能。

5 结语

本技术方案充分复用了计量系统已有的日冻结量数据，选择了利用纯数据挖掘的算法来实现拓扑辨识。而主流厂家均依托于各自的宽带载波模块拓展信号注入来实现拓扑辨识，仍处于试点且未实现模块间的互联互通。因此，本技术方案避免了含拓扑辨识功能的宽带载波模块兼容性问题，挖掘了已有数据的潜在价值，兼顾了技术性与经济性，可以实现拓扑辨识的快速部署与实用化。