基于线损排查仪的台区理论线损识别方法
来源:用户上传
作者:茹丹丹 徐文强 时晶 王国锋 陶欢
摘要：电力系统中线路损耗是客观存在且不可避免的，线损率是评价电力企业运营的重要指标，也是近年来业界研究的重点，配电网系统下辖台区数量众多，如何快速有效地降低线损率具有重要现实意义。本文介绍了一种利用线损排查仪找出台区异常分支节点，采用分段理论线损分析实现台区线损定位的方法。该方法能够高效治理台区线损，提高电力企业运营效益。
关键词：线损排查；理论线损；线损率；压降计算；配电网
1 概述
近年来，国家对电力工业的发展越来越重视，国家电网面对新的要求、新的挑战和新的机遇，迎着困难向前发展，积极推进电力系统制度改革，降低电力企业成本，提高企业运作效益，其中降低电力网络线损的成本成为增效改革的关键性指说恪Ｏ咚鹗堑缤运行效率的重要指标，也反映电网结构的合理性、电网运行方式的科学性，以及电网相关设备及技术应用与管理的先进性。在化石能源逐渐紧张、人民群众对生态环境高质量需求的今天，线损降低管理在国家工业节能降耗发展中起着重要作用，同时也对电力发展规划、制定精准的降损措施起到指导性的作用。
随着国家电网公司线损精准化管控、不同台区不同指标、经济运行等各种线损管控要求的提升，旨在打造新型电网、低碳电网，因此如何有效降低线损已成为电力系统内重要的议题，各省市县结合地区的电网特点，纷纷制定降损目标和指标，通过管理和技术措施实现降损。以某供电公司系统平台反馈信息为例，研究低压台区线损定位问题。
长期以来，低压台区普遍存在电度表表计误差、互变关系异常等问题，台区线损合格率偏低。台区线损可分为管理线损和理论线损两大类，管理线损一般由管理错乱漏及非法用电等造成，通过排查分析一般能找到问题点，但技术线损影响因素多，例如，三相负荷不平衡、线路线阻、无功影响、变电设备老化、设备功耗、网架结构不合理等，开展现场验证难度大［1-2］。基于此，本文介绍一种线损排查仪与压降计算法相结合的线损定位方法，来验证台区线路线阻引起的理论线损。
2 造成管理线损的因素
管理线损是指国家电网在实际生产过程中及电网公司日常营业销售管理过程中，由于管理不妥或者管理不到位造成的电量损耗，它等于统计线损与理论线损之间的差值，通常是指不明损失，也称其他损失，主要包括：
2.1 各类电度表的综合误差
计量表计级设备的准确级对管理线损有很大影响。一般来讲计量工作的好坏，直接影响线损统计的准确性。要坚持用校验合格的电能表，用测量准确级别高的互感器，坚持测量装置的定期校验和互换，提高电度表校水平的质量。更换计量技术相对落后和即将淘汰的电能表，减少计量损失，积极采用误差相对比较小、测量精度高、启动时电流较小、过负荷能力强、不受倾斜度影响、可以防止偷用电能、可以实现远程自动化进行抄表管理的电度表。一般全自动电子计量表计可以达到要求，有条件的情况下，优先选用测量量程范围宽，测量元件精密的全电子式电度表，防止人为的因素造成测量记录数据的误差。
2.2 抄表不同时，漏抄、错抄、错算所造成的统计数值不准确
首先，积极使用集中抄表系统，实现远距离在线抄表模式，树立正确的抄表制度。其次，影响管理线损的因素还有供电和售电时，抄表时间和记录时间不对应的问题，供电单位和售电单位关系对应不够准确问题等。
2.3 无表用户和窃电等造成的电量损失
在现实线损的管理过程中，打击窃电行为是一项重要的管理内容。窃电是指用户不交电费，非法占用电能的行为，这种行为直接影响供电企业的效益，导致线路线损升高。另外，供电企业将设备检修、工程施工和办公室自用电及福利用电计入线损，这些都是无电表用户，由于这些行为用电，实际却没有进行电费缴纳，因此这部分也是影响线损的非常重要因素。
2.4 带电设备绝缘不良引起的漏电损耗等
对管理线损大有益处的方法还有提高检修带电设备运行前的检修质量。在春、秋两季应认真组织输电线路的清除打扫，及时对故障进行识别切除，对线路的绝缘子串进行清洁、打扫维护，减少可能的意外事故跳闸次数，减少输电线路层面造成的漏电可能性。变电站一次带电设备的高品质检修，可以保证电压互感器、电流互感器的稳定运行，可以确保电流、电压端子接线的可靠接触，对提高电能计量准确度大有帮助。合理安排每年的设备校验和维修工作对线损管理同样具有现实意义，当某一运行设备退出工作，准备校验维护时，可能由备用的设备暂时替代运行，工作的负荷增加，也会造成功率损失的增加，对于这部分造成的线损，应积极制定优化的检修策略，尽可能缩短检修时间，提高检修效率。
3 理论线损产生原因
台区理论线损产生的原因包括三相负荷不平衡、线路线阻、无功影响、变电设备老化、设备功耗、网架结构不合理等，常见的为三相负荷不平衡、无功影响，线路线阻引起的压降。
