同期電量平衡狀態(tài)監(jiān)測(cè)與輔助分析

馬亞軍，李 華，於建林

（1.北京煜邦電力技術(shù)股份有限公司，北京 100000；2.國(guó)網(wǎng)天津市電力公司，天津 300010）

0 引 言

電網(wǎng)電能損耗（簡(jiǎn)稱(chēng)“線損”），是指電能在從發(fā)電廠傳輸?shù)诫娏τ脩暨^(guò)程中的輸電、變電、配電和營(yíng)銷(xiāo)各環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的損耗和損失。當(dāng)電網(wǎng)的線損用電能損失表示時(shí)，就體現(xiàn)為線損電量。線損電量占供電量的百分比綜合反映和體現(xiàn)了電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行和經(jīng)營(yíng)管理的水平，也是電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和衡量供電企業(yè)綜合管理水平的重要標(biāo)志。根據(jù)國(guó)家“資源開(kāi)發(fā)與節(jié)約并重，把節(jié)約放在首位”的方針政策，在當(dāng)前電力還不是十分富裕的情況下，除繼續(xù)進(jìn)行電力工業(yè)的基本建設(shè)外，努力降低線損，提高能源利用率，就可以向客戶提供更多的電力，促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約動(dòng)力資源，降低供電成本，從而提高整個(gè)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，其經(jīng)濟(jì)意義和現(xiàn)實(shí)意義是不可低估的。

1 典型問(wèn)題分析

造成電量數(shù)據(jù)異常，進(jìn)而影響線損率，主要有如下3個(gè)方面。

（1）電網(wǎng)一二次設(shè)備原因造成部分電量缺失?，F(xiàn)場(chǎng)由于PT保險(xiǎn)、二次回路或電能表、互感器設(shè)備故障，引起單相或多項(xiàng)電流、電壓缺失，導(dǎo)致電能表計(jì)量電量缺失[1]。

（2）電能表或者電表采集裝置故障造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤?，F(xiàn)場(chǎng)電能表或者采集裝置故障，會(huì)造成數(shù)據(jù)跳變或者數(shù)據(jù)停滯[2]。

（3）設(shè)備客觀因素造成線損不達(dá)標(biāo)。變電站內(nèi)輸電線路兩側(cè)計(jì)量誤差等客觀因素造成的線損率異常。輸電線路兩側(cè)電能計(jì)量裝置的綜合誤差會(huì)影響統(tǒng)計(jì)線損率的計(jì)算，電能計(jì)量裝置綜合誤差包括電壓和電流互感器誤差、電壓互感器二次回路壓降誤差、電能表誤差。當(dāng)輸電線路較短或線路處于輕載工況時(shí)，線路的實(shí)際線損率較小，送受端電能計(jì)算裝置的綜合誤差對(duì)統(tǒng)計(jì)線損率計(jì)算的影響更加明顯。例如用戶專(zhuān)線，用戶側(cè)和變電站側(cè)電能表計(jì)量精度不同，容易造成線路線損率異常。

2 算法模型

損耗率的計(jì)算必須在一定的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行，引入時(shí)間斷面的概念，斷面是一個(gè)時(shí)間段，即起始時(shí)間到結(jié)束時(shí)間。所有計(jì)算與分析都關(guān)聯(lián)一個(gè)時(shí)間斷面，即在一定時(shí)間內(nèi)的損耗率。例如2019年3月1日0點(diǎn)至2019年4月1日0點(diǎn)為一個(gè)斷面。

本文提出了符合電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況的“線損率修正算法模型”和“壞數(shù)據(jù)點(diǎn)查找算法模型”，運(yùn)用壞數(shù)據(jù)點(diǎn)查找算法，對(duì)線損率異常情況、母線不平衡、電量異常等情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)報(bào)警。

2.1 損耗率異常判斷

損耗率是母線、分線、變壓器等設(shè)備的損耗率，母線、分線等統(tǒng)一稱(chēng)為一個(gè)模型，模型損耗率標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)備損耗率的一個(gè)合理區(qū)間，本次研究中模型的損耗率標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置三個(gè)優(yōu)先級(jí)：

