一种公变台区低压线损分析系统及使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种公变台区低压线损分析系统，包括核心处理模块、站表信息寻址装置和分布式设置的数据采集模块，它通过采集用电客户端的基础数据并自动更新公变台区站表的网络结构，根据所处台区理论线损模型，快速形成实际线损分析报告，并智能提供改进意见和建议，生成具体解决方案。本发明的有益效果不仅表现在能自动快速计算台区理论线损率，同时还能自动更新公变台区站表的网络结构，并根据各种因素对理论线损率的影响，提出改进方案，克服了低压台区资料匮乏理论线损计算困难的缺点，值得广泛推广与使用。
【专利说明】一种公变台区低压线损分析系统及使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电网运行管理检修设备及【技术领域】，尤其涉及一种公变台区低压线损分析系统及使用方法。
【背景技术】
[0002]电能从发电厂传输到客户需求侧需要经过很多输、变、配等电气元件，在电能的输送和分配过程中，由于电气元件电阻和电抗的存在，电流流过电气元件时就有一定的能量损耗产生，这种能量损耗通常用功率损耗和电能损耗两种形式表示。功率损耗是瞬时值，电能损耗是功率损耗在一定时间上的综合结果，称之为线损。
[0003]在低压配电网中，公变供电模式主要有以下两大特点:一是线路、变压器、用户终端等供配电部件均由供电公司负责安装，并终生维护、管理；二是线损损失完全由供电公司承担，所以，线损率与公司的运营效益息息相关，已经成为衡量和考核供电企业生产技术和经营管理水平的一项重要综合指标。
[0004]传统的台区低压线损率由各供电单位确定系数后分台区下达，系数的确定虽然参考了线路负荷、用户表计的实际情况、历史线损、理论线损和上级下达的线损考核指标等多种因素，但是这种方式存在控制的滞后性，并不能实时反映并分析当前线损情况，也不利于根据线损情况确定最佳改善方案。
[0005]申请号:200910303895.5的中国专利公开了一种配电网线损分析系统，虽然能够获取基础线损资料，并进行数据处理后得出线损信息，但是一方面该分析系统无法自动更新网络站表信息，不利于线路异常时对故障点的快速定位，另一方面，数据分析后无法即时给出有效具体的改进方案。
【发明内容】
[0006]本发明目的在于解决上述技术问题，提供一种公变台区低压线损分析系统，通过采集用电客户端的基础数据并自动更新公变台区站表的网络结构，根据所处台区理论线损模型，快速形成实际线损分析报告，并智能提供改进意见和建议，生成具体解决方案。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种公变台区低压线损分析系统，包括核心处理模块、站表信息寻址装置和分布式设置的数据采集模块，所述数据采集模块通过数据传输模块信号连接核心处理模块，所述站表信息寻址装置无线连接所述核心处理模块。
[0008]所述数据采集模块为设置于变压器站和/或用户端的电能监测表。
[0009]所述站表信息寻址装置包括利用双向传输线顺次连接的载波信号收发器、数据寄存器和数据编码器。
[0010]所述核心处理模块包括外设装置和带有载波信号收发器的终端机。
[0011]所述数据传输模块为有线光缆或者无线通讯平台。
[0012]一种公变台区低压线损分析系统的使用方法，包括如下步骤: 1)在各台区供电所安装所述公变台区低压线损分析系统，按照系统接线图要求调取出所述终端机中台区线路实际主接线图，并生成实时的站表；
2)在主接线图的基础上，研究各地域的典型台区配电接线图、负荷大小、性质及特点、用电量随时间及季节变化规律等，建立基于多种计算方法的理论线损模型，并同步存储在所述终端机内；
3)通过所述数据采集模块实现低压变压器和/或用户端的数据采集，经数据传输模块上传至核心处理模块形成记录报表，并将连续数据绘成数据曲线，实时显示；
4)根据采集数据，在台区已有的供电数据基础上，做出分析与评价，并通过对比计算，得出线损模型所需的输入数据；
5)将输入数据带入线损模型进行计算，并综合分析三相负荷不平衡的各种情形，比较理论线损与实际线损，得出线损参数即线损率；
6)对比影响线损率较大的参数，找出参数所在节点，实时更新终端机站表信息并通过站表信息寻址装置对节点进行寻址定位；
