基于低壓臺區的電能表遠程誤差計算探索與實踐

劉浩宇 許迪 翟術然 盧靜雅 喬亞男

摘 要：電能表的計量準確性關系到千家萬戶的實際利益，同時也直接影響電網企業的營業收入。為了對運行電能表的計量準確性進行全量監測，現階段只能通過人工地毯式巡查或抽檢方式，不僅工作量大，針對性不強，更無法實時反映現場運行誤差情況。文章通過研究遠程誤差診斷模型，用數學方法設計并實現了智能電能表運行誤差算法，并進行了初步應用以及商業規劃，從而說明了電能表遠程誤差計算的重要意義和商業價值。

關鍵詞：遠程誤差診斷；RDIM模型；電能表超差；廣義流量守恒

中圖分類號：TM933.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）33-0046-02

Abstract： The measurement accuracy of watt-hour meter is related to the actual interests of millions of households， but also directly affect the operating income of power grid enterprises. In order to monitor the measurement accuracy of the meter， we can only use manual carpet inspection or random inspection at this stage， not only the workload is heavy， the pertinence is not strong and can not reflect the field operation error in real time. Through studying the remote error diagnosis model， this paper designs and realizes the operation error algorithm of intelligent watt-hour meter by mathematical method， and carries on the preliminary application and the commercial plan. Therefore， the importance and commercial value of remote error calculation of watt-hour meter are explained.

Keywords： remote error diagnosis； RDIM model； overerror of watt-hour meter； generalized flow conservation

引言

2017年舒印彪董事長赴澳大利亞調研指出要深化智能電表非計量功能，利用智能電表數據加強配網運行監測和精準運維的重要方向和內容。但目前在配網運維和智能表應用上仍存在智能電能表作為連接供電公司和用戶的橋梁，其準確度是保障雙方權益的標準。問題電能表和異常用電等情況的出現打破了平衡，而對現場電能表逐具進行校驗、用電隱患排查又因為表計數量龐大難以實現。隨著電力公司用電信息采集系統的全面覆蓋，積累了海量的用戶檔案和用戶電量數據，結合當前的大數據分析技術，深度挖掘相關數據，使得對電能表運行誤差的在線分析變成可能。

1 基于低壓臺區的電能表遠程誤差計算RDIM模型原理分析

電網中一個臺區由一個供電表和若干個用戶表組成，供電表與用戶表的關系組成了簡單的樹形拓撲，如圖1所示。總表M0對下一級用戶表M1，M2，......提供能量輸入。目前大多數針對計量點異常的研究均基于該拓撲結構。

筆者通過構建基于樹形拓撲下廣義流量守恒的智能電能表運行誤差診斷模型（下文簡化為RDIM模型），用數學方法而非物理方法設計并實現了智能電能表運行誤差算法。算法的基本原理為廣義流量守恒原理。依據相對誤差定義（真實用電量與示值差占示值的百分比）以及臺區總表流入電量與臺區分表流出電量相等的關系構建智能電能表運行誤差診斷實驗模型。在理想情況下，利用最優化、最小二乘法等方法，可計算電能表相對誤差。同時，依托天津大學智能電網重點實驗，對模型的可行性進行了論證，在理論上證明了遠程誤差診斷算法的可行性。

定義電能表相對誤差為？滓，？滓=，其中x為某一時段電能表的實際增量，y為電能表讀數增量。由相對誤差的定義，我們可以得到x=。

由于流量守恒，臺區實際流入的電能等于臺區實際流出電能，即分表真實用電量和等于總表真實用電量，那么=0成立。其中i為計量次數i=1，2，......，m；j為電能表，j=1，2，......，n。如果我們假設一塊電能表的誤差是已知的，不失一般性，我們假設總表誤差已知，我們可以得到

=

令？著=，有：

yij？著j=yi0？著0

根據此公式，我們即可得到電能表真實誤差。

筆者在分析低壓臺區用戶典型電力特征參數集的基礎上，通過低壓臺區用戶用電行為程控負載實驗模擬平臺，在實驗室環境下模擬典型低壓臺區用戶實際運行狀態。根據實驗結果不斷修正、完善模型，進而實現對誤差的在線精確計算。此外，筆者通過與實驗平臺相配套的軟件系統，對臺區用戶多種電氣特征參數進行實時調節。通過大范圍的模擬相關電氣特征參數，測算實驗模型的邊界條件，預測遠程誤差診斷算法對現場復雜臺區的適用性。

