劉浩宇 許迪 翟術(shù)然 盧靜雅 喬亞男

摘 要：電能表的計量準確性關(guān)系到千家萬戶的實際利益，同時也直接影響電網(wǎng)企業(yè)的營業(yè)收入。為了對運行電能表的計量準確性進行全量監(jiān)測，現(xiàn)階段只能通過人工地毯式巡查或抽檢方式，不僅工作量大，針對性不強，更無法實時反映現(xiàn)場運行誤差情況。文章通過研究遠程誤差診斷模型，用數(shù)學(xué)方法設(shè)計并實現(xiàn)了智能電能表運行誤差算法，并進行了初步應(yīng)用以及商業(yè)規(guī)劃，從而說明了電能表遠程誤差計算的重要意義和商業(yè)價值。

關(guān)鍵詞：遠程誤差診斷；RDIM模型；電能表超差；廣義流量守恒

中圖分類號：TM933.4 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）33-0046-02

Abstract： The measurement accuracy of watt-hour meter is related to the actual interests of millions of households， but also directly affect the operating income of power grid enterprises. In order to monitor the measurement accuracy of the meter， we can only use manual carpet inspection or random inspection at this stage， not only the workload is heavy， the pertinence is not strong and can not reflect the field operation error in real time. Through studying the remote error diagnosis model， this paper designs and realizes the operation error algorithm of intelligent watt-hour meter by mathematical method， and carries on the preliminary application and the commercial plan. Therefore， the importance and commercial value of remote error calculation of watt-hour meter are explained.

Keywords： remote error diagnosis； RDIM model； overerror of watt-hour meter； generalized flow conservation

引言

2017年舒印彪董事長赴澳大利亞調(diào)研指出要深化智能電表非計量功能，利用智能電表數(shù)據(jù)加強配網(wǎng)運行監(jiān)測和精準運維的重要方向和內(nèi)容。但目前在配網(wǎng)運維和智能表應(yīng)用上仍存在智能電能表作為連接供電公司和用戶的橋梁，其準確度是保障雙方權(quán)益的標(biāo)準。問題電能表和異常用電等情況的出現(xiàn)打破了平衡，而對現(xiàn)場電能表逐具進行校驗、用電隱患排查又因為表計數(shù)量龐大難以實現(xiàn)。隨著電力公司用電信息采集系統(tǒng)的全面覆蓋，積累了海量的用戶檔案和用戶電量數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)前的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，深度挖掘相關(guān)數(shù)據(jù)，使得對電能表運行誤差的在線分析變成可能。

1 基于低壓臺區(qū)的電能表遠程誤差計算RDIM模型原理分析

電網(wǎng)中一個臺區(qū)由一個供電表和若干個用戶表組成，供電表與用戶表的關(guān)系組成了簡單的樹形拓撲，如圖1所示。總表M0對下一級用戶表M1，M2，......提供能量輸入。目前大多數(shù)針對計量點異常的研究均基于該拓撲結(jié)構(gòu)。

筆者通過構(gòu)建基于樹形拓撲下廣義流量守恒的智能電能表運行誤差診斷模型（下文簡化為RDIM模型），用數(shù)學(xué)方法而非物理方法設(shè)計并實現(xiàn)了智能電能表運行誤差算法。算法的基本原理為廣義流量守恒原理。依據(jù)相對誤差定義（真實用電量與示值差占示值的百分比）以及臺區(qū)總表流入電量與臺區(qū)分表流出電量相等的關(guān)系構(gòu)建智能電能表運行誤差診斷實驗?zāi)Ｐ?。在理想情況下，利用最優(yōu)化、最小二乘法等方法，可計算電能表相對誤差。同時，依托天津大學(xué)智能電網(wǎng)重點實驗，對模型的可行性進行了論證，在理論上證明了遠程誤差診斷算法的可行性。

