國(guó)網(wǎng)張家界供電公司 吳邦飛

提高電能質(zhì)量，降低電能損耗是電網(wǎng)企業(yè)的一項(xiàng)長(zhǎng)期生產(chǎn)管理的重要任務(wù)，隨著電力體制改革的逐步深化，“減稅降費(fèi)”力度進(jìn)一步加大，電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營(yíng)壓力逐步增大，如何降低臺(tái)區(qū)線(xiàn)損率，減少電能損失，提升企業(yè)效益是一個(gè)亟須研究的課題。當(dāng)前，電網(wǎng)企業(yè)基層單位在臺(tái)區(qū)線(xiàn)損治理方面面臨長(zhǎng)期疑難高損臺(tái)區(qū)難治理，電量損失嚴(yán)重；缺少有效的低壓臺(tái)區(qū)理論線(xiàn)損計(jì)算方法和分析模型指導(dǎo)精準(zhǔn)分析；現(xiàn)有線(xiàn)損分析方法主要對(duì)整臺(tái)區(qū)線(xiàn)損進(jìn)行分析，缺失分相、分支進(jìn)行分析；對(duì)高損臺(tái)區(qū)的改造的經(jīng)濟(jì)效益情況缺乏有效的評(píng)估手段，無(wú)法做到精準(zhǔn)投資改造等問(wèn)題。

1 影響低壓臺(tái)區(qū)線(xiàn)損因素分析

1.1 技術(shù)因素

一是電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)方面。主要影響因素為末端壓降、容載比、供電半徑等。其中，電壓層級(jí)主要為定性影響，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電壓序列達(dá)標(biāo)情況及非標(biāo)準(zhǔn)壓使用情況，查找對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的影響；容載比結(jié)合電網(wǎng)負(fù)荷增長(zhǎng)速度，核查是否合理；供電半徑根據(jù)供電半徑限值，對(duì)超標(biāo)線(xiàn)路占比查看線(xiàn)路半徑合理性[1]。

二是電網(wǎng)設(shè)備選型方面。主要影響因素為配電線(xiàn)路、變壓器等設(shè)備選型情況。其中，輸送距離、配電線(xiàn)路供電半徑及導(dǎo)線(xiàn)截面等維度影響配電線(xiàn)路損耗；空負(fù)載損耗、短路阻抗設(shè)計(jì)值及容量方面對(duì)變壓器型式、臺(tái)數(shù)、容量影響網(wǎng)絡(luò)損耗。

三是電網(wǎng)運(yùn)行方面。主要影響因素為電網(wǎng)負(fù)荷、三相不平衡度、功率因數(shù)等方面。負(fù)載區(qū)間運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)對(duì)臺(tái)區(qū)線(xiàn)路負(fù)載率合理性選取的影響；三相負(fù)荷不平衡度對(duì)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響；無(wú)功補(bǔ)償裝置投切是否合理直接影響著損耗的高低。

1.2 管理因素

一是線(xiàn)損管理機(jī)制方面。線(xiàn)損管理工作要求、職責(zé)分工、管理流程、溝通機(jī)制、嚴(yán)禁事項(xiàng)等內(nèi)容直接關(guān)系著線(xiàn)損的全鏈條、全過(guò)程、全環(huán)節(jié)管理，線(xiàn)損管理的好壞根本在于有無(wú)合理、健全、完善的線(xiàn)損管理機(jī)制。

二是基礎(chǔ)檔案管理方面。線(xiàn)路圖形端是否與現(xiàn)場(chǎng)一致、線(xiàn)變關(guān)系是否正確、模型配置是否合理、流程是否滯后、基本參數(shù)是否正確等實(shí)時(shí)影響著配電線(xiàn)路的日線(xiàn)損。

三是計(jì)量采集管理方面。計(jì)量裝置錯(cuò)抄、漏抄、串抄、信號(hào)無(wú)法正常傳輸、偏遠(yuǎn)地區(qū)信號(hào)差、時(shí)鐘超差、計(jì)量精度差錯(cuò)等，均為引起關(guān)口、用戶(hù)、臺(tái)變等電量計(jì)算異常，進(jìn)而影響線(xiàn)路線(xiàn)損率。

四是用戶(hù)竊電方面。客戶(hù)以逃避繳納電費(fèi)為目的，對(duì)計(jì)量裝置進(jìn)行人為干預(yù)、私自接線(xiàn)等違法操作，導(dǎo)致竊電客戶(hù)電量少記，線(xiàn)損電量突增。

五是考核激勵(lì)方面。獎(jiǎng)懲考核機(jī)制力度不大、考核不及時(shí)，考核只進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)不采取懲罰措施、考核范圍不足、考核指標(biāo)設(shè)置不合理等均為影響線(xiàn)損的完成。