7)将各种参数以及计算得出的线损参数生成报表，并根据参数搜索出数据库内最合适的调整方案，分析误差原因并形成评估报告。
[0013]本系统可以通过采集用电客户端的基础数据并根据所处台区理论线损模型，形成控制台区线损率的正常及异常报表，报表可以给出导致线损率异常的主要因素。
[0014]本系统的有益效果不仅表现在能自动快速计算台区理论线损率，同时还能自动更新公变台区站表的网络结构，并根据各种因素对理论线损率的影响，提出改进方案，克服了低压台区资料匮乏理论线损计算困难的缺点，值得广泛推广与使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明系统结构示意图。
[0016]图2是本发明使用方法流程图。
【具体实施方式】
[0017]一种公变台区低压线损分析系统，包括核心处理模块、站表信息寻址装置和分布式设置的数据采集模块，数据采集模块通过有线光缆或者无线通讯平台连接核心处理模块，站表信息寻址装置无线连接所述核心处理模块。
[0018]数据采集模块为设置于变压器站和/或用户端的电能监测表，可以采集电压值、电流值、功率值、功率因数、电量值、谐波、停电次数、无功补偿等参数。
[0019]站表信息寻址装置包括利用双向传输线顺次连接的载波信号收发器、数据寄存器和数据编码器，核心处理模块包括外设装置和带有载波信号收发器的终端机。
[0020]一种公变台区低压线损分析系统，其实现方法包括如下步骤:
I)在各台区供电所安装所述公变台区低压线损分析系统，按照系统接线图要求调取出所述终端机中台区线路实际主接线图，并生成实时的站表；
主接线图，主要包括以下参数:
主干线及下户线导线型号，如LGJ-50或NLV-16等；电杆间线路长度，如50 X 4，意思是档距为50米，四线制；表箱箱号(用户电表所在表箱编号);表箱相别，如A、AB、ABC等；从电杆到表箱之间的线路长度，如25X4，意思是长度25米，四线制；
站表部分，主要包括以下参数:
编号；台区名称(如某某村或某某小区)；变压器考核总表始码；变压器考核总表止码；互感器倍率；全月变损电量；
所有数据均存储在终端机的数据存储器，并通过Pervasive系列的SQL数据库管理，数据库一方面将导入数据处理为可查询报表，一方面配合map GIS的绘图软件模型实施数据导入，即可实现主接线图的快速绘制。
[0021]2)在主接线图的基础上，研究各地域的典型台区配电接线图、负荷大小、性质及特点、用电量随时间及季节变化规律等，建立基于多种计算方法的理论线损模型，并同步存储在所述终端机内；
其中，配电接线图包括网络结构、线长、线径及供电相数；
理论线损模型的建立是本线损分析系统的核心，它针对可能取得的各种参数，分别调取不同模型进行线损率的综合计算；
线损模型的实现软件应用的是MATLAB模型仿真软件，模型计算方法主要有以下几种:第一种是以采样电流为模型参变量，计算采样电流的平均值和均方根值，利用两者的等效关系进行线损计算，它将电流负荷曲线等效为直线，从而克服电流表采样数据瞬时性、准确级别低的缺点。这种模型主要适用于计算台区电流支线复杂的情况，根据主线及支线电流，按照‘竹节式’规律递减的特点，假设以下条件，一是所有规格的支线长度相同，下户线条数相等，负荷平均分布，下户线在支线上分布相同；二是所有的电气节点电压相等；三是所有下户线长度相等、负荷相同；四是支线在主线上呈均匀分布，这是一种较新型的线损计算模型；
第二种是电压损失模型，利用功率损失率与电压损失率的比值对低压配电网理论线损进行粗略计算，根据定损公式可以推导出功率损耗率与电压损耗率之比为COS2CK1,其中，Φ为采样电网的为功率因数角，由于此模型计算过程简单，计算需要的数据少，所以可设置为在参数采集较少，需要快速响应的情况下调用，但其计算结果误差偏大，只适用于估算；第三种模型是将线路电阻损耗和变压器铜损损耗用假设的固定等值电阻损耗来代替，它需要收集的信息少，并且与电网结构无关。由于农村台区具有相近的用电性质，对于具有无功功率补偿容量较小现状的农村电网，采用单一的等效模型可以使计算较为方便，但对于城市台区，负荷之间用电性质差别较大，等效模型还需要按电网的原始等值电阻和假设的既定运行方式进行多次潮流计算，并配合从线路首端计量装置采集的有功、无功和电压读数计算出线损电量。潮流计算也是可以使用MATLAB的计算机仿真曲线，调取平衡机曲线、负荷曲线和出力曲线进行，并由多次结算结果构成统计分析的实验报表；