首先，讀取斷面中配置的模型損耗率標(biāo)準(zhǔn)；

其次，如果斷面中未配置的模型損耗率標(biāo)準(zhǔn)，讀取模型中配置的損耗率標(biāo)準(zhǔn)；

最后，如果模型和斷面中都沒(méi)有配置最大，最小損耗標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)電壓等級(jí)，模型的類(lèi)型得出損耗率標(biāo)準(zhǔn)；

得到模型損耗率標(biāo)準(zhǔn)后，如果模型的損耗率不在標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間內(nèi)，說(shuō)明損耗率異常。

2.2 輕載判斷

判斷輕載的標(biāo)準(zhǔn)：

首先，依據(jù)模型類(lèi)型、電壓等級(jí)，得到模型的輕載標(biāo)準(zhǔn)；

其次，依據(jù)得到的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)供入、供出電量都小于輕載標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，認(rèn)為模型輕載。

2.3 壞數(shù)據(jù)點(diǎn)查找

當(dāng)模型損耗率異常時(shí)，進(jìn)行壞數(shù)據(jù)點(diǎn)的查找，列出模型的所有計(jì)量點(diǎn)，再列出計(jì)量點(diǎn)關(guān)聯(lián)的模型，再根據(jù)模型損耗率是否達(dá)標(biāo)，再去查找壞數(shù)據(jù)點(diǎn)。壞數(shù)據(jù)點(diǎn)的判斷方法如下：

（1）設(shè)備損耗異常；

（2）母線模型中，斷面計(jì)量點(diǎn)EMS積分電量與電量相差5%以上[3]；

（3）該計(jì)量點(diǎn)關(guān)聯(lián)的其他模型損耗率異常。

2.4 狀態(tài)估計(jì)值區(qū)間計(jì)算

當(dāng)查找到壞數(shù)據(jù)點(diǎn)后，對(duì)壞數(shù)據(jù)點(diǎn)的相關(guān)模型進(jìn)行區(qū)間計(jì)算，計(jì)算出最大、最小估計(jì)電量。

設(shè)模型M的入端電量為a，出端電量為b，損耗電量為c，損耗率為r，M的標(biāo)準(zhǔn)損耗率最小值為rMin，最大值為rMax；則c=a-b；r=c/a=（a-b）/a=1-b/a。

如果r＞rMax，損耗率偏大，認(rèn)為模型的供入電量太多，或者供出電量太少；對(duì)于計(jì)量點(diǎn)來(lái)說(shuō)要增加供出電量或者減少供入電量。

如果增加供出：則分母a不變，設(shè)狀態(tài)估計(jì)電量為e，則r=1-（b+e）/a；e=（1-r）×a-b。

對(duì)r求導(dǎo)：de/dr=-a＜0，此函數(shù)單調(diào)遞減，則eMax=（1-rMin）×a-b=a×（r-rMin）；eMin=（1-rMax）×a-b=a×（r-rMax）。

如果減少供入：則分母a要變化，設(shè)狀態(tài)估計(jì)電量為e，r=1-b/（a-e）；e=a-b/（1-r）。

對(duì)r求導(dǎo)：de/dr=-1/（1-r）×（1-r）＜0，此函數(shù)單調(diào)遞減，則最大值、最小值為eMin=a-b/（1-rMax）、eMax=a-b/（1-rMin）。

如果r＜rMin，損耗率偏小，認(rèn)為模型的供入電量太少，或者供出電量太多；對(duì)于計(jì)量點(diǎn)來(lái)說(shuō)要增加供入電量或者減少供出電量。

如果減少供出：則分母a不變，設(shè)修正電量為e，則r=1-（b-e）/a，e=b-（1-r）×a。

對(duì)r求導(dǎo)：de/dr=a＞0，此函數(shù)單調(diào)遞增，則eMax=b-（1-rMax）×a=a×（rMax-r），eMin=b-（1-rMin）×a=a×（rMin-r）。

“可是什么？”媽無(wú)情地打斷她的話，說(shuō)，“村里多少女孩初中沒(méi)讀完就出去打工掙錢(qián)養(yǎng)家、供弟弟讀書(shū)？你能？我供你讀到大學(xué)本科，把向南都荒廢了！”