1.3 降低線(xiàn)損的技術(shù)措施

采用技術(shù)措施進(jìn)行線(xiàn)損的控制是線(xiàn)損管理的重要組成部分，電網(wǎng)企業(yè)對(duì)這項(xiàng)工作較為重視，擬采取的主要技術(shù)降損措施主要有以下幾點(diǎn)。

1.3.1 對(duì)臺(tái)區(qū)內(nèi)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理調(diào)整

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題將會(huì)對(duì)電網(wǎng)線(xiàn)損造成極大的影響，其主要影響電網(wǎng)線(xiàn)損的方式是由于臺(tái)區(qū)配電站所規(guī)劃位置，而造成的供電半徑過(guò)大而引起的線(xiàn)路損耗過(guò)大問(wèn)題，面對(duì)這樣的情況，首要的降損措施就是要合理的規(guī)劃供電站位置，有效地縮短供電半徑以減少輸電線(xiàn)路過(guò)長(zhǎng)造成的線(xiàn)損增加[2]。

1.3.2 合理地對(duì)線(xiàn)路中的運(yùn)行電壓進(jìn)行調(diào)整

為了降低線(xiàn)路線(xiàn)損而進(jìn)行的電壓調(diào)整是利用調(diào)相機(jī)手段對(duì)運(yùn)行電壓進(jìn)行調(diào)整，其中控制電壓與線(xiàn)路線(xiàn)損之間的互相關(guān)系如下式：

上式中，ΔP%為有功功率的損失率，a 代表著提高電壓的百分比，從式子計(jì)算過(guò)程中可以看出，若a 值增加則會(huì)造成P 值的減小，那么也就意味著在合理的范圍內(nèi)提高線(xiàn)路內(nèi)電壓能夠促進(jìn)線(xiàn)損的降低，同時(shí)電壓增高也能提高線(xiàn)路輸電的能力，利于配電網(wǎng)供電半徑的擴(kuò)大。

1.3.3 配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償

對(duì)電網(wǎng)而言，變壓器本身的存在就是一個(gè)較大的負(fù)載，在變壓器運(yùn)行中既會(huì)產(chǎn)生有功功率，也會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率。在線(xiàn)損的計(jì)算過(guò)程中，有功功率所消耗的電量形成對(duì)應(yīng)的功能，而無(wú)功功率因?yàn)槠洳划a(chǎn)生做功，就會(huì)造成線(xiàn)路內(nèi)對(duì)應(yīng)的有功損耗，同時(shí)這樣的損耗也會(huì)極大地影響電能的質(zhì)量，故而電網(wǎng)在其運(yùn)營(yíng)過(guò)程中一般會(huì)對(duì)變壓器進(jìn)行對(duì)應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償以減少這部分線(xiàn)損，包括：低壓集中補(bǔ)償、變電站集中補(bǔ)償和用戶(hù)端隨機(jī)補(bǔ)償。

2 基于多維數(shù)據(jù)特征的高損臺(tái)區(qū)改造線(xiàn)損預(yù)測(cè)效益評(píng)估模型研究

2.1 多維數(shù)據(jù)特征指標(biāo)

多維數(shù)據(jù)有多種，電氣特征數(shù)據(jù)如電壓、電流、功率，臺(tái)區(qū)基礎(chǔ)特征數(shù)據(jù)如線(xiàn)路長(zhǎng)度、線(xiàn)路型號(hào)、供電半徑、變壓器容量、供電量、售電量、用戶(hù)負(fù)荷性質(zhì)等?？紤]這些特征數(shù)據(jù)指標(biāo)對(duì)線(xiàn)損影響的大小、獲取的難易程度，選取功率因數(shù)、負(fù)載率和線(xiàn)路長(zhǎng)度等作為臺(tái)區(qū)的電氣特征指標(biāo)，構(gòu)建了12個(gè)原始多維數(shù)據(jù)特征指標(biāo)：首末端壓降、上網(wǎng)電量占比、末端電量占比，負(fù)載率、功率因數(shù)、負(fù)荷形狀系數(shù)、三相不平衡度、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、供電半徑、臺(tái)區(qū)總用戶(hù)數(shù)、供電量和售電量。

