低壓透明配電網(wǎng)主動搶修技術(shù)的研究與應(yīng)用

梁明光，林文浩，李蓓

（廣東電網(wǎng)公司中山供電局，廣東 中山 528400）

隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對電力需求的日益增大，社會各界對供電可靠性的要求越來越高。長期以來，供電局搶修班組主要依據(jù)用戶報修電話確定低壓配網(wǎng)故障，故障處理被動，且對故障地點(diǎn)、停電規(guī)模等故障信息獲知不準(zhǔn)確，甚至存在用戶長時間未發(fā)現(xiàn)家中停電而導(dǎo)致停電故障延續(xù)，對用戶財產(chǎn)和設(shè)備帶來更大損害的情況，進(jìn)而引發(fā)用戶投訴或要求供電公司賠償?shù)葐栴}。因此，本文以低壓主動搶修為著力點(diǎn)，緊抓拓?fù)浔孀R和停電告警兩個核心痛點(diǎn)，提出兼顧技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性、具備快速規(guī)?；瘧?yīng)用的低壓透明配電網(wǎng)建設(shè)方案——復(fù)用計量體系的低壓透明配電網(wǎng)規(guī)?；瘜?shí)踐。

1 低壓智能化現(xiàn)狀

低壓配電網(wǎng)處于電網(wǎng)與用戶連接的最后一個環(huán)節(jié)，以海量的計量設(shè)備為主體，實(shí)現(xiàn)對用戶用電情況的計費(fèi)統(tǒng)計。隨著現(xiàn)代供電服務(wù)體系建設(shè)的不斷推進(jìn)，對用戶的狀態(tài)監(jiān)測和管控成為“營-配”融合的關(guān)鍵。其中，低壓拓?fù)浜屯ｋ姼婢莾蓚€核心痛點(diǎn)；而在規(guī)?；ㄔO(shè)的情況下，考慮前期投資和后期運(yùn)維，同時還要兼顧經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)發(fā)展趨勢，則是整個低壓智能化難建設(shè)大規(guī)模推動的難點(diǎn)。

1.1 設(shè)備感知層建設(shè)

經(jīng)過近幾年的技術(shù)發(fā)展和探索實(shí)踐，國內(nèi)各主流廠家主要以計量體系為依托，針對低壓側(cè)的臺區(qū)、一級分支、二級分支、表箱、電表等設(shè)備對象，通過更換集中器及其路由模塊、更換新一代計量表計或其通信模塊、加裝分路監(jiān)測模塊，以及加裝其他智能控制設(shè)備等方式，來實(shí)現(xiàn)低壓智能化。

目前，以臺區(qū)為切入點(diǎn)向用戶側(cè)延伸來推進(jìn)低壓智能化改造過程中，臺區(qū)側(cè)的核心控制設(shè)備為技術(shù)焦點(diǎn)。各類設(shè)備的功能基本相似，但是主導(dǎo)業(yè)務(wù)部門及其應(yīng)用側(cè)重點(diǎn)有所差異。其中，國網(wǎng)范圍內(nèi)，生技部主導(dǎo)智能融合終端設(shè)備（SCU），市場部主導(dǎo)能源控制器（ECU）；南網(wǎng)范圍內(nèi)，數(shù)研院主推智能網(wǎng)關(guān)（接收管理臺區(qū)各類傳感監(jiān)測設(shè)備，主要接入物聯(lián)網(wǎng)平臺），市場部主推智能量測終端（集中器+配變終端的集成設(shè)備，主要接入計量系統(tǒng)）。

1.2 低壓規(guī)?；ㄔO(shè)難點(diǎn)

當(dāng)前的設(shè)備層和系統(tǒng)層應(yīng)用功能，結(jié)合計量數(shù)據(jù)和低壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)的臺區(qū)運(yùn)行狀態(tài)分析管理，初步實(shí)現(xiàn)了低壓側(cè)的“營-配”業(yè)務(wù)管理融合。然而，隨著數(shù)字配電網(wǎng)的逐步深化，低壓透明配電網(wǎng)規(guī)?；ㄔO(shè)實(shí)踐仍然面臨不小的現(xiàn)實(shí)難題：

