一種公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)，包括核心處理模塊、站表信息尋址裝置和分布式設(shè)置的數(shù)據(jù)采集模塊，它通過采集用電客戶端的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并自動更新公變臺區(qū)站表的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)所處臺區(qū)理論線損模型，快速形成實際線損分析報告，并智能提供改進(jìn)意見和建議，生成具體解決方案。本實用新型的有益效果不僅表現(xiàn)在能自動快速計算臺區(qū)理論線損率，同時還能自動更新公變臺區(qū)站表的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)各種因素對理論線損率的影響，提出改進(jìn)方案，克服了低壓臺區(qū)資料匱乏理論線損計算困難的缺點，值得廣泛推廣與使用。
【專利說明】一種公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電網(wǎng)運行管理檢修設(shè)備及【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電能從發(fā)電廠傳輸?shù)娇蛻粜枨髠?cè)需要經(jīng)過很多輸、變、配等電氣元件，在電能的輸送和分配過程中，由于電氣元件電阻和電抗的存在，電流流過電氣元件時就有一定的能量損耗產(chǎn)生，這種能量損耗通常用功率損耗和電能損耗兩種形式表示。功率損耗是瞬時值，電能損耗是功率損耗在一定時間上的綜合結(jié)果，稱之為線損。
[0003]在低壓配電網(wǎng)中，公變供電模式主要有以下兩大特點:一是線路、變壓器、用戶終端等供配電部件均由供電公司負(fù)責(zé)安裝，并終生維護(hù)、管理；二是線損損失完全由供電公司承擔(dān)，所以，線損率與公司的運營效益息息相關(guān)，已經(jīng)成為衡量和考核供電企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)營管理水平的一項重要綜合指標(biāo)。
[0004]傳統(tǒng)的臺區(qū)低壓線損率由各供電單位確定系數(shù)后分臺區(qū)下達(dá)，系數(shù)的確定雖然參考了線路負(fù)荷、用戶表計的實際情況、歷史線損、理論線損和上級下達(dá)的線損考核指標(biāo)等多種因素，但是這種方式存在控制的滯后性，并不能實時反映并分析當(dāng)前線損情況，也不利于根據(jù)線損情況確定最佳改善方案。
[0005]申請?zhí)?200910303895.5的中國專利公開了一種配電網(wǎng)線損分析系統(tǒng)，雖然能夠獲取基礎(chǔ)線損資料，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后得出線損信息，但是一方面該分析系統(tǒng)無法自動更新網(wǎng)絡(luò)站表信息，不利于線路異常時對故障點的快速定位，另一方面，數(shù)據(jù)分析后無法即時給出有效具體的改進(jìn)方案。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于解決上述技術(shù)問題，提供一種公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)，通過采集用電客戶端的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并自動更新公變臺區(qū)站表的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)所處臺區(qū)理論線損模型，快速形成實際線損分析報告，并智能提供改進(jìn)意見和建議，生成具體解決方案。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)，包括核心處理模塊、站表信息尋址裝置和分布式設(shè)置的數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊通過數(shù)據(jù)傳輸模塊信號連接核心處理模塊，所述站表信息尋址裝置無線連接所述核心處理模塊。
[0008]所述數(shù)據(jù)采集模塊為設(shè)置于變壓器站和/或用戶端的電能監(jiān)測表。
[0009]所述站表信息尋址裝置包括利用雙向傳輸線順次連接的載波信號收發(fā)器、數(shù)據(jù)寄存器和數(shù)據(jù)編碼器。
[0010]所述核心處理模塊包括外設(shè)裝置和帶有載波信號收發(fā)器的終端機。
[0011]所述數(shù)據(jù)傳輸模塊為有線光纜或者無線通訊平臺。[0012]一種公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)的使用方法，包括如下步驟:
