基于用電信息采集系統的農村低電壓采集和治理

華 雋

(國網河南省電力公司，鄭州 450000)

?

基于用電信息采集系統的農村低電壓采集和治理

華 雋

(國網河南省電力公司，鄭州 450000)

討論了基于用電信息采集系統的農村低電壓采集策略以及治理措施。研究表明，基于用電信息采集系統開展農村低電壓治理工作，對支撐和提高農村電網供電質量有重要意義。

用電信息采集系統；低電壓治理；農村電網

隨著經濟的發展、科技的進步，農村生活水平有了很大的提高，各種各樣的大功率電器陸續走進村民家中，農村用電量逐年增加，電網的用電壓力也相應增大，低電壓現象日漸顯著，并開始制約農村經濟的發展和生活水平的提高[1]。在農村地區，低電壓運行具有很多危害，根據統計資料顯示，用戶電壓每降低10%，則照度降低約35%；嚴重時會使如水泵等電動機械停止運轉或無法啟動：例如電壓降低到額定值的80%時，變壓器和線路輸送的有功負荷只有額定容量的64%；更有甚者會造成電壓崩潰和大面積停電事故。

近年來，智能電能表的大規模推廣和普及，用電信息采集系統不僅實現了客戶用電量的日監測功能，而且實現了客戶電壓、電流以及功率因數的在線監測。基于用電信息采集系統的配電網管理方面應用逐步深入，通過用電信息采集系統可以有效開展遠程費控、線損分析、低電壓治理、防竊電等工作。為充分發揮用電信息采集系統數據支撐作用，配合開展農村地區低電壓治理工作，本文從用電信息采集系統低電壓采集策略入手，深入探討農村低電壓治理工作的可行措施[2]。

1 用電信息采集系統建設及應用情況介紹

用電信息采集系統以智能電能表為依托，通過信息的智能傳輸和交換系統，已實現采集主站內所有專公變用戶、低壓用戶用電量的日采集功能，不僅有效克服了傳統人工抄表周期長、抄表誤差率高的缺點，而且實現了配電網多項運行指標的實時在線監測，為配電網的精益管理提供了重要數據支撐。用電信息采集系統硬件基本架構如圖1所示。

圖1 用電信息采集系統硬件基本構架

其中，智能電能表是由測量單元、數據處理單元、通信單元等組成，擁有電量計量、數據處理、實時監測、自動控制、信息交互等功能。用電信息采集終端(簡稱終端)是可以實現電能表數據的采集、數據管理、數據雙向傳輸以及轉發或執行控制命令的設備；用電信息采集終端按應用場所分為專變采集終端、集中抄表終端(包括集中器、采集器)、分布式能源監控終端等類型。采集主站是對電力用戶的用電信息進行采集、處理和實時監控的系統，能夠實現用電信息的自動采集、計量異常監測、電能質量監測、用電分析和管理、相關信息發布、分布式能源監控、智能用電設備的信息交互等功能[3]。用電信息采集系統可以實現對所有電力用戶和關口的全覆蓋，實現計量裝置在線監測和用戶負荷、電量、電壓、電流、功率等重要信息的實時采集，及時、完整、準確地為有關系統提供基礎數據，為電網運行管理各環節的分析、決策提供支撐，為實現智能雙向互動服務提供信息基礎。

2 基于用電信息采集系統的農村低電壓采集策略

2.1 采集原理

電力用戶整體分為專、公變和低壓客戶兩類。專、公變的采集原則為：對全部專、公變總路(專用變壓器結算計量點或公用變壓器考核計量點)安裝的采集終端或電能表開展電壓、電流、功率3類數據采集，如圖2所示。考慮到農村地區低壓用戶電能質量的要求相對單一，為減輕用電信息采集系統數據采集壓力，提高用電信息采集系統各類數據采集成功率，對農村地區的低壓客戶結合實際選擇部分“典型戶”開展客戶端電壓數據采集。同時，為確保采集系統安全穩定運行，用電信息采集系統需要結合終端類型和通信條件，合理設置電壓、電流、功率數據采集頻度和時點。具體采集原理為：

(1)對于本地通信組網采用載波方式的，以臺區為單位，選擇10個以內的典型戶(數量根據臺區規模、拓撲結構和系統前置負載情況確定)，每周實現1天在負荷高峰時段，以1 h為間隔，實現低壓典型戶電壓數據的采集。