3.1 三相负荷不平衡
低压台区采用三相四线制的运行方式，但使用电能的客户一般较为分散，供电线路较长，如果三相功率不平衡，将会造成输电线路的电能损耗增加，如下图1所示。
单位长度线路上的功率损耗为：
API=IaR+IbR+IcR+2IoR
式中R为单位输电导线的阻值，中性点引出线的截面积通常只有运行相线导线截面积的一半，故中性点引出线的单位长度阻值值取2R。
当三相功率完全平衡时，三相电流Ia=Ib=Ic=Io，中性点引出线的电流Io=0，这时单位长度上的功率损耗为：
ΔP=3I2cpR
三相四线制接法的供电系统，如果三相电流不平衡，则中性点引出线的电路中就会有电流通过，这样，输电线路的损耗将会明显增加。
P=（lmax-Icp）/Icp*100%
nlc202301041655
式中Imax为工作相电流值；Icp为对称三相负荷的相电流值。
三相四线制供电方式，当三相对称时线路损失最小；当一相功率大，其他两相负荷小的情况下线路损耗增加较小；当一相负荷重，第二相负荷小，而第三相的负荷为平均负荷，这种工作状况线路损耗的提升幅度也大；当一相负荷小，两相负荷大，这种运行方式下线路损耗的增加最大。综合分析，当三相运行负荷不平衡时，不论负荷如何分配，输电线路损耗的增加都是必然的。
3.2 无功影响
在输电线路工作时，会有非线性负载的大批量地投入运行，非线性负载除了消耗有功功率外，多数情况下还需要一定量的无功电流建立磁场。无功电流和有功电流通过配电网及变压器等设备时都会造成有功功率及电能的损耗。当电力系统中线路或变压器分配的有功功率和电压不变时，线路损耗会与设备功率因数的平方成反比。功率因数越低，电网所需无功就越多，线损就越大。
当功率因数COSΦ=0.7时，无功功率和有功功率在电网中产生的功率损耗基本相当。这时一半的线路损耗无功功率造成的。
3.3 线路线阻引起的压降
配电线路无论采用铜质导线还是铝制导线均存在一定的阻抗。假设三相线路的阻抗分别为Xa、Xb、Xc、Xn，忽略线路感性或容性阻抗，则各相的阻抗等于线路的阻值R。线路的阻值又与线路的长度、线径、材料及环境温度相关。
线路的阻值与线路的长短、线径、材料及环境温度相关，计算公式为：
R=ρl/S×［1+a×T-20］
ρ：环境温度20℃时电阻率，单位为Ω・mm/m，铜导线0.0174、铝导线0.029；
l：导线长度，单位m；
S：导线截面积，单位mm；
a：导线电阻温度系数，铜、铝导线的电阻温度系数0.004/℃；
T：当前导线温度（环境温度），单位℃。
由于线路线阻的存在，当电流流过后形成了与用户电表的分压效应，从而降低了用户电表的电压值。在相同负荷前提下，高电位节点的电量高于低电位节点的电量，从而形成了上下级的线路损耗关系。
4 线损排查分析原理
理想情况下，台区供电系统存在如下原则：
（1）台区总表电量略大于各分支电量之和；
（2）各分支电量略大于下属电表电量之和；
（3）台区总表电量略大于下属所有电表电量之和。
根据以上原则，若显示运行过程中出现比较大的差距，说明存在输电线路损耗异常，可在各线路及下级线路分节点间挂线损排查仪，生成台区“变―线―户”拓扑关系图，线损排查仪测得各个分支节点的电能量及负荷数据，在拓扑关系图中进行电量比对、分相负荷监测，进而查找存在损的分支、节点及理论线损情况。理论线损分析方面，国内外专家都提出了不同的分析计算方法。文献［3］等提出了不同于以往的理论分析方法，应用系统模拟现场，将现场数据用模拟单元展现，得出电力网络的理论线损计算值，这样运算，参数的设置比较规范、采样数据准确性提高，线损计算结果的科学性和准确性有了极大提升［3］；文献［2］进行发散性思维，打破陈规，理论线损依据GIS模型进行，拓宽了线路损耗分析方法，提升了GIS应用市场［3-4］。19世纪末期，国内开始对线损进行理论分析，并且线损计算更加基层化，基层供电单位工作人员也加入线损的研究大军，降损增效的研究雨后春笋般涌现［4-5］。比较引起注意的是参数与线损率间的回归统计规律，提炼出全面、详细的影响因素，并重点强调关联占比大的因素，“线损理论计算”更接地气［4-6］。文献［6］编写了线损理论计算的计算机程序，并在某某县级供电公司应用，以证明其有效性。文献［7］将遗传算法与人工智能相结合用于电网的线路损耗计算，实例证明了该方法的可行性。
5 台区线损定位
某供电公司系统平台反馈下属一台区日供电量14432kWh、售电量1380.7kWh、线损电量62.5kWh，线损率为4.3%，属于小高损提取，分析高损线损原因如下图2。