[0013]I)在各臺區(qū)供電所安裝所述公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)，按照系統(tǒng)接線圖要求調(diào)取出所述終端機中臺區(qū)線路實際主接線圖，并生成實時的站表；
[0014]2)在主接線圖的基礎(chǔ)上，研究各地域的典型臺區(qū)配電接線圖、負(fù)荷大小、性質(zhì)及特點、用電量隨時間及季節(jié)變化規(guī)律等，建立基于多種計算方法的理論線損模型，并同步存儲在所述終端機內(nèi)；
[0015]3)通過所述數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)低壓變壓器和/或用戶端的數(shù)據(jù)采集，經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸模塊上傳至核心處理模塊形成記錄報表，并將連續(xù)數(shù)據(jù)繪成數(shù)據(jù)曲線，實時顯示；
[0016]4)根據(jù)采集數(shù)據(jù)，在臺區(qū)已有的供電數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，做出分析與評價，并通過對比計算，得出線損模型所需的輸入數(shù)據(jù)；
[0017]5)將輸入數(shù)據(jù)帶入線損模型進(jìn)行計算，并綜合分析三相負(fù)荷不平衡的各種情形，比較理論線損與實際線損，得出線損參數(shù)即線損率；
[0018]6)對比影響線損率較大的參數(shù)，找出參數(shù)所在節(jié)點，實時更新終端機站表信息并通過站表信息尋址裝置對節(jié)點進(jìn)行尋址定位；
[0019]7)將各種參數(shù)以及計算得出的線損參數(shù)生成報表，并根據(jù)參數(shù)搜索出數(shù)據(jù)庫內(nèi)最合適的調(diào)整方案，分析誤差原因并形成評估報告。
[0020]本系統(tǒng)可以通過采集用電客戶端的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并根據(jù)所處臺區(qū)理論線損模型，形成控制臺區(qū)線損率的正常及異常報表，報表可以給出導(dǎo)致線損率異常的主要因素。
[0021]本系統(tǒng)的有益效果不僅表現(xiàn)在能自動快速計算臺區(qū)理論線損率，同時還能自動更新公變臺區(qū)站表的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)各種因素對理論線損率的影響，提出改進(jìn)方案，克服了低壓臺區(qū)資料匱乏理論線損計算困難的缺點，值得廣泛推廣與使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本實用新型使用方法流程圖。
【具體實施方式】
[0024]一種公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)，包括核心處理模塊、站表信息尋址裝置和分布式設(shè)置的數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊通過有線光纜或者無線通訊平臺連接核心處理模塊，站表信息尋址裝置無線連接所述核心處理模塊。
[0025]數(shù)據(jù)采集模塊為設(shè)置于變壓器站和/或用戶端的電能監(jiān)測表，可以采集電壓值、電流值、功率值、功率因數(shù)、電量值、諧波、停電次數(shù)、無功補償?shù)葏?shù)。
[0026]站表信息尋址裝置包括利用雙向傳輸線順次連接的載波信號收發(fā)器、數(shù)據(jù)寄存器和數(shù)據(jù)編碼器，核心處理模塊包括外設(shè)裝置和帶有載波信號收發(fā)器的終端機。
[0027]—種公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)，其實現(xiàn)方法包括如下步驟:
[0028]I)在各臺區(qū)供電所安裝所述公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)，按照系統(tǒng)接線圖要求調(diào)取出所述終端機中臺區(qū)線路實際主接線圖，并生成實時的站表；
[0029]主接線圖，主要包括以下參數(shù):
[0030]主干線及下戶線導(dǎo)線型號，如LGJ-50或NLV-16等；電桿間線路長度，如50 X 4，意思是檔距為50米，四線制；表箱箱號(用戶電表所在表箱編號);表箱相別，如A、AB、ABC等；從電桿到表箱之間的線路長度，如25X4，意思是長度25米，四線制；
[0031]站表部分，主要包括以下參數(shù):
[0032]編號；臺區(qū)名稱(如某某村或某某小區(qū));變壓器考核總表始碼；變壓器考核總表止碼；互感器倍率；全月變損電量；
