惠州配变监测计量系统的设计及线损“四分”系统的实现

惠州配变监测计量系统的设计及线损“四分”系统的实现第一章国内外配变监测计量系统及线损“四分”系统的发展情况电网线损是输配电过程中的一个主要指标，它也是一个综合性很强的指标，反映了电网公司的网架结构优化水平以及运营管理水平。

我国电网的线路损失率在20世纪80年代和90年代一直处于8％以上，从1995年开始，线损率8.77％呈总体下降趋势，目前线损率一直保持在7.2％左右（见表4）。

这表明我国农网和城网改造取得了很好的成就，一方面说明技术含量在电网中的加强；另一方面说明电网的管理及调度水平的提高。

表4 我国历年线损率但是我国的线损和世界先进水平相比，还存在着较大差距。

如在2002的综合线损中，日本、德国和英国的综合线损分别为4.75％、4.74％、8.57％，而我国2005年的线损为7.18％（见图4），除英国的线损比我国高，日本和德国都较低。

以我国2005年的线损与日本、德国2002年的线损水平比较，还分别高出2.43％和2.44％。

按2005年用电量计算，如果线损降低1％，全社会就可节约将近250亿kW·h左右的电能，若按照0.3元／（kW·h）计算，节约资金近75亿元人民币。

如果我国达到德国2002年线损水平，按照2005年用电量来计算，我国将节约600亿kW·h左右的电量，比北京市2005年全社会用电量570.54亿kW·h 还要多，相当于40台30万kW火电机组的全年发电量（机组年发电时间一般按超过5000 h计算）。

预计2020年我国发电能力和发电量将分别增至10亿kW和4.6万亿kW·h，按照日本的发电、输配电的能效水平，我国的节煤潜力可以达到1.65亿t标准煤。

目前，虽然我国新建发电机组的技术水平和环保水平已与发达国家基本持平，但输电线损率还是比国际先进电力公司高２％到２．５％，相当于一年多损失电量４５０亿千瓦时，相当于我国中部地区一个省全年的用电量。

图4 我国和部分国家综合线损指标对比[3-4]Fig.4 The comparison of integrated line loss rate betweenChina and other countries因此，研究降低线损、更好地进行线损管理不仅具有理论意义，也有极强的实际应用价值。

随着电力城网、农网改造的逐步完善，一户一表工程、抄表到户工作的完成，对线损管理、提高供电质量、保证供电的可靠性、安全性提出了新的要求。

2007年国民经济继续保持了持续快速健康发展的良好态势，全社会用电量也保持上升的趋势。

近两年的电力行业体制改革和系统出现电源性缺电现象，全国大部分地区错峰用电的情况下，简单的电能计量已不能满足对配变的监测管理。

反而对配变的运行状况的实时测控提出了新的需求。

同时对用电营销管理的科学化和电力需求侧管理(DSM)的智能化需求，要求对配变低压侧进行准确和科学的智能监控，掌握配变的运行状况并根据需求进行合理管理，改善供电质量。

第三章、配变监测计量系统的设计与实现术语解释配电变压器(配变)配电变压器(简称配变)是配电网中将电能直接分配给低压用户的设备是低压(10kV)配电网与用户380/220V配电网的分界点。

