華 雋

(國(guó)網(wǎng)河南省電力公司，鄭州 450000)

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基于用電信息采集系統(tǒng)的農(nóng)村低電壓采集和治理

華 雋

(國(guó)網(wǎng)河南省電力公司，鄭州 450000)

討論了基于用電信息采集系統(tǒng)的農(nóng)村低電壓采集策略以及治理措施。研究表明，基于用電信息采集系統(tǒng)開(kāi)展農(nóng)村低電壓治理工作，對(duì)支撐和提高農(nóng)村電網(wǎng)供電質(zhì)量有重要意義。

用電信息采集系統(tǒng)；低電壓治理；農(nóng)村電網(wǎng)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，農(nóng)村生活水平有了很大的提高，各種各樣的大功率電器陸續(xù)走進(jìn)村民家中，農(nóng)村用電量逐年增加，電網(wǎng)的用電壓力也相應(yīng)增大，低電壓現(xiàn)象日漸顯著，并開(kāi)始制約農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高[1]。在農(nóng)村地區(qū)，低電壓運(yùn)行具有很多危害，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，用戶電壓每降低10%，則照度降低約35%；嚴(yán)重時(shí)會(huì)使如水泵等電動(dòng)機(jī)械停止運(yùn)轉(zhuǎn)或無(wú)法啟動(dòng)：例如電壓降低到額定值的80%時(shí)，變壓器和線路輸送的有功負(fù)荷只有額定容量的64%；更有甚者會(huì)造成電壓崩潰和大面積停電事故。

近年來(lái)，智能電能表的大規(guī)模推廣和普及，用電信息采集系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了客戶用電量的日監(jiān)測(cè)功能，而且實(shí)現(xiàn)了客戶電壓、電流以及功率因數(shù)的在線監(jiān)測(cè)?；谟秒娦畔⒉杉到y(tǒng)的配電網(wǎng)管理方面應(yīng)用逐步深入，通過(guò)用電信息采集系統(tǒng)可以有效開(kāi)展遠(yuǎn)程費(fèi)控、線損分析、低電壓治理、防竊電等工作。為充分發(fā)揮用電信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)支撐作用，配合開(kāi)展農(nóng)村地區(qū)低電壓治理工作，本文從用電信息采集系統(tǒng)低電壓采集策略入手，深入探討農(nóng)村低電壓治理工作的可行措施[2]。

1 用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用情況介紹

用電信息采集系統(tǒng)以智能電能表為依托，通過(guò)信息的智能傳輸和交換系統(tǒng)，已實(shí)現(xiàn)采集主站內(nèi)所有專(zhuān)公變用戶、低壓用戶用電量的日采集功能，不僅有效克服了傳統(tǒng)人工抄表周期長(zhǎng)、抄表誤差率高的缺點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)多項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，為配電網(wǎng)的精益管理提供了重要數(shù)據(jù)支撐。用電信息采集系統(tǒng)硬件基本架構(gòu)如圖1所示。

圖1 用電信息采集系統(tǒng)硬件基本構(gòu)架

其中，智能電能表是由測(cè)量單元、數(shù)據(jù)處理單元、通信單元等組成，擁有電量計(jì)量、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制、信息交互等功能。用電信息采集終端(簡(jiǎn)稱(chēng)終端)是可以實(shí)現(xiàn)電能表數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)雙向傳輸以及轉(zhuǎn)發(fā)或執(zhí)行控制命令的設(shè)備；用電信息采集終端按應(yīng)用場(chǎng)所分為專(zhuān)變采集終端、集中抄表終端(包括集中器、采集器)、分布式能源監(jiān)控終端等類(lèi)型。采集主站是對(duì)電力用戶的用電信息進(jìn)行采集、處理和實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)用電信息的自動(dòng)采集、計(jì)量異常監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、用電分析和管理、相關(guān)信息發(fā)布、分布式能源監(jiān)控、智能用電設(shè)備的信息交互等功能[3]。用電信息采集系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有電力用戶和關(guān)口的全覆蓋，實(shí)現(xiàn)計(jì)量裝置在線監(jiān)測(cè)和用戶負(fù)荷、電量、電壓、電流、功率等重要信息的實(shí)時(shí)采集，及時(shí)、完整、準(zhǔn)確地為有關(guān)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為電網(wǎng)運(yùn)行管理各環(huán)節(jié)的分析、決策提供支撐，為實(shí)現(xiàn)智能雙向互動(dòng)服務(wù)提供信息基礎(chǔ)。