(2)對于本地通信組網采用載波方式的，按照表箱選取典型戶，在集中器中設置為重點用戶，每日實現對典型戶不超過12個點電壓數據的采集。對于現場終端設備不滿足重點用戶設置技術條件的，每周實現1天在負荷高峰時段，通過采集系統主站對典型戶的電能表進行電壓瞬時值透抄，實現低壓客戶電壓數據采集。

(3)對于本地通信組網采用RS-485方式的，按照表箱抽取典型戶，在集中器中設置為重點用戶，每日實現對臺區典型戶24個點電壓數據的采集。對于采集失敗的數據點,按照“就近替代”原則用同一表箱其它客戶電壓數據進行替代。

(4)根據低壓客戶的電壓數據分析結果，區分出客戶低電壓出現可能性大、中、小的臺區，分別選擇100%、10%和1%的臺區納入采集。對納入采集的臺區選擇典型戶，每周實現1天在負荷高峰時段的典型戶電壓數據采集。

圖2 用電信息采集系統電壓采集流程

2.2 采集策略

對于專公變用戶，一旦采集到臺區總路出現低電壓，即認為整個臺區電壓偏低，需要進行電壓補償。對于低壓用戶，根據現場智能電能表的采集覆蓋情況，結合公變電壓數據，按照“優先選擇公變低壓側總路電壓偏低臺區、優先選擇臺區線路末端客戶、優先選擇用電高峰時段”的三優先原則實現用戶電壓數據的采集。同時，在公變臺區總路電壓數據采集基礎上，通過數據分析，進一步優化低壓客戶采集策略：如果公變總路出現低電壓，可以不再重復采集低壓客戶端電壓數據；公變總路電壓合格，需要在低壓客戶側選擇典型戶作為電壓數據采集對象。每個臺區電壓監測典型戶原則上不超過20戶，在午高峰(11:00～13:00)或晚高峰(18:00～21:00)時段，以小時為頻度設定采集時點，實現電壓數據采集(要求每日至少有一個有效采集數據)。如果現場設備和信道條件較好，可結合實際增加采集頻度，提高低電壓采集的實時性、準確度。

3 基于用電信息采集系統的低電壓治理

用電信息采集系統由于自身的智能化、實用化，在不額外增加人力、物力的情況下，一方面解決了長期困擾農村地區低電壓治理工作的電壓監測難的問題，提供了大量農村用戶的電壓數據資料，根據這些基礎數據，工作人員可以有效地分析出農村地區容易出現低電壓的臺區，通過對低壓臺區進行改造升級和無功補償，進而實現對低電壓臺區內所有用戶的低電壓治理。另一方面，用電信息采集系統提高了農村地區電壓監測的及時性，一旦監測到農村客戶大規模出現低電壓，可以及時采取措施，避免低電壓現象的進一步惡化，有效提升了農村地區供電質量。具體措施有以下3個方面。

(1)依托新一輪農村電網改造升級工程，加強對農網薄弱地區的設備改造。結合新型城鎮化、農業現代化和扶貧搬遷工程，通過新一輪農村電網改造升級工程，著力解決偏遠山區、貧困地區普遍存在的電壓不達標、不通動力電等問題，對10 kV、400 V供電半徑、線徑進行改造，消除低電壓隱患。

(2)加強農村地區供電的維護管理。根據用電信息采集系統監測到的低電壓數據，分析低電壓問題產生原因，深入研究電網末端配電情況，對于頻繁出現低電壓現象的用戶進行備案，加強供電設備的維修，對于落后的、陳舊的設備要及時淘汰更新，老化的線路要及時處理。

(3)對于那些暫時不能通過電網改造和設備升級進行低電壓治理的線路和用戶，建議在電網全局的角度進行電壓補償，在低電壓現象頻繁出現的地區建立無功優化系統。一旦監測到臺區用戶大規模出現低電壓，即根據電壓下降的幅度進行無功補償電容投切操作，具體的投切容量、時間、頻率需要根據電壓下降幅度及臺區負荷情況確定。

4 基于用電信息采集系統的低電壓監測和治理典型案例

截至2015年底，河南公司已完成全省低壓用戶電壓監測點的設置工作，其中終端重點用戶參數設置52 533戶，主站透抄任務設置246 138戶，累計向設備(資產)運維精益管理系統(PMS2.0系統)推送專公變用戶電壓曲線等數據1.6億條，低壓用戶電壓數據3 274.6萬條。目前，河南公司低壓用戶電壓數據采集成功率已達到80%以上。