配变安装于电线杆、配电房和箱式变电站，具有分散、地理环境情况变化多端、覆盖面广、用户众多，容易受用户增容和城市建设影响等特点。

配变计量监测终端(配变采集终端)安装于10kV公共变压器现场的用于实现配变供电计量监测的现场终端设备。

与计量自动化系统其它现场自动化设备功能不同，该终端同时具备计量功能和自动化功能。

除完成一般的数据采集、处理、存储和远程通信功能外，该终端还将完成交流采样功能，实现计量功能和供电质量监测功能。

集中器是指用于低压用户自动化抄表的，收集一体化载波电能表及被虚拟电能表的采集终端的数据，并进行处理存储，同时能和主站或手持单元进行数据交换的设备。

测量点指采用某种装置可以在一个特定的时间点测量出唯一的一组量值的电气连接点，这组量值以某种方式被传递到终端。

当物理上相同的一个电气连接点被多个装置所测量，或者被一个装置所测量但通过多种方式被传递到终端时，按照多个测量点计。

任务规定终端在指定时间或条件下所需执行的操作。

“四分”线损四分线损分析主要以实现分区、分压、分线、分台区为代表的基于全局的综合线损分析。

通过对变电站、电厂、关口、大中小用户、配变、居民相关表计的电能量数据的分析计算，结合营销管理系统、调度自动化系统、配网自动化系统以及GIS系统的相关信息，实现全局综合线损的准确分析计算。

计量自动化系统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，以移动无线、光纤网为辅助通讯载体，通过多种通讯方式实现系统计算机主站和现场计量终端之间的数据通讯。

系统覆盖范围包括发电厂和变电站内计量自动化、专变大客户计量自动化、配变计量自动化、低压用户计量自动化。

系统具有远程自动化实时抄表、用电异常信息报警、电能质量监测、线损分析、用电检查和负荷管理等功能。

主站具有选择终端并与终端进行信息交换功能的计算机设备。

在计量自动化系统中，主站包括前置采集、数据维护存储、业务处理和综合应用四个部分，而前置采集部分完成和终端进行通讯的功能。

前置机负责通过各种通讯介质和终端进行通讯的前置设备，并能在与主站其它部分脱离联系后（通讯部分还正常），维持系统运行的设备。

配变监测系统通过对配变的实时监控，可以及时掌握配变的运行情况，防止配变负荷严重超载导致设备的烧毁、三相负载严重不平衡导致配变的加速损坏，配变长期轻负荷运行导致的不经济运行状态和大量感性负载运行导致的功率因数过低、高线损等。

对配变运行实时监测、抄取、分析、处理和控制，可以及时调整配变运行状态，合理配置配变容量，调整配变的低压智能无功补偿控制等，保证配变安全、稳定、高效的运行。

完善、科学、准确的对配变实时监控，为配电自动化管理提供可靠的运行数据和历史资料，有效降低线损，为负荷预测、线损分析、电力需求侧管理(DSM)提供准确的数据；准确打击窃电，负荷预测指导扩容安装等；为用电情况、用电性质及用电负荷的增长趋势分析，在进行系统增容、配变布点选择等规划工作提供科学的数据；同时提高工作效率，降低劳动成本，科学提高配电管理的自动化水平。

系统结构配变监测计量系统是由主站（局内计算机网络）、通讯信道、配变采集终端、多功能电子表构成。

采集终端完成各种电能数据的实时采集和状态监视，可以根据设置完成重要数据（如电能表码）的定时存储；上行和系统主站通讯，完成数据上传功能。

通讯信道是子站和系统主站通讯的桥梁，支持多种通讯方式，典型的方式有：电话拨号方式、专线方式、TCP/IP网络方式、光纤专线或以太网、GSM/CDMA无线通讯方式（该方式安装简单，运行维护方便，综合成本较低）。

对于一套主站，系统同时支持几种通讯方式。

为了形成整个供电局的以电量为中心的集成应用，系统可以方便地和其它厂家的抄表系统相连，进行信息共享。

图2-1 系统结构图系统描述主站是位于供电局内计算机局域网络，是个控制中心，完成整个系统的调度管理，其结构如下：数据流程系统数据流程，基本为单向流动，电表数据经采集器终端、采集工作站，最终存储在系统数据库中，为数据维护及分析提供基本数据。

数据采集部分集成了3个系统的数据采集功能，组网方式灵活，适应性强。

大用户/公变、居民部分可以采用拨号、民用宽带、低压载波、GSM、GPRS、CDMA、SMS、小无线、电台数据通讯方式；大变电站部分可以采用拨号、专线、TCP/IP电力专用数据网、微波、扩频、载波、电台、GSM、GPR、CDMA数据通讯方式。