定義電能表相對誤差為？滓，？滓=，其中x為某一時段電能表的實際增量，y為電能表讀數(shù)增量。由相對誤差的定義，我們可以得到x=。

由于流量守恒，臺區(qū)實際流入的電能等于臺區(qū)實際流出電能，即分表真實用電量和等于總表真實用電量，那么=0成立。其中i為計量次數(shù)i=1，2，......，m；j為電能表，j=1，2，......，n。如果我們假設(shè)一塊電能表的誤差是已知的，不失一般性，我們假設(shè)總表誤差已知，我們可以得到

=

令？著=，有：

yij？著j=yi0？著0

根據(jù)此公式，我們即可得到電能表真實誤差。

筆者在分析低壓臺區(qū)用戶典型電力特征參數(shù)集的基礎(chǔ)上，通過低壓臺區(qū)用戶用電行為程控負載實驗?zāi)M平臺，在實驗室環(huán)境下模擬典型低壓臺區(qū)用戶實際運行狀態(tài)。根據(jù)實驗結(jié)果不斷修正、完善模型，進而實現(xiàn)對誤差的在線精確計算。此外，筆者通過與實驗平臺相配套的軟件系統(tǒng)，對臺區(qū)用戶多種電氣特征參數(shù)進行實時調(diào)節(jié)。通過大范圍的模擬相關(guān)電氣特征參數(shù)，測算實驗?zāi)Ｐ偷倪吔鐥l件，預(yù)測遠程誤差診斷算法對現(xiàn)場復(fù)雜臺區(qū)的適用性。

2 基于低壓臺區(qū)的RDIM模型應(yīng)用效果分析

筆者將RDIM模型應(yīng)用于天津直轄市3.3萬個低壓臺區(qū)以及浙江紹興地區(qū)2.4萬個低壓臺區(qū)，涉及用戶750多萬，共檢出疑似異常臺區(qū)數(shù)287個，約占總臺區(qū)數(shù)的0.5%，已完成49個異常計量點的排查，確認計量異常點37個，其中模型對臺區(qū)重要用電客戶的異常用電行為的命中率為100%。

通過對臺區(qū)電能表誤差的計算，結(jié)合計量在線監(jiān)測與智能診斷系統(tǒng)的電表事件等，構(gòu)建全面完善的數(shù)據(jù)比對、統(tǒng)計分析、異常研判體系，對電能表的運行工況進行全方位、多角度自主診斷和分析，實時監(jiān)測電能表運行狀態(tài)，快速、準確、智能定位異常計量點，為繁雜多樣的用電異常提供自動化解決方案，指導(dǎo)基層人員針對性的開展各項臺區(qū)管理工作，也可成為實施電能表狀態(tài)更換和電表廠商質(zhì)量評價的依據(jù)。

RDIM模型在電網(wǎng)公司全面應(yīng)用后，智能電表監(jiān)測比例由原來人工抽檢的1%提升到100%，將有力提升電網(wǎng)公司精益化管理水平，并實現(xiàn)臺區(qū)異常用電的分析、預(yù)警、排查和處理的全流程智能化管理。在客戶服務(wù)方面，RDIM模型支持實時遠程誤差診斷，及時發(fā)現(xiàn)電表異常，能在用戶無感知的情況下處理異常，提升用戶服務(wù)滿意度；在經(jīng)濟效益方面，RDIM模型可減少線損、識別竊電，預(yù)計每年可挽回電量損失2.9億千瓦時；在管理節(jié)流方面，模型可實現(xiàn)臺區(qū)異常高效精準定位，每年可節(jié)約運維開支6.88億元。

3 基于低壓臺區(qū)的RDIM模型商業(yè)前景分析

筆者結(jié)合智能表的數(shù)據(jù)深化應(yīng)用，運用RDIM模型開發(fā)了一款新型服務(wù)產(chǎn)品，本服務(wù)產(chǎn)品可推廣至全國各省市電力公司、發(fā)電企業(yè)及其他能源（如水、氣、熱）企業(yè)獲取產(chǎn)品銷售利潤，同時每年可以獲取產(chǎn)品的升級服務(wù)及專業(yè)安全服務(wù)費用，這部分收入隨著客戶群體的增大，具有非常穩(wěn)定的利潤來源。