（1）技術(shù)兼容：需要滿足網(wǎng)省公司數(shù)字配電網(wǎng)的整體建設(shè)要求，與新一代計量體系的整體建設(shè)、配用電設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)應(yīng)用功能的集約化保持一致，與國內(nèi)主流方向保持一致且具有自身特色，在解決當(dāng)前問題的同時兼容后續(xù)的發(fā)展需求，在建設(shè)過程中能夠及時的靈活調(diào)整。

（2）經(jīng)濟(jì)適用：與主配網(wǎng)差異極大，必須充分考慮低壓配電網(wǎng)規(guī)模巨大的特點(diǎn)（如網(wǎng)架變化頻繁、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜、用戶類型多樣、設(shè)備品牌繁雜、技術(shù)實(shí)現(xiàn)多樣等），需要考慮前期投資和后期維護(hù)的同時，充分利用現(xiàn)有的設(shè)備和數(shù)據(jù)資源，以降低整體的投資建設(shè)成本。

（3）現(xiàn)實(shí)落地：低壓透明配電網(wǎng)的建設(shè)需要充分結(jié)合現(xiàn)實(shí)需求，考慮低壓網(wǎng)架相對頻繁的變動特征，最小程度配置所需監(jiān)測設(shè)備來實(shí)現(xiàn)既定功能需求，避免重復(fù)或者無效投資建設(shè)。因此，在此過程中，涉及大規(guī)模的設(shè)備建設(shè)和運(yùn)維，必須具備技術(shù)方案、裝置設(shè)備的可替代性和兼容性，以及現(xiàn)場運(yùn)維人員的可操作性。

2 整體方案

實(shí)現(xiàn)低壓主動搶修的關(guān)鍵在于低壓透明配電網(wǎng)的規(guī)?；蛯?shí)用化建設(shè)。為此，以網(wǎng)省公司配電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型為根本，充分考慮新一代計量體系建設(shè)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，兼顧技術(shù)靈活性和經(jīng)濟(jì)適用性，針對停電告警和低壓拓?fù)鋬蓚€核心問題，結(jié)合各類低壓配電場景，提出復(fù)用計量自動化的低壓透明配電網(wǎng)建設(shè)實(shí)用化方案，整體方案分為低壓透明配電網(wǎng)現(xiàn)場建設(shè)和輕量化主動搶修功能建設(shè)兩部分。

2.1 低壓透明配電網(wǎng)現(xiàn)場建設(shè)

（1）臺區(qū)側(cè)。分路電表（加裝，利舊）：利用輪換下來的舊電表作為監(jiān)測裝置，實(shí)現(xiàn)對臺區(qū)分路的電氣量（電壓、電流、諧波等）監(jiān)測。低壓管控裝置（加裝）：①通過本地直連分路電表的方式，對分路實(shí)現(xiàn)本地化實(shí)時監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)分路/臺區(qū)停電告警及臺區(qū)運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計分析的本地智能化；②通過本地直連方式與集中器或智能量測終端進(jìn)行計量信息交互，實(shí)現(xiàn)用戶用電狀態(tài)召測及用戶停電告警信號收集等本地化“營-配”融合功能；③兼容標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的各類傳感器接入和信息雙發(fā)（物聯(lián)網(wǎng)平臺和地市局生產(chǎn)指揮平臺）。智能量測終端（加裝或更換，按需）：針對臺區(qū)存在或更換新一代計量表計的情況，臺區(qū)按需配置智能量測終端，以匹配臺區(qū)用戶更換的新一代計量表計。

（2）用戶側(cè)。含停電告警功能的寬帶載波通信模塊（更換，按需）：根據(jù)差異化建設(shè)原則和預(yù)期目標(biāo)，將臺區(qū)全部用戶或部分用戶（即特征用戶）電表的通信模塊，更換為含停電告警功能的寬帶載波模塊，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)臺區(qū)全部用戶或特征用戶的停電告警。新一代計量表計（更換/新增，按需）：新建臺區(qū)或電表輪換的臺區(qū)，根據(jù)需求統(tǒng)一安裝或更換新一代智能表計，并配置所需拓展的應(yīng)用功能。