[0033]所有數(shù)據(jù)均存儲在終端機的數(shù)據(jù)存儲器，并通過Pervasive系列的SQL數(shù)據(jù)庫管理，數(shù)據(jù)庫一方面將導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理為可查詢報表，一方面配合map GIS的繪圖軟件模型實施數(shù)據(jù)導(dǎo)入，即可實現(xiàn)主接線圖的快速繪制。
[0034]2)在主接線圖的基礎(chǔ)上，研究各地域的典型臺區(qū)配電接線圖、負(fù)荷大小、性質(zhì)及特點、用電量隨時間及季節(jié)變化規(guī)律等，建立基于多種計算方法的理論線損模型，并同步存儲在所述終端機內(nèi)；
[0035]其中，配電接線圖包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、線長、線徑及供電相數(shù)；
[0036]理論線損模型的建立是本線損分析系統(tǒng)的核心，它針對可能取得的各種參數(shù)，分別調(diào)取不同模型進(jìn)行線損率的綜合計算；
[0037]線損模型的實現(xiàn)軟件應(yīng)用的是MATLAB模型仿真軟件，模型計算方法主要有以下幾種:
[0038]第一種是以采樣電流為模型參變量，計算采樣電流的平均值和均方根值，利用兩者的等效關(guān)系進(jìn)行線損計算，它將電流負(fù)荷曲線等效為直線，從而克服電流表采樣數(shù)據(jù)瞬時性、準(zhǔn)確級別低的缺點。這種模型主要適用于計算臺區(qū)電流支線復(fù)雜的情況，根據(jù)主線及支線電流，按照‘竹節(jié)式’規(guī)律遞減的特點，假設(shè)以下條件，一是所有規(guī)格的支線長度相同，下戶線條數(shù)相等，負(fù)荷平均分布，下戶線在支線上分布相同；二是所有的電氣節(jié)點電壓相等；三是所有下戶線長度相等、負(fù)荷相同；四是支線在主線上呈均勻分布，這是一種較新型的線損計算模型；
[0039]第二種是電壓損失模型，利用功率損失率與電壓損失率的比值對低壓配電網(wǎng)理論線損進(jìn)行粗略計算，根據(jù)定損公式可以推導(dǎo)出功率損耗率與電壓損耗率之比為COS2CK1,其中，Φ為采樣電網(wǎng)的為功率因數(shù)角，由于此模型計算過程簡單，計算需要的數(shù)據(jù)少，所以可設(shè)置為在參數(shù)采集較少，需要快速響應(yīng)的情況下調(diào)用，但其計算結(jié)果誤差偏大，只適用于估算；
[0040]第三種模型是將線路電阻損耗和變壓器銅損損耗用假設(shè)的固定等值電阻損耗來代替，它需要收集的信息少，并且與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)無關(guān)。由于農(nóng)村臺區(qū)具有相近的用電性質(zhì)，對于具有無功功率補償容量較小現(xiàn)狀的農(nóng)村電網(wǎng)，采用單一的等效模型可以使計算較為方便，但對于城市臺區(qū)，負(fù)荷之間用電性質(zhì)差別較大，等效模型還需要按電網(wǎng)的原始等值電阻和假設(shè)的既定運行方式進(jìn)行多次潮流計算，并配合從線路首端計量裝置采集的有功、無功和電壓讀數(shù)計算出線損電量。潮流計算也是可以使用MATLAB的計算機仿真曲線，調(diào)取平衡機曲線、負(fù)荷曲線和出力曲線進(jìn)行，并由多次結(jié)算結(jié)果構(gòu)成統(tǒng)計分析的實驗報表；
[0041]除了以上方法外，還可以根據(jù)當(dāng)前臺區(qū)的實際情況制作計算模型，例如引入遺傳算法或人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立智能模型，這是一種模糊控制方法。在系統(tǒng)經(jīng)過反復(fù)試驗后確定最適合當(dāng)前臺區(qū)的離散論域，以實現(xiàn)適合自身變化的最優(yōu)控制。
[0042]3)通過所述數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)低壓變壓器和/或用戶端的數(shù)據(jù)采集，經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸模塊上傳至核心處理模塊形成記錄報表，并將連續(xù)數(shù)據(jù)繪成數(shù)據(jù)曲線，實時顯示；
[0043]數(shù)據(jù)采集端可以通過有線或無線形式，將采集信息匯集到系統(tǒng)終端計算機。采集信息包括輸出電壓值、電流值、功率值、功率因數(shù)、電量值、諧波、停電次數(shù)、無功補償?shù)龋?br> [0044]在進(jìn)行臺區(qū)的理論線損計算時，收集原始數(shù)據(jù)的工作量很大。因此線損計算不但選用合適的計算模型，保證計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，還要考慮準(zhǔn)確采集并計算運行數(shù)據(jù)資料和電氣設(shè)備參數(shù)資料；