2 基于用電信息采集系統(tǒng)的農(nóng)村低電壓采集策略

2.1 采集原理

電力用戶整體分為專(zhuān)、公變和低壓客戶兩類(lèi)。專(zhuān)、公變的采集原則為：對(duì)全部專(zhuān)、公變總路(專(zhuān)用變壓器結(jié)算計(jì)量點(diǎn)或公用變壓器考核計(jì)量點(diǎn))安裝的采集終端或電能表開(kāi)展電壓、電流、功率3類(lèi)數(shù)據(jù)采集，如圖2所示?？紤]到農(nóng)村地區(qū)低壓用戶電能質(zhì)量的要求相對(duì)單一，為減輕用電信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集壓力，提高用電信息采集系統(tǒng)各類(lèi)數(shù)據(jù)采集成功率，對(duì)農(nóng)村地區(qū)的低壓客戶結(jié)合實(shí)際選擇部分“典型戶”開(kāi)展客戶端電壓數(shù)據(jù)采集。同時(shí)，為確保采集系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，用電信息采集系統(tǒng)需要結(jié)合終端類(lèi)型和通信條件，合理設(shè)置電壓、電流、功率數(shù)據(jù)采集頻度和時(shí)點(diǎn)。具體采集原理為：

(1)對(duì)于本地通信組網(wǎng)采用載波方式的，以臺(tái)區(qū)為單位，選擇10個(gè)以內(nèi)的典型戶(數(shù)量根據(jù)臺(tái)區(qū)規(guī)模、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和系統(tǒng)前置負(fù)載情況確定)，每周實(shí)現(xiàn)1天在負(fù)荷高峰時(shí)段，以1 h為間隔，實(shí)現(xiàn)低壓典型戶電壓數(shù)據(jù)的采集。

(2)對(duì)于本地通信組網(wǎng)采用載波方式的，按照表箱選取典型戶，在集中器中設(shè)置為重點(diǎn)用戶，每日實(shí)現(xiàn)對(duì)典型戶不超過(guò)12個(gè)點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)的采集。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備不滿足重點(diǎn)用戶設(shè)置技術(shù)條件的，每周實(shí)現(xiàn)1天在負(fù)荷高峰時(shí)段，通過(guò)采集系統(tǒng)主站對(duì)典型戶的電能表進(jìn)行電壓瞬時(shí)值透抄，實(shí)現(xiàn)低壓客戶電壓數(shù)據(jù)采集。

(3)對(duì)于本地通信組網(wǎng)采用RS-485方式的，按照表箱抽取典型戶，在集中器中設(shè)置為重點(diǎn)用戶，每日實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)區(qū)典型戶24個(gè)點(diǎn)電壓數(shù)據(jù)的采集。對(duì)于采集失敗的數(shù)據(jù)點(diǎn),按照“就近替代”原則用同一表箱其它客戶電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行替代。

(4)根據(jù)低壓客戶的電壓數(shù)據(jù)分析結(jié)果，區(qū)分出客戶低電壓出現(xiàn)可能性大、中、小的臺(tái)區(qū)，分別選擇100%、10%和1%的臺(tái)區(qū)納入采集。對(duì)納入采集的臺(tái)區(qū)選擇典型戶，每周實(shí)現(xiàn)1天在負(fù)荷高峰時(shí)段的典型戶電壓數(shù)據(jù)采集。

圖2 用電信息采集系統(tǒng)電壓采集流程

2.2 采集策略

對(duì)于專(zhuān)公變用戶，一旦采集到臺(tái)區(qū)總路出現(xiàn)低電壓，即認(rèn)為整個(gè)臺(tái)區(qū)電壓偏低，需要進(jìn)行電壓補(bǔ)償。對(duì)于低壓用戶，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)智能電能表的采集覆蓋情況，結(jié)合公變電壓數(shù)據(jù)，按照“優(yōu)先選擇公變低壓側(cè)總路電壓偏低臺(tái)區(qū)、優(yōu)先選擇臺(tái)區(qū)線路末端客戶、優(yōu)先選擇用電高峰時(shí)段”的三優(yōu)先原則實(shí)現(xiàn)用戶電壓數(shù)據(jù)的采集。同時(shí)，在公變臺(tái)區(qū)總路電壓數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，進(jìn)一步優(yōu)化低壓客戶采集策略：如果公變總路出現(xiàn)低電壓，可以不再重復(fù)采集低壓客戶端電壓數(shù)據(jù)；公變總路電壓合格，需要在低壓客戶側(cè)選擇典型戶作為電壓數(shù)據(jù)采集對(duì)象。每個(gè)臺(tái)區(qū)電壓監(jiān)測(cè)典型戶原則上不超過(guò)20戶，在午高峰(11:00～13:00)或晚高峰(18:00～21:00)時(shí)段，以小時(shí)為頻度設(shè)定采集時(shí)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電壓數(shù)據(jù)采集(要求每日至少有一個(gè)有效采集數(shù)據(jù))。如果現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和信道條件較好，可結(jié)合實(shí)際增加采集頻度，提高低電壓采集的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確度。