2.2 線(xiàn)損預(yù)測(cè)模型設(shè)計(jì)思路

線(xiàn)損預(yù)測(cè)模模型設(shè)計(jì)主要依據(jù)電網(wǎng)公司現(xiàn)有線(xiàn)損管控系統(tǒng)功能上數(shù)據(jù)深入挖掘和擴(kuò)展，通過(guò)對(duì)用電采集的電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析與計(jì)算后，計(jì)算出各個(gè)臺(tái)區(qū)的線(xiàn)損損耗。服務(wù)端應(yīng)用程序?qū)⒉捎媚壳爸髁鞯腏AVA 技術(shù)，SQL Server 據(jù)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)采用現(xiàn)有的電力光纖網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)進(jìn)行搭建數(shù)據(jù)共享的橋梁。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)采用在B/S三層架構(gòu)基礎(chǔ)上擴(kuò)展的多層B/S 結(jié)構(gòu)，基于J2EE開(kāi)發(fā)技術(shù)架構(gòu)，使用Eclipse 等工具進(jìn)行開(kāi)發(fā)，考慮到不同業(yè)務(wù)對(duì)不同技術(shù)架構(gòu)的適用性，在系統(tǒng)框架中兼容多層服務(wù)架構(gòu)與B/S 和C/S 混合架構(gòu)，同時(shí)系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，依照界面、業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)、接口分離的系統(tǒng)內(nèi)部松耦合原則，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為界面層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層和接口層。

各個(gè)不同的功能層次負(fù)責(zé)處理相應(yīng)的系統(tǒng)功能，各自完成整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的各層次功能，最后實(shí)現(xiàn)供電臺(tái)區(qū)線(xiàn)損預(yù)測(cè)。通過(guò)理論探索與實(shí)證研究、系統(tǒng)分析與管理創(chuàng)新相結(jié)合的研究思路，對(duì)公司在線(xiàn)損管控方面有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義和可操作性，有利于持續(xù)提高供電企業(yè)管理水平，改善企業(yè)經(jīng)營(yíng)效益，提高服務(wù)水平，完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高供電能力。

2.3 線(xiàn)損預(yù)測(cè)模型功能需求分析

本文中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊與電氣數(shù)據(jù)模塊數(shù)據(jù)可以從電網(wǎng)公司現(xiàn)有的“一臺(tái)區(qū)一指標(biāo)”營(yíng)銷(xiāo)管理系統(tǒng)和用電采集系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取，完成數(shù)據(jù)的調(diào)用，手動(dòng)導(dǎo)入同步到線(xiàn)損預(yù)測(cè)模型系統(tǒng)中；線(xiàn)損預(yù)測(cè)模型系統(tǒng)中新增的信息將由本系統(tǒng)的維護(hù)人員在系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)即可完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)操作，主要調(diào)用的數(shù)據(jù)如下所示。

一是關(guān)于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)部分：本模塊的信息將引用“一臺(tái)區(qū)一指標(biāo)”營(yíng)銷(xiāo)管理系統(tǒng)和用電采集系統(tǒng)中的部分組織架構(gòu)與臺(tái)區(qū)基礎(chǔ)信息。包含數(shù)據(jù)日期，市，縣，所，首末端壓降、上網(wǎng)電量占比、末端電量占比，負(fù)載率、功率因數(shù)、負(fù)荷形狀系數(shù)、三相不平衡度、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、供電半徑、臺(tái)區(qū)總用戶(hù)數(shù)、供電量和售電量。

二是關(guān)于臺(tái)區(qū)合格區(qū)間數(shù)據(jù)部分：線(xiàn)損預(yù)測(cè)模型系統(tǒng)的電氣信息數(shù)據(jù)將引用用電采集系統(tǒng)中的曲線(xiàn)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)信息。包含數(shù)據(jù)日期，供電單位，縣級(jí)單位，供電所，臺(tái)區(qū)，臺(tái)區(qū)編碼，臺(tái)區(qū)標(biāo)識(shí)，臺(tái)區(qū)類(lèi)別，臺(tái)區(qū)責(zé)任人，供電量，售電量，線(xiàn)損電量，線(xiàn)損，理論線(xiàn)損率，數(shù)據(jù)情況，影響線(xiàn)損最大因子。

2.4 線(xiàn)損預(yù)測(cè)模型功能模塊設(shè)計(jì)

線(xiàn)損預(yù)測(cè)模型軟件由1個(gè)主模塊和4個(gè)子模塊組成。主模塊完成軟件執(zhí)行的選擇控制功能；子模塊從主模塊調(diào)用。每個(gè)子模塊完成1個(gè)特定執(zhí)行功能。4個(gè)子模塊分別為：數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊、計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊。模型主程序流程圖如圖1所示。

圖1 模型主程序流程圖

2.4.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊

數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能是指，系統(tǒng)須針對(duì)面向非介入式負(fù)荷辨識(shí)的特征分析中所需的所有數(shù)據(jù)，提供在線(xiàn)和快速導(dǎo)入服務(wù)，將數(shù)據(jù)統(tǒng)一地導(dǎo)入到本系統(tǒng)中，作為數(shù)據(jù)在線(xiàn)分析的支持。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能以EXCEL 表格文件的組織形式導(dǎo)入，系統(tǒng)需要支持對(duì)本地EXCEL 文件的上傳、內(nèi)容格式檢查及識(shí)別，并將其保存到本系統(tǒng)中。