2.2 輕量化主動搶修功能建設(shè)

輕量化主動搶修功能作為局生產(chǎn)指揮平臺內(nèi)的一個子功能模塊，以低壓透明配電網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析為主，聯(lián)動低壓業(yè)務(wù)管理功能，主要包括設(shè)備管理、低壓可視、停電告警、主動搶修、臺區(qū)管理5個部分。目前，規(guī)?；囘\(yùn)行的基礎(chǔ)上，初步完成低壓可視、停電告警、主動搶修和臺區(qū)管理的相關(guān)應(yīng)用。

3 現(xiàn)場實(shí)施

考慮到新一代計量體系的建設(shè)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以將低壓透明配電網(wǎng)建設(shè)實(shí)用化方案分解為3 種典型實(shí)施模式，根據(jù)現(xiàn)場情況和建設(shè)需求，有序選擇一個模式或多個模式的組合來實(shí)施。

模式1：更換含停電告警功能的寬帶載波通信模塊。此模式僅具備停電告警功能，但通過更換模塊同時能提升計量表的通信通道。該模式依靠含停電告警功能的寬帶載波模塊（單?；螂p模均可選用）在停電時發(fā)送告警信號，來判斷停電及其范圍；需要經(jīng)過計量系統(tǒng)、海準(zhǔn)平臺，實(shí)現(xiàn)告警信號的回傳。在此模式下，用戶停電告警可實(shí)時獲?。紤]信號傳輸過程耗時）；支路停電告警需根據(jù)該支路的全部或大部分用戶停電告警信號來疊加判斷；臺區(qū)停電，由于集中器通信模塊在臺區(qū)停電時無法對下收集停電告警信號，則無法判斷臺區(qū)停電。此外，考慮到更換全部模塊的工作量及投資，可選擇分路的部分用戶作為特征用戶更換模塊，利用特征用戶的告警來辨識支路停電，可提高建設(shè)速度。

模式2：加裝低壓管控裝置+分路電表。此模式具備停電告警、臺區(qū)管理等功能。該模式通過在臺區(qū)加裝低壓管控裝置、分路加裝輪換下來的舊電表，實(shí)現(xiàn)分路監(jiān)測；同時，低壓管控裝置與現(xiàn)有臺區(qū)集中器進(jìn)行本地通信，充分利用現(xiàn)有的計量自動化設(shè)備和數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)停電告警、拓?fù)浔孀R、臺區(qū)管理等功能。其中，對于臺區(qū)及分路，將利舊加裝的分路電表作為本地化監(jiān)測裝置，直采各類電氣量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)臺區(qū)管理；對于用戶，則通過集中器，利用現(xiàn)有計量系統(tǒng)進(jìn)行召測，實(shí)現(xiàn)用監(jiān)測。

模式3：更換新一代計量表計。此模式則全面采用新一代計量體系建設(shè)模式，并按需配置相應(yīng)的臺區(qū)管理功能，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的管理需求。但是，該模式需要在系統(tǒng)側(cè)打通計量系統(tǒng)接口，從而實(shí)現(xiàn)本地的“營-配”融合應(yīng)用。

4 核心技術(shù)

4.1 低壓停電告警技術(shù)

（1）臺區(qū)及支路停電告警。臺區(qū)加裝的低壓管控裝置和分路電表：對于臺區(qū)、支路停電，低壓管控裝置通過本地直連的分路監(jiān)測電表，可以實(shí)時準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)停電告警，避免了通過更換停電告警模塊且經(jīng)過多個系統(tǒng)傳輸?shù)倪^程；對于用戶停電，則通過集中器對臺區(qū)全部用戶或任意設(shè)定的特征用戶召測的方式判斷停、復(fù)電，技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理如圖1 所示。而對于更換了常規(guī)寬帶載波通信模塊的臺區(qū)，由于電表通信條件更加優(yōu)越，則實(shí)施效果更加理想。