除了以上方法外，还可以根据当前台区的实际情况制作计算模型，例如引入遗传算法或人工神经网络算法建立智能模型，这是一种模糊控制方法。在系统经过反复试验后确定最适合当前台区的离散论域，以实现适合自身变化的最优控制。
[0022]3)通过所述数据采集模块实现低压变压器和/或用户端的数据采集，经数据传输模块上传至核心处理模块形成记录报表，并将连续数据绘成数据曲线，实时显示；
数据采集端可以通过有线或无线形式，将采集信息汇集到系统终端计算机。采集信息包括输出电压值、电流值、功率值、功率因数、电量值、谐波、停电次数、无功补偿等； 在进行台区的理论线损计算时，收集原始数据的工作量很大。因此线损计算不但选用合适的计算模型，保证计算结果的准确性，还要考虑准确采集并计算运行数据资料和电气设备参数资料；
以某台区变电站一天的采集情况为例:采集与计算的运行数据资料包括:变电站、线路、计量装置等O?24小时内正点运行时输入、输出的功率、电流、电压、功率因数以及全天供电量的记录；利用选取代表日内记录的正点负荷，假定一小时内负荷固定，所绘制日负荷曲线；计算得出的时段配电变压器二次总表的抄见电量以及变电站关口表的总电量；计算得出的时段内各相关运行元气件的实际运行小时数等；
电气设备参数资料主要包括运行电网所使用导线的规格型号和导线长度以及电网中配电变压器、电抗器、电容器等配电设备的额定数据和铭牌资料等。
[0023]4)根据采集数据，在台区已有的供电数据基础上，做出分析与评价，并通过对比计算，得出线损模型所需的输入数据；
线损模型的输入数据主要是指低压线损波动的各类因素，它不仅包括多种固有数据，比如导线电阻、变压器型号等，还包括运行电压、运行电流、功率因数等。前者可以通过调用终端机数据库查找相应的原始铭牌参数，后者则需要进行加权、取平均、三角变换等等方法计算，计算通过MATLAB的函数处理模型来实现；
选取时间段记录各用户有功电表的读数，求取台区内划分的计算线段的供电量，计算线路等值电阻；在对台区已有的供电数据做出分析与评价的基础上，选取有代表性的线路及有代表性的时间段测量日负荷变化曲线，以求取平均电流、负荷曲线特征系数等。
[0024]5)将输入数据带入线损模型进行计算，并综合分析三相负荷不平衡的各种情形，比较理论线损与实际线损，得出线损参数即线损率；
理论线损模型的计算针对的是单一参变量，必须经过综合分析，尤其是考虑三相负荷不平衡的情形，当台区的低压电网处于三相负荷不平衡状态时，不平衡电流就会在相间产生，不平衡电流的产生不但增加相线上的损耗，也引起了中性线上的损耗，从而增加总线损，如果三相负荷平衡，那么矢量和为零，不存在中性线损；
假设某三相四线制线路总负荷电流为31，三相电流不平衡，一相为21，另两相分别为
0.51，则中性线电流为1.51，功率损耗与三相平衡时相比，损耗增加了 1.25倍，由此可见三相不平衡会使线损明显增加，假设全部负荷由一相供电，功率损耗比完全平衡时增加了 5倍，所以调整三相负荷平衡应当成为线损模型计算之外的首选降损措施。
[0025]6)对比影响线损率较大的参数，找出参数所在节点，实时更新终端机站表信息并通过站表信息寻址装置对节点进行寻址定位；
终端机找到故障参数所在节点后，一方面，将该节点信息实时更新显示在主接线图和站表信息中，另一方面将节点地址信息打包，并经所连的载波信号收发器发送至站表信息寻址系统，节点地址信息进入数据寄存器，并经数据编码器进行解码从而找出故障节点的电能监测表位置，并在电能监测表端报警提示，便于检测人员迅速定位。
[0026]7)将各种参数以及计算得出的线损参数生成报表，并根据参数搜索出数据库内最合适的调整方案，分析误差原因并形成评估报告；
以某村2013年3月供售电量为例，表计损失为每日5千瓦时，导线损耗为每日102千瓦时，所统计线损率为14.01% ； 经过4月份系统引入后的初步检测，发现该村存在三相负荷严重不平衡、负荷分布不均、调配变位置集中、主线尺寸过小等问题，系统可以根据这些问题生成以下对比方案:方案一投资较小，仅进行优化负荷接线后，即对47个表箱的相别进行调整，理论线损率通过计算将下降到8.42% ;方案二为调整表箱相别及配变位置，即更换变压器的杆位变化，线损率会下降到6.74%，与方案一相比，虽产生更好效果，但投资较大；方案三在方案二的基础上将原本导线由35平方更换为70平方后，此时计算线损率会下降到3.71%，经过比较，系统会推荐第三种方案，供电公司依推荐方案进行改造后，4月份该村台区实际完成线损率为