2 基于低壓臺區的RDIM模型應用效果分析

筆者將RDIM模型應用于天津直轄市3.3萬個低壓臺區以及浙江紹興地區2.4萬個低壓臺區，涉及用戶750多萬，共檢出疑似異常臺區數287個，約占總臺區數的0.5%，已完成49個異常計量點的排查，確認計量異常點37個，其中模型對臺區重要用電客戶的異常用電行為的命中率為100%。

通過對臺區電能表誤差的計算，結合計量在線監測與智能診斷系統的電表事件等，構建全面完善的數據比對、統計分析、異常研判體系，對電能表的運行工況進行全方位、多角度自主診斷和分析，實時監測電能表運行狀態，快速、準確、智能定位異常計量點，為繁雜多樣的用電異常提供自動化解決方案，指導基層人員針對性的開展各項臺區管理工作，也可成為實施電能表狀態更換和電表廠商質量評價的依據。

RDIM模型在電網公司全面應用后，智能電表監測比例由原來人工抽檢的1%提升到100%，將有力提升電網公司精益化管理水平，并實現臺區異常用電的分析、預警、排查和處理的全流程智能化管理。在客戶服務方面，RDIM模型支持實時遠程誤差診斷，及時發現電表異常，能在用戶無感知的情況下處理異常，提升用戶服務滿意度；在經濟效益方面，RDIM模型可減少線損、識別竊電，預計每年可挽回電量損失2.9億千瓦時；在管理節流方面，模型可實現臺區異常高效精準定位，每年可節約運維開支6.88億元。

3 基于低壓臺區的RDIM模型商業前景分析

筆者結合智能表的數據深化應用，運用RDIM模型開發了一款新型服務產品，本服務產品可推廣至全國各省市電力公司、發電企業及其他能源（如水、氣、熱）企業獲取產品銷售利潤，同時每年可以獲取產品的升級服務及專業安全服務費用，這部分收入隨著客戶群體的增大，具有非常穩定的利潤來源。

本服務產品可采用硬件及服務捆綁銷售。依據行業不同價格略有調整。也采用服務銷售，硬件企業自由選購的方式。后續的系統維護和設備更替還能產生持續的營業額。

隨著智能電網投資的快速增長，智能電表的廣泛應用能夠提高電力企業的經營效率，促進節能減排，增強電力系統的穩定性。本服務產品符合國家產業政策，必將成為智能電網建設的關鍵終端產品，中國是用電大戶，除了家庭用電及其他領域需求，本服務產品市場容量非常之大，預計實現年銷售5000套，可累計實現銷售收入1000萬元。在不追加投資的假設前提下，從2018年以后各年產量均達到10000套以上的產銷量。將全面實現“全覆蓋、全采集、全費控”。

本服務產品的智能電能表運行誤差實時遠程診斷技術，可應用于智能電能表的狀態輪換管理，預計在國網公司范圍內推廣后，將消除約4億只運行電能表周期檢定工作。按8年的輪換周期來算，預計每年可減少5000萬只電能表的輪換，減少25000噸電子垃圾產生，可為公司節約電能表采購成本約100億元，同時大幅降低低壓臺區現場運維成本，實現公司提質增效的工作要求。

通過對智能電能表進行遠程實時診斷與異常快速處置，可實現對正常線損、人為偷電及異常故障等不同類型線損的精確辨別與分析，避免線損計量不精確引起的計量糾紛，保障供用電雙方公平貿易，實現及時判別與處置，提高配電網供電可靠性水平，降低非正常線損導致的利益損失，保障電網公司利益。

本服務產品可提升電網公司企業價值及社會形象：提高現場故障排查效率，有效提升各級供電服務部門對客戶訴求的快速響應能力，降低用戶的投訴風險、提升了客戶服務體驗、滿意程度。提高政府和社會認可度，充分展示公司認真負責的國企形象和真誠規范的服務形象。加強營銷服務現場運維質量管控，嚴格規范工作行為，更好的履行了企業保障民生、服務社會的職責，確保為用戶提供更加優質、便捷、高效的服務。另外，本服務產品智能電能表運行誤差實時遠程診斷技術的相關研究成果亦可推廣到水、氣、熱等多種廣義流量計量領域，服務“多表合一”工程推廣應用，提升公司形象和價值，有效承擔企業社會責任。

4 結束語

本文結合用電信息采集系統現狀及電網公司迫切需求，構建了基于低壓臺區的電能表遠程誤差計算新模式，結合天津及浙江的應用實例，展示了電能表遠程誤差計算的應用效果及商業價值，從而說明了電能表遠程誤差計算的重要意義和必要性。

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