如果增加供入：則分母a要變化，設(shè)修正電量為e，則r=1-b/（a+e），e=b/（1-r）-a。

對(duì)r求導(dǎo)：de/dr=1/（1-r）×（1-r）＞0，此函數(shù)單調(diào)遞增，則最大值、最小值為eMax=b/（1-rMax）-a、eMin=b/（1-rMin）-a。

2.5 線損率修正算法

根據(jù)能量守恒原則，以杠桿為原理進(jìn)行分析，選取壞數(shù)據(jù)點(diǎn)作為支撐點(diǎn)，在電網(wǎng)內(nèi)部對(duì)模型及損耗進(jìn)行杠桿調(diào)整，計(jì)算出狀態(tài)估計(jì)值[4]：

（1）判斷不合理?yè)p耗的父模型損耗率偏大還是偏小；

（2）找到父模型相關(guān)的所有計(jì)量點(diǎn)；

（3）判斷計(jì)量點(diǎn)類(lèi)型；

（4）查找計(jì)量點(diǎn)所有拓?fù)潢P(guān)系，形成杠桿關(guān)系；

（5）計(jì)算異常損耗的正常邊界的限值，判斷供入供出關(guān)系；

（7）分析排列電量與EMS積分電量差值，對(duì)比歷史正常差值百分比；

（8）根據(jù)子模型的損耗情況，利用區(qū)間計(jì)算算法，計(jì)算出電量估計(jì)值的區(qū)間；

（9）校驗(yàn)EMS積分電量是否在估計(jì)值區(qū)間內(nèi)；

（10）對(duì)父模型的區(qū)間及子模型的區(qū)間進(jìn)行判斷，結(jié)合EMS積分電量，給出合理?yè)p耗的狀態(tài)估計(jì)電量；

（11）分析計(jì)算完成，或者重復(fù)以上步驟計(jì)算。

算法流程如圖1所示。

圖1 算法流程圖

3 計(jì)算示例

電量的單位均為萬(wàn)千瓦時(shí)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算[5]， 某線路A原始損耗率的計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 線路A原始損耗率計(jì)算結(jié)果

EMS電量的損耗計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 線路AEMS電量損耗率計(jì)算結(jié)果

平衡狀態(tài)監(jiān)測(cè)與輔助分析系統(tǒng)經(jīng)過(guò)自動(dòng)計(jì)算，查找壞數(shù)據(jù)點(diǎn)，給出的狀態(tài)估計(jì)值，如表3所示。

表3 線路A狀態(tài)估計(jì)結(jié)果

模型詳細(xì)的計(jì)算結(jié)果[6]如表4所示，其中供入合計(jì)原始電量為1.573×107kW·h，供入合計(jì)EMS電量為1.335 338×107kW·h，供入合計(jì)估計(jì)值為1.331× 107kW·h；供出合計(jì)原始電量1.199×107kW·h，供出合計(jì)EMS電量1.335 79×107kW·h，供出合計(jì)估計(jì)值為1.336 5×107kW·h。

經(jīng)核查，部分計(jì)量點(diǎn)表計(jì)異常，測(cè)試一線數(shù)據(jù)跳變，測(cè)試二線數(shù)據(jù)停滯，及時(shí)下單派修。

4 結(jié) 論

通過(guò)計(jì)算工具進(jìn)行分析計(jì)算，能夠快速定位故障點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)母線不平衡、分線不平衡、電量異常、整站采集故障等現(xiàn)象，并計(jì)算出狀態(tài)估計(jì)值，給線損工作人員提供數(shù)據(jù)支持，大大減少人工參與程序，提升同期線損數(shù)據(jù)治理工作效率。

協(xié)助使用人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)線損計(jì)算中存在的計(jì)量點(diǎn)電量、設(shè)備關(guān)系及采集表底等問(wèn)題，消除計(jì)量誤差或計(jì)量非同期引起的線損率異常，給出準(zhǔn)確的判斷，有效指導(dǎo)源端查找問(wèn)題，提升同期線損系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量，提高線損管理水平，降低線損率。

表4 模型詳細(xì)計(jì)算結(jié)果