配电计量自动化系统建设研究

配电计量自动化系统建设研究

本文主要针对的是县级10kV线路，相对地、市级供电线路来说，小区式住宅较少，多为自建房，客户用电点较为分散，且线路通道复杂，加之客户用电类别多样，使用的电力设备种类较多，产生的谐波干扰较大。本文主要研究内容有以下几个方面。

标签： 线损管理、低压计量、计量自动化、集抄系统

1.线损管理与计量自动化系统

线损指电网经营企业在电能传输过程中所发生的全部电能损耗，是电力网综合电能损耗的统称，包括自然线损（电网在电能传送过程中不可避免的电能损耗）和管理线损（偷、漏、差错等造成的误差 ）。计量自动化系统对变电站关口表和考核表、低压用户等不同类型的计量点进行计量。线损分析实际上是对特定时间段内的电量损失分析，由于电量计算在计量自动化系统已经完成，而且计量自动化系统也建立了资料的拓扑关系，如果能依据计量自动化系统计算线损则会达到事半功倍的效果。线损的统计与分析是线损管理的关键，只有准确、真实、及时地统计线损，科学地分析线损，才能够及时地发现异常、查找出原因，指导供电企业查处窃电、营业差错、计量故障等。

1.1线损模型

线损率计算公式：线损率 = （供入电量—供出电量）/供入电量*100%

四分线损管理方式中线损率计算公式相同，因此可以考虑创建—个通用线损计算模型。本质上线损率计算是一样的，只是供入和供出的组成部分不同。在线损管理系统中把要分析的具体线损目标称之为线损分析对象，例如在分线管理模式下某条 10kV 馈线就是分线中的一个线损分析对象。线损分析对象是四分线损管理模型的一个实例。线损分析对象由通用属性组成，包括：名称、最高电压等级、类别等。线损分析对象的供入和供出中包括计量点和子线损分析对象两类对象。子线损分析对象也是线损分析对象，相当于把一类计量点分组打包后加入到其他线损分析对象中。由此分析得到了如图1所示的线损对象概念模型图。

图1 线损对象概念模型

理论线损计算采用两种方法：基于配变容量的等值电阻法和基于配变电量的等值电阻法。

1.2线损计算自动化

线损计算自动化包括两方面：线损分析对象的自动化创建和线损率计算自动化。在1.1节分析了线损对象模型，然而仅有线损对象模型还不够，还需要实例

化线损模型，即从现有计量自动化资料中整理出四分线损需要的线损分析对象。自动化建立线损对象—般在初期根据现有计量自动系统中存在的设备资料拓扑关系，整理出四分线损所需要的分析对象以及电量组成明细。后续需要监控计量自动化系统中资料更改情况。对应增加或则更改现有的线损分析对象，以及变更线损分析对象的模型定义。例如在变电站中新增加一条10kV 馈线出线，就对应在分线中增加一个 10kV 分线线损分析对象，同时在分压的 10kV 分压中增加相关资料等操作。

1.3计量自动化系统的总体框架

计量自动化系统是集现代数字通信技术、计算机软硬件技术、电能计量技术和电力营销技术为一体的用电需求侧综合性的实时信息采集与分析处理系统。它以公共的移动通信网络和电力专用通信网络为主要通讯载体，实现系统计算机主站和现场计量终端之间的数据通讯。整个计量自动采集系统主要结构有前端采集子系统、通信子系统和数据处理子系统。前端采集主要是终端接入、链路管理、负载均衡等方面，通信子系统实现数据的传输，数据处理主要针对采集数据的分析处理。

2 计量自动化系统建设的方式

2.1现有计量自动化系统的构架及特点

我国的电能计量方式采取的是一户一表制，这就决定了抄表系统主要具有如下两个特点：其一，系统数据采集点多，成千上万，数据量大；其二，系统是一个覆盖面很广的通信网络（采集点具有分散性）。目前的远程抄表系统的通信信道主要包括用电管理中心与集中器的通信信道和集中器与采集器的通信信道。一般来说，几乎所有AMRS系统的整体都采用分布式体系结构。这种体系结构分上下两层：上层（用电管理中心与集中器之间）数据的采集采用星型结构；底层（集中器与采集器之间）数据的采集采用总线型结构。