圖1 復(fù)用計量自動化的低壓停電告警技術(shù)原理

（2）用戶停電告警 。用戶電表更換含停電告警功能的寬帶載波通信模塊：若臺區(qū)全部用戶（或部分用戶）電表更換，則當(dāng)用戶停電時，利用“計量系統(tǒng)-海準(zhǔn)平臺-低壓主動搶修系統(tǒng)”的途徑實(shí)現(xiàn)全部（或部分）低壓用戶停電告警；或者集中器將用戶停電告警雙發(fā)至低壓主動搶修系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)低壓用戶停電實(shí)時告警。用戶電表更換常規(guī)寬帶載波通信模塊：利用低壓管控裝置，設(shè)置臺區(qū)全部用戶（或部分用戶）為特征用戶，通過輪詢點(diǎn)召的方式，復(fù)用計量自動化表計設(shè)備實(shí)現(xiàn)低壓用戶的停電告警。

4.2 低壓拓?fù)浔孀R技術(shù)

通過加裝的分路電表采集分路日凍結(jié)電量，同時結(jié)合計量自動化系統(tǒng)已有每日用戶日凍結(jié)電量，采用了基于電量的拓?fù)浔孀R算法，利用加裝分路電表獲取的分路日凍結(jié)電量與臺區(qū)用戶的日凍結(jié)電量內(nèi)在的關(guān)聯(lián)性，辨識“變-線-戶”拓?fù)潢P(guān)系。該方法充分利用了現(xiàn)有計量系統(tǒng)的電量數(shù)據(jù)資源，最大程度的減少了設(shè)備投資，可實(shí)現(xiàn)單次計算達(dá)到臺區(qū)85%～90%的“變-線-戶”辨識率。此外，隨著新的用戶電量積累，可在已有辨識的基礎(chǔ)上，持續(xù)計算未辨識用戶。目前，正在將離線計算模塊轉(zhuǎn)化為在線可調(diào)用的自動計算功能，以實(shí)現(xiàn)迭代辨識。

低壓拓?fù)渖婕盃I銷臺賬和已辨識的拓?fù)潢P(guān)系兩部內(nèi)容，因此，在低壓拓?fù)渚S護(hù)和深化應(yīng)用中創(chuàng)新完備的管理模式。對應(yīng)低壓拓?fù)渚S護(hù)，將基于日凍結(jié)電量的拓?fù)浔孀R作為常規(guī)的拓?fù)涔芾硎侄?，?shí)現(xiàn)臺區(qū)大部分用戶的拓?fù)浔孀R；而對于零（?。╇娏考安糠治幢孀R用戶，則通過人工現(xiàn)場排查或持續(xù)積累日凍結(jié)變量利用迭代辨識的方法，實(shí)現(xiàn)少量未辨識用戶的拓?fù)浔孀R。此外，在用戶遷改和報裝工單流轉(zhuǎn)過程中，加入低壓拓?fù)涔芾砉?jié)點(diǎn)，確保低壓拓?fù)涞臅r效性。同時，以此為基礎(chǔ)，與營銷臺賬進(jìn)行比對，確保低壓拓?fù)涞囊恢滦??；谝延械牡蛪和負(fù)?，開展拓?fù)洚惓８婢⒕€損統(tǒng)計分析、停電告警分析及用戶用電分析等深化應(yīng)用功能。

5 結(jié)語

本技術(shù)方案充分復(fù)用了計量系統(tǒng)已有的日凍結(jié)量數(shù)據(jù)，選擇了利用純數(shù)據(jù)挖掘的算法來實(shí)現(xiàn)拓?fù)浔孀R。而主流廠家均依托于各自的寬帶載波模塊拓展信號注入來實(shí)現(xiàn)拓?fù)浔孀R，仍處于試點(diǎn)且未實(shí)現(xiàn)模塊間的互聯(lián)互通。因此，本技術(shù)方案避免了含拓?fù)浔孀R功能的寬帶載波模塊兼容性問題，挖掘了已有數(shù)據(jù)的潛在價值，兼顧了技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性，可以實(shí)現(xiàn)拓?fù)浔孀R的快速部署與實(shí)用化。