3.86%，效益明显。
[0027]对于本发明系统在实际中的应用效果，可以通过以下数据进行显示:
以河南省A县供电公司为例，全县公变台区数为945个，对其中低压线损较高的162个台区采用本发明所提供的线损分析系统，从而能快速形成对本台区线损情况的分析报告。根据分析报告对这些台区中的89个进行了降损整改，并对集中分布于农村的56个台区配变进行了增容改造，整改后的台区低压线损率均在8%以下，效果最好的能达到4.72%，不但缓解了农村居民用电负荷不断增长、配变负荷过重的矛盾，而且有效降低了台区的低压线损；
河南省B县供电公司计划在2013年完成26个电气化村的建设，预算资金528万元，在应用了本系统后，利用线损软件计算出来的最佳方案进行改造，实际投资383万元，利用节余资金又建设9个电气化村，真正实现了用有限的资金办更多事情的目的；
河南省C县供电公司自2013年年初至今，公司共计投入638万元进行了台区低压电网改造和配变增容，使全公司低压线损率由2012年的8.73%降低到目前的7.82%，预计2013年售电量完成3.95亿千万时，低压线损损失电量较去年减少5260千千万时，全县综合售电电价按每千千瓦时完成680元计算，增加企业效益357.6万元；
河南省D县供电公司使用该线损分析系统进行低压理论线损计算，并根据计算结果进行电网改造和台区增容，公司优质服务电话95598客户服务系统受理的客户报修电话明显减少，优质服务水平明显提高，呼入报修电话总数较去年同期减少1270个。
[0028]所以，本发明系统在提高电网的安全性、可靠性和电压质量的同时，得到了广大用户的一致好评，提升了供电企业的社会形象，为基层供电所的优质服务和电费回收工作奠定了良好的社会基础。
【权利要求】
1.一种公变台区低压线损分析系统，其特征在于:系统包括核心处理模块、站表信息寻址装置和分布式设置的数据采集模块，所述数据采集模块通过数据传输模块信号连接核心处理模块，所述站表信息寻址装置无线连接所述核心处理模块。
2.如权利要求1所述的一种公变台区低压线损分析系统，其特征在于:所述数据采集模块为设置于变压器站和/或用户端的电能监测表。
3.如权利要求1所述的一种公变台区低压线损分析系统，其特征在于:所述站表信息寻址装置包括利用双向传输线顺次连接的载波信号收发器、数据寄存器和数据编码器。
4.如权利要求1所述的一种公变台区低压线损分析系统，其特征在于:所述核心处理模块包括外设装置和带有载波信号收发器的终端机。
5.如权利要求1所述的一种公变台区低压线损分析系统，其特征在于:所述数据传输模块为有线光缆或者无线通讯平台。
6.一种公变台区低压线损分析系统的使用方法，其特征在于:包括如下步骤: 1)在各台区供电所安装所述公变台区低压线损分析系统，按照系统接线图要求调取出所述终端机中台区线路实际主接线图，并生成实时的站表； 2)在主接线图的基础上，研究各地域的典型台区配电接线图、负荷大小、性质及特点、用电量随时间及季节变化规律等，建立基于多种计算方法的理论线损模型，并同步存储在所述终端机内； 3)通过所述数据采集模块实现低压变压器和/或用户端的数据采集，经数据传输模块上传至核心处理模块形成记录报表，并将连续数据绘成数据曲线，实时显示； 4)根据采集数据，在台区已有的供电数据基础上，做出分析与评价，并通过对比计算，得出线损模型所需的输入数据； 5)将输入数据带入线损模型进行计算，并综合分析三相负荷不平衡的各种情形，比较理论线损与实际线损，得出线损参数即线损率； 6)对比影响线损率较大的参数，找出参数所在节点，实时更新终端机站表信息并通过站表信息寻址装置对节点进行寻址定位； 7)将各种参数以及计算得出的线损参数生成报表，并根据参数搜索出数据库内最合适的调整方案，分析误差原因并形成评估报告。
【文档编号】G06F19/00GK103617357SQ201310623229
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月30日 优先权日:2013年11月30日
【发明者】李明, 于善华, 杨志新, 廉璟 申请人:国网河南省电力公司南阳供电公司