2.2居民计量自动化系统的应用目的

中国城市供电网及农村供电网改造后，实行一户一表，抄表到户，居民计量用表计数量成倍增加，尤其是在实行分时电价的城市，工作量在此基础上又增加了4倍以上。若继续采用传统人工挨家挨户抄取电能表数据，不仅耗费人工多、成本高、效率低，而且人为差错多，不但不能适应电力改革的要求，还直接阻碍了诸如分时电价运营、预支电费等先进管理模式的推行。计量自动化系统是将数据自动采集、传输和处理应用于电能供需管理系统中的一项新技术。它从根本上克服了传统的人工抄表模式的弊端，给电能管理的现代化带来了新的希望。

寻求简单可靠的自动抄表方法，是仪表通信领域的重要研究內容。目前使用最广泛的集抄方案有：低压电力线载波系统，ZigBee集中抄表系统，小无线集中抄表系统。

2.3电力线载波、ZigBee技术与小无线技术系统的比较

电力载波利用低压电力线作为AMRS的底层数据通道，不仅运行成本低，而且非常经济，其优势在于：①电力线是属电力部门完全控制的通信信道，不必另外铺设通信信道；②电力线是所有住房和建筑物的基础设施，以电力线作为通信信道可大大节省铺设通信信道的投资；③几乎不需要维护或维护量极小；④以电力线为通信信道可以灵活地实现即插即用。上述抄表功能，使低压电力线载波系统能实现线损“四分”数据的自动计算和分析，利用系统数据来源的实时性、计量点数据时间一致性，摆脱了原有线损管理的滞后、不同步带来的困扰。系统的应用，能有效提高线损“四分”管理工作效率和质量。

3 实例介绍

计量自动化一方面给电网线损管理带来了全方位的效益，另一方面其自身的建设涉及范围广，投资大，实施时间长，运行维护成本也不容忽视。因此在计量自动化规划与建设中必须在投资与效益间取得合理的平衡。这里以2011年独山地区的古北Ⅱ回线（采用Zigbee方案），现将方案实施的情况介绍如下：

3.1 古北Ⅱ回线

3.1.1情况介绍

10kV古北Ⅱ回线由110kV古塘变供出，线路总长17.6公里，一部分线路供应独山老城区西北片区，一部分供应麻万乡大部，所居住客户没有集中的现代式居民小区，多为私人修建的老式楼房，居民密集度不高，涉及的面积相对较广。项目实施前全部为人工抄表，每月4至7日为抄表例日，每月抄表结束后由抄表员将抄录数据人工录入贵州电网公司统一使用的电力营销系统后，再进行统计售电量，台区关口表电量以及线路总计量后，人工计算线损，2010年综合线损为15.77%，属于较高线损线路。由于人工抄录受天气、光线强弱、表计安装位置高矮，以及责任心等因素的影响，无法保证数据的绝对准确性，同时，因容易发生因抄表不准确的电量波动，引起客户的纠纷。

3.1.2 效果分析

该线路共10个台区，2007块电表，2010年累计销售电量为247.33万千瓦时，综合线损为15.77%，其中高压线损7.49%，低压线损9.63%。通过2011年改造后，2012年全年累计销售电量为316.万千瓦时，综合线损为8.46%，其中高压线损为4.15%，低压线损为6.24%，在销售电量增加了27.98%的情况下，线损电量却下降了36.82%，总体降低损耗30.01万千瓦时，节约成本约15万元；同时，减少抄表员一名，节约人力资源约5万元。此系统安装、调试、后台软件费用一共为98.44万元，从直接效益来看，约5年时间可收回成本。但增加的服务可靠性、数据准确性、及时性等方面的隐性收益更高。

4 结语

线损率是电力生产中的一个重要技术经济指标，也是衡量电力企业技术水平和管理水平的标志。降低线损是提高电力企业经济效益，节能降耗的主要途径。本文论述了计量自动化系统的背景、意义、重要性以及可行性，分析了当前国内外计量自动化发展的历程及现状，阐述了计量自动化的基本概念及结构原理。