2.4.2 數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊

由于本系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)基于Access 來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此查詢(xún)模塊必須支持以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)作為元數(shù)據(jù)方案。此外，查詢(xún)模塊需要根據(jù)元數(shù)據(jù)信息，正確地規(guī)劃和執(zhí)行查詢(xún)?nèi)蝿?wù)，并能實(shí)現(xiàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的正確聚合和返回。

2.4.3 計(jì)算模塊

通過(guò)對(duì)導(dǎo)入的臺(tái)區(qū)電氣數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，探索臺(tái)區(qū)電氣特征指標(biāo)分布及與線(xiàn)損率的關(guān)聯(lián)關(guān)系確立模型輸入。運(yùn)用基于LightGBM 技術(shù)的臺(tái)區(qū)線(xiàn)損率計(jì)算方法，揭示電氣特征指標(biāo)和模型參數(shù)選取對(duì)臺(tái)區(qū)線(xiàn)損率計(jì)算精度造成的影響，從而構(gòu)建線(xiàn)損合理區(qū)間計(jì)算模型。

2.4.4 數(shù)據(jù)庫(kù)模塊

Access2010數(shù)據(jù)庫(kù)是Microsoft Office2010系列應(yīng)用軟件中一個(gè)重要的組成部分，相對(duì)于其他的應(yīng)用軟件，Access2010界面友好、操作相對(duì)簡(jiǎn)單、功能較全面，系統(tǒng)提供了大量的工具和向?qū)А?/p>

3 典型案例對(duì)比分析

本文以某市10個(gè)高損臺(tái)區(qū)在降損措施實(shí)施前后的線(xiàn)損率數(shù)據(jù)進(jìn)行理論計(jì)算，首先導(dǎo)入（寫(xiě)入）臺(tái)區(qū)實(shí)際參數(shù)信息，通過(guò)模型計(jì)算得出臺(tái)區(qū)線(xiàn)損，再通過(guò)修改特定參數(shù)信息（如改造某分支線(xiàn)路線(xiàn)徑、長(zhǎng)度），在現(xiàn)有管理?xiàng)l件不改變，測(cè)算改造后的臺(tái)區(qū)線(xiàn)損率，再根據(jù)高損臺(tái)區(qū)改造實(shí)施后線(xiàn)損結(jié)果與測(cè)算值比較，進(jìn)而驗(yàn)證臺(tái)區(qū)線(xiàn)損測(cè)算模型精準(zhǔn)性，不斷試驗(yàn)修完善測(cè)算模型，并提供了對(duì)應(yīng)的降損方案。

3.1 降低三相不平衡度情況

降低三相不平衡度對(duì)比線(xiàn)損變化情況。以臺(tái)區(qū)1300343831為例，2022年3月12日的線(xiàn)損率為14.04%，而理論線(xiàn)損率應(yīng)為4.2%，該臺(tái)區(qū)的三相不平衡度為71.3%，通過(guò)減少10%的三相不平衡度，則模型計(jì)算的理論線(xiàn)損率為3.36%，在原模型計(jì)算線(xiàn)損率基礎(chǔ)上降低了0.84%，同樣方法對(duì)其余9個(gè)臺(tái)區(qū)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 降低三相不平衡度對(duì)線(xiàn)損的影響

3.2 改變首末端壓降情況

改變首末端壓降對(duì)比線(xiàn)損變化情況。以臺(tái)區(qū)1300350525為例，其2022年3月5日的實(shí)測(cè)線(xiàn)損率為8.92%，理論線(xiàn)損率應(yīng)為4.4%，臺(tái)區(qū)的首末端壓降為6.61V，降低4V 的首末端壓降后，模型計(jì)算的理論線(xiàn)損率為3.63%，在模型計(jì)算線(xiàn)損率基礎(chǔ)上降低了0.77%，其余9個(gè)臺(tái)區(qū)線(xiàn)損率均不同程度降低，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 改變首末端壓降對(duì)線(xiàn)損的影響

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)某市低壓電臺(tái)區(qū)進(jìn)行了相關(guān)研究，建立了基于多維數(shù)據(jù)特征的高損臺(tái)區(qū)改造線(xiàn)損預(yù)測(cè)效益評(píng)估模型，通過(guò)運(yùn)用線(xiàn)損模型預(yù)測(cè)，指導(dǎo)電網(wǎng)基層單位根據(jù)多損電量、理論線(xiàn)損、改造投入、經(jīng)濟(jì)效益等因素綜合評(píng)估開(kāi)展臺(tái)區(qū)降損改造，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)改造，精準(zhǔn)降損，提高投資效益的精益化管理目標(biāo)，為電網(wǎng)企業(yè)降損增效，提質(zhì)增效提供有力保障。