2015年，國網河南省電力公司在漯河供電公司試點開展了基于用電信息采集系統的低電壓用戶監測和治理工作。漯河公司根據用電信息采集系統建設情況，于2015年初，在所轄農村區域內選擇部分容易出現低電壓的典型臺區，開展低電壓監測和治理工作。通過在采集系統中對典型臺區用戶進行參數設置，完成了采集終端運行狀態和數據完整性測試，實現了典型臺區內所有用戶電壓曲線的實時召測和查詢功能。同時，為進一步提升典型臺區內采集數據的完整性和準確性，優化農村地區低電壓采集策略，改變以往對每個臺區只采集5～10個重點用戶作為低電壓監測和治理的數據采集原則，實現了典型臺區內所有用戶的電壓采集和監測。對于專公變用戶，除部分老舊終端每日采集24點或48點電壓曲線、電流曲線、功率曲線外，其余終端均要求每日實現96點電壓曲線、電流曲線、功率曲線的采集。對部分老舊終端，除每日采集24點或48點電壓曲線、電流曲線、功率曲線外，要求每周實現一天在晚高峰(18:00～21:00)時段，通過采集主站以小時為頻度設定采集時間對電能表進行電壓瞬時值透抄。為確保硬件設施滿足低電壓采集軟件升級需要，漯河公司又對現場運行采集設備進行改造，共計更換、升級低壓集中器559臺、排查治理臺區500個、現場更換和調試居民用戶1萬余戶。

為驗證采集系統低電壓數據的準確性，避免由于采集數據不準確造成無功補償電容誤投切，漯河公司工作人員隨機赴部分供電所進行實地核查，根據采集系統后臺實時提取的低電壓用戶清單，現場找到低電壓用戶，通過手機在主站實時召測該用戶電壓，并與用戶表計內顯示電壓和用萬用表實時測量的電壓數據進行比對，確認無誤后，再將低電壓清單發配電管理部門進行無功補償電容投切等一系列低電壓治理。通過比對驗證表明，漯河公司采集系統低電壓數據的準確性已達到90%以上，有效地支撐了農村地區低電壓治理工作[4]。截至2015年9月份，漯河公司已經實現所轄區域內35萬用戶的低電壓實時采集和監測，累計發現低電壓臺區600余個，低電壓用戶4.5萬戶,并及時將相關低電壓用戶數據向運維檢修部和客戶服務中心推送。配網運行管理部門接收后，能夠通過無功補償電容投切實現線路升壓的，按照就地進行補償的原則開展低電壓治理；不能及時有效進行升壓處理的，轉入農網次年改造計劃，實現了用電信息采集系統電壓監控與電網實用化的聯動，為低電壓治理工作的自動化監測和推廣應用打下了良好的基礎。

5 結語

用電信息采集系統是目前電網運行狀態的輔助監測系統，根據新型城鎮化的建設要求以及十三五農網改造規劃，農村低電壓治理工作勢在必行。結合用電信息采集系統和農網升級改造、無功補償等，對治理農村地區的低電壓現象具有重要意義。

[1] 阮鴻飛, 連 宇. 淺析提高農村電網電壓質量的措施[J]. 現代制造, 2012(21):23-24.

[2] 王 晴. 農村電網“低電壓”綜合治理措施[J]. 農村電氣化, 2012(37):93-94.

[3] 陳 琦，李小兵，曹 敏，等. 電力用戶用電信息采集系統建設的研究與探討[J]. 陜西電力, 2011, 39(6):60-62.

CHEN Qi, LI Xiao-bing, CAO Min, et al. Study on Construction of Customer Power Information Gathering System[J].Shanxi Electric Power,2011,39(6)：60-62.

[4] 陳 盛，呂 敏. 電力用戶用電信息采集系統及其應用[J]. 供用電, 2011, 28(4):45-49.

CHEN Sheng, LU Min. Power usage information acquisition system and its application[J].Distribution & Utilization,2011,28(4):45-49.

(本文編輯：嚴 加)

Acquisition Strategy and Control Measures for Low Voltage in Rural Areas Based on Power Consumption Information Acquisition System

HUA Jun

(Department of Marketing, State Grid Henan Electric Power Company, Zhengzhou 450000, China)

This paper discusses the acquisition strategy and control measures for low voltage in rural areas based on the power consumption data acquire system. The results show that the low voltage control in rural areas based on the power consumption data acquire system can provide significant support for improving the rural power supply quality.

power consumption information acquisition system; low voltage control

10.11973/dlyny201605008

華 雋(1983)，男，助理工程師，主要研究方向為用電信息采集系統建設、運維及應用。

TP274

A

2095-1256(2016)05-0567-04

2016-07-15