3 基于用電信息采集系統(tǒng)的低電壓治理

用電信息采集系統(tǒng)由于自身的智能化、實(shí)用化，在不額外增加人力、物力的情況下，一方面解決了長(zhǎng)期困擾農(nóng)村地區(qū)低電壓治理工作的電壓監(jiān)測(cè)難的問(wèn)題，提供了大量農(nóng)村用戶的電壓數(shù)據(jù)資料，根據(jù)這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，工作人員可以有效地分析出農(nóng)村地區(qū)容易出現(xiàn)低電壓的臺(tái)區(qū)，通過(guò)對(duì)低壓臺(tái)區(qū)進(jìn)行改造升級(jí)和無(wú)功補(bǔ)償，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)低電壓臺(tái)區(qū)內(nèi)所有用戶的低電壓治理。另一方面，用電信息采集系統(tǒng)提高了農(nóng)村地區(qū)電壓監(jiān)測(cè)的及時(shí)性，一旦監(jiān)測(cè)到農(nóng)村客戶大規(guī)模出現(xiàn)低電壓，可以及時(shí)采取措施，避免低電壓現(xiàn)象的進(jìn)一步惡化，有效提升了農(nóng)村地區(qū)供電質(zhì)量。具體措施有以下3個(gè)方面。

(1)依托新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造升級(jí)工程，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)網(wǎng)薄弱地區(qū)的設(shè)備改造。結(jié)合新型城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和扶貧搬遷工程，通過(guò)新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造升級(jí)工程，著力解決偏遠(yuǎn)山區(qū)、貧困地區(qū)普遍存在的電壓不達(dá)標(biāo)、不通動(dòng)力電等問(wèn)題，對(duì)10 kV、400 V供電半徑、線徑進(jìn)行改造，消除低電壓隱患。

(2)加強(qiáng)農(nóng)村地區(qū)供電的維護(hù)管理。根據(jù)用電信息采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的低電壓數(shù)據(jù)，分析低電壓?jiǎn)栴}產(chǎn)生原因，深入研究電網(wǎng)末端配電情況，對(duì)于頻繁出現(xiàn)低電壓現(xiàn)象的用戶進(jìn)行備案，加強(qiáng)供電設(shè)備的維修，對(duì)于落后的、陳舊的設(shè)備要及時(shí)淘汰更新，老化的線路要及時(shí)處理。

(3)對(duì)于那些暫時(shí)不能通過(guò)電網(wǎng)改造和設(shè)備升級(jí)進(jìn)行低電壓治理的線路和用戶，建議在電網(wǎng)全局的角度進(jìn)行電壓補(bǔ)償，在低電壓現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)的地區(qū)建立無(wú)功優(yōu)化系統(tǒng)。一旦監(jiān)測(cè)到臺(tái)區(qū)用戶大規(guī)模出現(xiàn)低電壓，即根據(jù)電壓下降的幅度進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償電容投切操作，具體的投切容量、時(shí)間、頻率需要根據(jù)電壓下降幅度及臺(tái)區(qū)負(fù)荷情況確定。

4 基于用電信息采集系統(tǒng)的低電壓監(jiān)測(cè)和治理典型案例

截至2015年底，河南公司已完成全省低壓用戶電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置工作，其中終端重點(diǎn)用戶參數(shù)設(shè)置52 533戶，主站透抄任務(wù)設(shè)置246 138戶，累計(jì)向設(shè)備(資產(chǎn))運(yùn)維精益管理系統(tǒng)(PMS2.0系統(tǒng))推送專(zhuān)公變用戶電壓曲線等數(shù)據(jù)1.6億條，低壓用戶電壓數(shù)據(jù)3 274.6萬(wàn)條。目前，河南公司低壓用戶電壓數(shù)據(jù)采集成功率已達(dá)到80%以上。