根据平台反馈和以上原因分析，首先进行采集因素的确认，在系统平台上查看采集成功率、反向电量统计率以及数据推送问题，排除采集因素。
进入现场排查，工作人员到达该台区后，在台区的各路分支线上挂装线损排查仪，涵盖台区所有的出线与用户。
通过拓扑判断排除台户关系不对应的引起的档案因素问题，对比系统数据排除电表倍率不符、档案不符、缺表、光伏未录入等引起的档案因素问题。
通过线损排查仪监测的各相负荷数据计算三相负荷平衡度满足要求，排除三相负荷不平衡引起的理论线损偏高。
通过线损排查仪监测各分支的功率因素满足要求，排除无功偏高引起的理论线损偏高。
排除以上线损原因后，利用线损排查仪监测的各分支电量判断具体的线损原因。经测得，该问题台区单日供电量为1436.4kWh，与系统平台反馈的数据一致，说明总表计量正常，各分支节点与下属电表电量关系如下表所示。
从左表数据可以看出，分支3电量与下属用户电量之间存在64.9kWh的电量差，该节点线损率为9.3%，确认该台区线损主要由分支3及下属用户引起。根据图2中所列线损偏高原因作进一步排查，排除了窃电、计量因素、故障接地等管理线损因素。检查表计发现该分支下的用户普遍存在较大压降的现象，因此怀疑该台区可能存在线路线阻偏大引起的压降问题。之后采用电表96点平均电压、电流估算用户的日用电量，验证分支3线损是否主要由压降引起。估算方法如下：
式中，W为电量，kWh；In为第n个点的电流值，A；Un为第n个点的电压值，V。
该分支节点下共有6个用户，总估算电量即：
nlc202301041655
W总=W1+W2+W3+W4+W5+W6
经计算，该节点6个用户的日电量估算值为638.6kWh，与分支节点存在61.7kWh的电量差，可以确认节点3的线损主要由压降引起。从现场环境看，节点3的供电半径大、线径小，导致线路线阻大，从而引起了节点与用户之间的压差，最终造成由线阻引起的理论线损偏大。
结语
线损管理关系电力企业的降级效益和核心竞争力，找出当前线路损耗存在的问题，并针对问题精准找到解决方案，加强电力企业内部线损的管理，助力推进电力企业改革的成效，具有极其重要的现实意义。
本文针对全采集且户变关系正确的小电量高损台区，可以运用线损排查仪分段获取节点电量及负荷数据，在排查管理线损的同时结合电表96点电压、电流数据进行分段理论线损分析，达到降低台区管理线损和理论线损的目的，提高线损管理水平、提高线损率，该方法简单易行，能迅速排查定位线损区域，投入使用以来，已成功将多处台区线损降低，效果显著。
参考文献：
［1］高九千方.利用移动永定检测仪有效降低低压台区线损率［J］.农村电气化，2020，395（4）：64-67.
［2］杨亮明.基于信息系统的线损四分管理常态机制研究与应用［C］.科学出版社，2011（1）：26-34.
［3］Marble D F.Some thoughts on the integration of spatial analysis and GeographicInformation Systems［J］.Jounal of Geographical Systems，2000，2（1）：31-35.
［4］Xiang Antenucci J C，Brown K，Croswell P L，et al.Geographic information systems：a guide to the technology［J］.Benefits，1991（100）.
［5］李国强.北京市海淀供电公司损分析及管理措施研究［D］.华北电力大学，2011.
［6］李鑫.阳泉地区10kV配电网线损分析及线损管理研究［D］.北京：北方工业大学，2021.
［7］高吾民，陈天亮，刘学田.利用微机计算6～10千伏配电线路理论线损［J］.电工技术，1991（09）：50-51.
［8］袁慧梅，郭喜庆.用遗传算法辅助设计的人工神经网络计算配电网线损［J］.电网技术，1998（12）：19-21.
作者简介：茹丹丹（1992―），女，大学本科，助理工程师，从事营销计量工作；徐文强（1971―），男，大专，助理工程师/高级技师，从事电能计量检测、数字化计量技术及台区线损管理等工作；时晶（1987―），男，研究生，工程师/技师，从事电能计量检测、数字化计量技术及台区线损管理等工作。
通讯作者：陶欢（1986―），男，本科，工程师，从事电力技术研究与开发。
nlc202301041655
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15443712.htm