采集的数据类型因各个子系统的应用不同而侧重点不同。

系统维护（档案管理）部分集成了3个系统的档案管理功能，层次模型贯穿了三个系统的主线，即供电局、供电分局、变电站、主变、母线、输配电线路、公用配电变压器、大用户（专用变压器）、普通用户和三相中等用户；面向全局的基于三个子系统的统计分析部分，在网络模型，要考虑到输变电网、配电网、低压网三个方面，输变电网要计算输变电元件（联络线、主变压器）、母线平衡考核、分区分压线损统计，配电网要计算整个配电线路的线损，进而可以考虑10KV电压等级的线损计算，低压网要考虑台区线损计算、三相电能平衡计算；高层管理人员可以看到全局的线损以及三个层面的线损比例，给降损提供第一手的技术资料。

图2-2 数据流程图程序结构图2-3 程序结构图一些技术难点的解决方案通讯组网问题配变由于其安装位置分布、安装地点等问题，造成设备数量多、运行环境恶劣；地理地形分布不平衡，比较分散等特点。

基于以上特点，光纤通讯、有线电缆、电力载波通讯组网无论在技术上，还是资金投入产出比上都不太可行，配变实时监控的通讯组网一直困扰着配变实时监控的推广、实施。

配变运行实时监控对通讯的要求。

配变监控的数据量较大，实时性要求不太高，监控终端具有存储功能，不必每个配变监控终端同时占用一个通道与配变管理主站通讯。

需要具备选点召测通讯功能，配变管理管理员可随时召测配变监控终端的实时数据。

特殊的影响配变运行的越限告警信号，配变监控终端要及时上传到配变管理主站。

主站、终端建设、安装、维护方便，运行成本低廉。

最好可提供透明传输通道或可兼容多种通讯协议。

目前通讯组网方案。

目前比较适合于配变实时监控通讯要求的和特点的通讯方案有以下三种：⑴公用电话交换网方案；⑵无线数传电台方案；⑶GPRS 方案。

其中⑴、⑶两种方案属于公网，⑵方案属于用户自建的专用网。

公用电话交换网方案公用电话交换网应用相当普及，有人工作和居住的地方就有公用电话交换网，公用电话交换网不仅可以用于通话还可以用于数据传输，但公用电话交换网方案缺点：①需要布专用电话线，向电信公司交纳装机费、每月的月租费和使用费；②非透明数据传输，MODEM从拨号呼叫到连通需要一定时限。

无线数传电台方案无线数传电台适用于通讯点分散的数据监控，恰好适用于配变监控，其具有专用的数传频段，工作频率：220MHz~240MHz。

无线数传电台方案缺点如下：①初次开通需要向当地的无线电管理委员会交纳一定费用，每年再交一定的频率占用费，组网费用高；②通讯距离有一定的限制(平原地带最远为50km)，且受建筑物、山体的影响较大；③需要专业人员维护管理，建设、维护费用很高。

GPRS方案基于以上配变自身的特点和以上两种通讯组网方式的缺点，GPRS数据通讯方案的提出使一系列问题迎刃而解，科学、有效的解决了配变实时测控的通讯组网难题。

GPRS是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输网络，它采用先进的无线分组技术，可以为水力、电力、交通、银行等行业提供丰富的无线接入手段，移动GPRS方案具有以下优点：①采用透明双向数据传输，链路自动维护；②只需要向移动公司开户SIM卡，费用可以采用包月方式使用，运行成本低；③永远在线，只要激活GPRS后，将永远保持在线，不存在掉线问题，只有在产生流量时才计费；④快速登录，全新的分组服务，无需长时间的拨号连接过程；⑤高速传输，GPRS最高理论传输速度171.2kbps，平均带宽40kbps；⑥支持点对点、中心对多点及多点间的实时、对等数据传输，组网灵活，不受通讯距离和区域的限制，中心对多点的传输方式是配变实时监控常用的应用模式；⑦可靠性高，一般数据包传输的成功率在99.9%以上。