[0045]以某臺區(qū)變電站一天的采集情況為例:采集與計算的運行數(shù)據(jù)資料包括:變電站、線路、計量裝置等O?24小時內(nèi)正點運行時輸入、輸出的功率、電流、電壓、功率因數(shù)以及全天供電量的記錄；利用選取代表日內(nèi)記錄的正點負(fù)荷，假定一小時內(nèi)負(fù)荷固定，所繪制日負(fù)荷曲線；計算得出的時段配電變壓器二次總表的抄見電量以及變電站關(guān)口表的總電量；計算得出的時段內(nèi)各相關(guān)運行元氣件的實際運行小時數(shù)等；
[0046]電氣設(shè)備參數(shù)資料主要包括運行電網(wǎng)所使用導(dǎo)線的規(guī)格型號和導(dǎo)線長度以及電網(wǎng)中配電變壓器、電抗器、電容器等配電設(shè)備的額定數(shù)據(jù)和銘牌資料等。
[0047]4)根據(jù)采集數(shù)據(jù)，在臺區(qū)已有的供電數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，做出分析與評價，并通過對比計算，得出線損模型所需的輸入數(shù)據(jù)；
[0048]線損模型的輸入數(shù)據(jù)主要是指低壓線損波動的各類因素，它不僅包括多種固有數(shù)據(jù)，比如導(dǎo)線電阻、變壓器型號等，還包括運行電壓、運行電流、功率因數(shù)等。前者可以通過調(diào)用終端機數(shù)據(jù)庫查找相應(yīng)的原始銘牌參數(shù)，后者則需要進(jìn)行加權(quán)、取平均、三角變換等等方法計算，計算通過MATLAB的函數(shù)處理模型來實現(xiàn)；
[0049]選取時間段記錄各用戶有功電表的讀數(shù)，求取臺區(qū)內(nèi)劃分的計算線段的供電量，計算線路等值電阻；在對臺區(qū)已有的供電數(shù)據(jù)做出分析與評價的基礎(chǔ)上，選取有代表性的線路及有代表性的時間段測量日負(fù)荷變化曲線，以求取平均電流、負(fù)荷曲線特征系數(shù)等。
[0050]5)將輸入數(shù)據(jù)帶入線損模型進(jìn)行計算，并綜合分析三相負(fù)荷不平衡的各種情形，比較理論線損與實際線損，得出線損參數(shù)即線損率；
[0051]理論線損模型的計算針對的是單一參變量，必須經(jīng)過綜合分析，尤其是考慮三相負(fù)荷不平衡的情形，當(dāng)臺區(qū)的低壓電網(wǎng)處于三相負(fù)荷不平衡狀態(tài)時，不平衡電流就會在相間產(chǎn)生，不平衡電流的產(chǎn)生不但增加相線上的損耗，也引起了中性線上的損耗，從而增加總線損，如果三相負(fù)荷平衡，那么矢量和為零，不存在中性線損；
[0052]假設(shè)某三相四線制線路總負(fù)荷電流為31，三相電流不平衡，一相為21，另兩相分別為0.51，則中性線電流為1.51，功率損耗與三相平衡時相比，損耗增加了 1.25倍，由此可見三相不平衡會使線損明顯增加，假設(shè)全部負(fù)荷由一相供電，功率損耗比完全平衡時增加了 5倍，所以調(diào)整三相負(fù)荷平衡應(yīng)當(dāng)成為線損模型計算之外的首選降損措施。
[0053]6)對比影響線損率較大的參數(shù)，找出參數(shù)所在節(jié)點，實時更新終端機站表信息并通過站表信息尋址裝置對節(jié)點進(jìn)行尋址定位；
[0054]終端機找到故障參數(shù)所在節(jié)點后，一方面，將該節(jié)點信息實時更新顯示在主接線圖和站表信息中，另一方面將節(jié)點地址信息打包，并經(jīng)所連的載波信號收發(fā)器發(fā)送至站表信息尋址系統(tǒng)，節(jié)點地址信息進(jìn)入數(shù)據(jù)寄存器，并經(jīng)數(shù)據(jù)編碼器進(jìn)行解碼從而找出故障節(jié)點的電能監(jiān)測表位置，并在電能監(jiān)測表端報警提示，便于檢測人員迅速定位。
[0055]7)將各種參數(shù)以及計算得出的線損參數(shù)生成報表，并根據(jù)參數(shù)搜索出數(shù)據(jù)庫內(nèi)最合適的調(diào)整方案，分析誤差原因并形成評估報告；
[0056]以某村2013年3月供售電量為例，表計損失為每日5千瓦時，導(dǎo)線損耗為每日102千瓦時，所統(tǒng)計線損率為14.01% ；