2015年，國(guó)網(wǎng)河南省電力公司在漯河供電公司試點(diǎn)開(kāi)展了基于用電信息采集系統(tǒng)的低電壓用戶監(jiān)測(cè)和治理工作。漯河公司根據(jù)用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)情況，于2015年初，在所轄農(nóng)村區(qū)域內(nèi)選擇部分容易出現(xiàn)低電壓的典型臺(tái)區(qū)，開(kāi)展低電壓監(jiān)測(cè)和治理工作。通過(guò)在采集系統(tǒng)中對(duì)典型臺(tái)區(qū)用戶進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，完成了采集終端運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)完整性測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了典型臺(tái)區(qū)內(nèi)所有用戶電壓曲線的實(shí)時(shí)召測(cè)和查詢功能。同時(shí)，為進(jìn)一步提升典型臺(tái)區(qū)內(nèi)采集數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，優(yōu)化農(nóng)村地區(qū)低電壓采集策略，改變以往對(duì)每個(gè)臺(tái)區(qū)只采集5～10個(gè)重點(diǎn)用戶作為低電壓監(jiān)測(cè)和治理的數(shù)據(jù)采集原則，實(shí)現(xiàn)了典型臺(tái)區(qū)內(nèi)所有用戶的電壓采集和監(jiān)測(cè)。對(duì)于專(zhuān)公變用戶，除部分老舊終端每日采集24點(diǎn)或48點(diǎn)電壓曲線、電流曲線、功率曲線外，其余終端均要求每日實(shí)現(xiàn)96點(diǎn)電壓曲線、電流曲線、功率曲線的采集。對(duì)部分老舊終端，除每日采集24點(diǎn)或48點(diǎn)電壓曲線、電流曲線、功率曲線外，要求每周實(shí)現(xiàn)一天在晚高峰(18:00～21:00)時(shí)段，通過(guò)采集主站以小時(shí)為頻度設(shè)定采集時(shí)間對(duì)電能表進(jìn)行電壓瞬時(shí)值透抄。為確保硬件設(shè)施滿足低電壓采集軟件升級(jí)需要，漯河公司又對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行采集設(shè)備進(jìn)行改造，共計(jì)更換、升級(jí)低壓集中器559臺(tái)、排查治理臺(tái)區(qū)500個(gè)、現(xiàn)場(chǎng)更換和調(diào)試居民用戶1萬(wàn)余戶。

為驗(yàn)證采集系統(tǒng)低電壓數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免由于采集數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確造成無(wú)功補(bǔ)償電容誤投切，漯河公司工作人員隨機(jī)赴部分供電所進(jìn)行實(shí)地核查，根據(jù)采集系統(tǒng)后臺(tái)實(shí)時(shí)提取的低電壓用戶清單，現(xiàn)場(chǎng)找到低電壓用戶，通過(guò)手機(jī)在主站實(shí)時(shí)召測(cè)該用戶電壓，并與用戶表計(jì)內(nèi)顯示電壓和用萬(wàn)用表實(shí)時(shí)測(cè)量的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)無(wú)誤后，再將低電壓清單發(fā)配電管理部門(mén)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償電容投切等一系列低電壓治理。通過(guò)比對(duì)驗(yàn)證表明，漯河公司采集系統(tǒng)低電壓數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性已達(dá)到90%以上，有效地支撐了農(nóng)村地區(qū)低電壓治理工作[4]。截至2015年9月份，漯河公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)所轄區(qū)域內(nèi)35萬(wàn)用戶的低電壓實(shí)時(shí)采集和監(jiān)測(cè)，累計(jì)發(fā)現(xiàn)低電壓臺(tái)區(qū)600余個(gè)，低電壓用戶4.5萬(wàn)戶,并及時(shí)將相關(guān)低電壓用戶數(shù)據(jù)向運(yùn)維檢修部和客戶服務(wù)中心推送。配網(wǎng)運(yùn)行管理部門(mén)接收后，能夠通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償電容投切實(shí)現(xiàn)線路升壓的，按照就地進(jìn)行補(bǔ)償?shù)脑瓌t開(kāi)展低電壓治理；不能及時(shí)有效進(jìn)行升壓處理的，轉(zhuǎn)入農(nóng)網(wǎng)次年改造計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)了用電信息采集系統(tǒng)電壓監(jiān)控與電網(wǎng)實(shí)用化的聯(lián)動(dòng)，為低電壓治理工作的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

用電信息采集系統(tǒng)是目前電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的輔助監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)新型城鎮(zhèn)化的建設(shè)要求以及十三五農(nóng)網(wǎng)改造規(guī)劃，農(nóng)村低電壓治理工作勢(shì)在必行。結(jié)合用電信息采集系統(tǒng)和農(nóng)網(wǎng)升級(jí)改造、無(wú)功補(bǔ)償?shù)?，?duì)治理農(nóng)村地區(qū)的低電壓現(xiàn)象具有重要意義。

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(本文編輯：嚴(yán) 加)

Acquisition Strategy and Control Measures for Low Voltage in Rural Areas Based on Power Consumption Information Acquisition System

HUA Jun

(Department of Marketing, State Grid Henan Electric Power Company, Zhengzhou 450000, China)

This paper discusses the acquisition strategy and control measures for low voltage in rural areas based on the power consumption data acquire system. The results show that the low voltage control in rural areas based on the power consumption data acquire system can provide significant support for improving the rural power supply quality.

power consumption information acquisition system; low voltage control

10.11973/dlyny201605008

華 雋(1983)，男，助理工程師，主要研究方向?yàn)橛秒娦畔⒉杉到y(tǒng)建設(shè)、運(yùn)維及應(yīng)用。

TP274

A

2095-1256(2016)05-0567-04

2016-07-15