本服務(wù)產(chǎn)品可采用硬件及服務(wù)捆綁銷售。依據(jù)行業(yè)不同價格略有調(diào)整。也采用服務(wù)銷售，硬件企業(yè)自由選購的方式。后續(xù)的系統(tǒng)維護和設(shè)備更替還能產(chǎn)生持續(xù)的營業(yè)額。

隨著智能電網(wǎng)投資的快速增長，智能電表的廣泛應(yīng)用能夠提高電力企業(yè)的經(jīng)營效率，促進節(jié)能減排，增強電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本服務(wù)產(chǎn)品符合國家產(chǎn)業(yè)政策，必將成為智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵終端產(chǎn)品，中國是用電大戶，除了家庭用電及其他領(lǐng)域需求，本服務(wù)產(chǎn)品市場容量非常之大，預(yù)計實現(xiàn)年銷售5000套，可累計實現(xiàn)銷售收入1000萬元。在不追加投資的假設(shè)前提下，從2018年以后各年產(chǎn)量均達到10000套以上的產(chǎn)銷量。將全面實現(xiàn)“全覆蓋、全采集、全費控”。

本服務(wù)產(chǎn)品的智能電能表運行誤差實時遠程診斷技術(shù)，可應(yīng)用于智能電能表的狀態(tài)輪換管理，預(yù)計在國網(wǎng)公司范圍內(nèi)推廣后，將消除約4億只運行電能表周期檢定工作。按8年的輪換周期來算，預(yù)計每年可減少5000萬只電能表的輪換，減少25000噸電子垃圾產(chǎn)生，可為公司節(jié)約電能表采購成本約100億元，同時大幅降低低壓臺區(qū)現(xiàn)場運維成本，實現(xiàn)公司提質(zhì)增效的工作要求。

通過對智能電能表進行遠程實時診斷與異常快速處置，可實現(xiàn)對正常線損、人為偷電及異常故障等不同類型線損的精確辨別與分析，避免線損計量不精確引起的計量糾紛，保障供用電雙方公平貿(mào)易，實現(xiàn)及時判別與處置，提高配電網(wǎng)供電可靠性水平，降低非正常線損導(dǎo)致的利益損失，保障電網(wǎng)公司利益。

本服務(wù)產(chǎn)品可提升電網(wǎng)公司企業(yè)價值及社會形象：提高現(xiàn)場故障排查效率，有效提升各級供電服務(wù)部門對客戶訴求的快速響應(yīng)能力，降低用戶的投訴風(fēng)險、提升了客戶服務(wù)體驗、滿意程度。提高政府和社會認可度，充分展示公司認真負責(zé)的國企形象和真誠規(guī)范的服務(wù)形象。加強營銷服務(wù)現(xiàn)場運維質(zhì)量管控，嚴格規(guī)范工作行為，更好的履行了企業(yè)保障民生、服務(wù)社會的職責(zé)，確保為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)、便捷、高效的服務(wù)。另外，本服務(wù)產(chǎn)品智能電能表運行誤差實時遠程診斷技術(shù)的相關(guān)研究成果亦可推廣到水、氣、熱等多種廣義流量計量領(lǐng)域，服務(wù)“多表合一”工程推廣應(yīng)用，提升公司形象和價值，有效承擔(dān)企業(yè)社會責(zé)任。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合用電信息采集系統(tǒng)現(xiàn)狀及電網(wǎng)公司迫切需求，構(gòu)建了基于低壓臺區(qū)的電能表遠程誤差計算新模式，結(jié)合天津及浙江的應(yīng)用實例，展示了電能表遠程誤差計算的應(yīng)用效果及商業(yè)價值，從而說明了電能表遠程誤差計算的重要意義和必要性。

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