[0057]經(jīng)過4月份系統(tǒng)引入后的初步檢測，發(fā)現(xiàn)該村存在三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡、負(fù)荷分布不均、調(diào)配變位置集中、主線尺寸過小等問題，系統(tǒng)可以根據(jù)這些問題生成以下對比方案:方案一投資較小，僅進(jìn)行優(yōu)化負(fù)荷接線后，即對47個表箱的相別進(jìn)行調(diào)整，理論線損率通過計算將下降到8.42% ;方案二為調(diào)整表箱相別及配變位置，即更換變壓器的桿位變化，線損率會下降到6.74%，與方案一相比，雖產(chǎn)生更好效果，但投資較大；方案三在方案二的基礎(chǔ)上將原本導(dǎo)線由35平方更換為70平方后，此時計算線損率會下降到3.71%，經(jīng)過比較，系統(tǒng)會推薦第三種方案，供電公司依推薦方案進(jìn)行改造后，4月份該村臺區(qū)實際完成線損率為3.86%，效益明顯。
[0058]對于本實用新型系統(tǒng)在實際中的應(yīng)用效果，可以通過以下數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示:
[0059]以河南省A縣供電公司為例，全縣公變臺區(qū)數(shù)為945個，對其中低壓線損較高的162個臺區(qū)采用本實用新型所提供的線損分析系統(tǒng)，從而能快速形成對本臺區(qū)線損情況的分析報告。根據(jù)分析報告對這些臺區(qū)中的89個進(jìn)行了降損整改，并對集中分布于農(nóng)村的56個臺區(qū)配變進(jìn)行了增容改造，整改后的臺區(qū)低壓線損率均在8%以下，效果最好的能達(dá)到
4.72%，不但緩解了農(nóng)村居民用電負(fù)荷不斷增長、配變負(fù)荷過重的矛盾，而且有效降低了臺區(qū)的低壓線損；
[0060]河南省B縣供電公司計劃在2013年完成26個電氣化村的建設(shè)，預(yù)算資金528萬元，在應(yīng)用了本系統(tǒng)后，利用線損軟件計算出來的最佳方案進(jìn)行改造，實際投資383萬元，利用節(jié)余資金又建設(shè)9個電氣化村，真正實現(xiàn)了用有限的資金辦更多事情的目的；
[0061]河南省C縣供電公司自2013年年初至今，公司共計投入638萬元進(jìn)行了臺區(qū)低壓電網(wǎng)改造和配變增容，使全公司低壓線損率由2012年的8.73%降低到目前的7.82%，預(yù)計2013年售電量完成3.95億千萬時，低壓線損損失電量較去年減少5260千千萬時，全縣綜合售電電價按每千千瓦時完成680元計算，增加企業(yè)效益357.6萬元；
[0062]河南省D縣供電公司使用該線損分析系統(tǒng)進(jìn)行低壓理論線損計算，并根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行電網(wǎng)改造和臺區(qū)增容，公司優(yōu)質(zhì)服務(wù)電話95598客戶服務(wù)系統(tǒng)受理的客戶報修電話明顯減少，優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平明顯提高，呼入報修電話總數(shù)較去年同期減少1270個。
[0063]所以，本實用新型系統(tǒng)在提高電網(wǎng)的安全性、可靠性和電壓質(zhì)量的同時，得到了廣大用戶的一致好評，提升了供電企業(yè)的社會形象，為基層供電所的優(yōu)質(zhì)服務(wù)和電費回收工作奠定了良好的社會基礎(chǔ)。
【權(quán)利要求】
1.一種公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)包括核心處理模塊、站表信息尋址裝置和分布式設(shè)置的數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊通過數(shù)據(jù)傳輸模塊信號連接核心處理模塊，所述站表信息尋址裝置無線連接所述核心處理模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集模塊為設(shè)置于變壓器站和/或用戶端的電能監(jiān)測表。
3.如權(quán)利要求1所述的一種公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)，其特征在于:所述站表信息尋址裝置包括利用雙向傳輸線順次連接的載波信號收發(fā)器、數(shù)據(jù)寄存器和數(shù)據(jù)編碼器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)，其特征在于:所述核心處理模塊包括外設(shè)裝置和帶有載波信號收發(fā)器的終端機。
5.如權(quán)利要求1所述的一種公變臺區(qū)低壓線損分析系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)傳輸模塊為有線光纜或者無線通訊平臺。
【文檔編號】H02J3/00GK203746069SQ201320770773
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月30日
【發(fā)明者】李明, 于善華, 楊志新, 廉璟 申請人:國家電網(wǎng)公司, 淅川縣電業(yè)局