同期電量平衡狀態監測與輔助分析

馬亞軍，李 華，於建林

（1.北京煜邦電力技術股份有限公司，北京 100000；2.國網天津市電力公司，天津 300010）

0 引 言

電網電能損耗（簡稱“線損”），是指電能在從發電廠傳輸到電力用戶過程中的輸電、變電、配電和營銷各環節中所產生的損耗和損失。當電網的線損用電能損失表示時，就體現為線損電量。線損電量占供電量的百分比綜合反映和體現了電力系統規劃設計、生產運行和經營管理的水平，也是電網經營企業的一項重要經濟技術指標和衡量供電企業綜合管理水平的重要標志。根據國家“資源開發與節約并重，把節約放在首位”的方針政策，在當前電力還不是十分富裕的情況下，除繼續進行電力工業的基本建設外，努力降低線損，提高能源利用率，就可以向客戶提供更多的電力，促進工農業生產，節約動力資源，降低供電成本，從而提高整個電網的經濟效益，其經濟意義和現實意義是不可低估的。

1 典型問題分析

造成電量數據異常，進而影響線損率，主要有如下3個方面。

（1）電網一二次設備原因造成部分電量缺失。現場由于PT保險、二次回路或電能表、互感器設備故障，引起單相或多項電流、電壓缺失，導致電能表計量電量缺失[1]。

（2）電能表或者電表采集裝置故障造成數據錯誤。現場電能表或者采集裝置故障，會造成數據跳變或者數據停滯[2]。

（3）設備客觀因素造成線損不達標。變電站內輸電線路兩側計量誤差等客觀因素造成的線損率異常。輸電線路兩側電能計量裝置的綜合誤差會影響統計線損率的計算，電能計量裝置綜合誤差包括電壓和電流互感器誤差、電壓互感器二次回路壓降誤差、電能表誤差。當輸電線路較短或線路處于輕載工況時，線路的實際線損率較小，送受端電能計算裝置的綜合誤差對統計線損率計算的影響更加明顯。例如用戶專線，用戶側和變電站側電能表計量精度不同，容易造成線路線損率異常。

2 算法模型

損耗率的計算必須在一定的時間范圍內進行，引入時間斷面的概念，斷面是一個時間段，即起始時間到結束時間。所有計算與分析都關聯一個時間斷面，即在一定時間內的損耗率。例如2019年3月1日0點至2019年4月1日0點為一個斷面。

本文提出了符合電網實際運行情況的“線損率修正算法模型”和“壞數據點查找算法模型”，運用壞數據點查找算法，對線損率異常情況、母線不平衡、電量異常等情況進行分析，發現問題并及時報警。

2.1 損耗率異常判斷

損耗率是母線、分線、變壓器等設備的損耗率，母線、分線等統一稱為一個模型，模型損耗率標準是設備損耗率的一個合理區間，本次研究中模型的損耗率標準設置三個優先級：

首先，讀取斷面中配置的模型損耗率標準；

其次，如果斷面中未配置的模型損耗率標準，讀取模型中配置的損耗率標準；

最后，如果模型和斷面中都沒有配置最大，最小損耗標準，依據電壓等級，模型的類型得出損耗率標準；

得到模型損耗率標準后，如果模型的損耗率不在標準區間內，說明損耗率異常。

2.2 輕載判斷

判斷輕載的標準：

首先，依據模型類型、電壓等級，得到模型的輕載標準；

其次，依據得到的標準，當供入、供出電量都小于輕載標準時，認為模型輕載。

2.3 壞數據點查找

當模型損耗率異常時，進行壞數據點的查找，列出模型的所有計量點，再列出計量點關聯的模型，再根據模型損耗率是否達標，再去查找壞數據點。壞數據點的判斷方法如下：

（1）設備損耗異常；

（2）母線模型中，斷面計量點EMS積分電量與電量相差5%以上[3]；

（3）該計量點關聯的其他模型損耗率異常。

2.4 狀態估計值區間計算

當查找到壞數據點后，對壞數據點的相關模型進行區間計算，計算出最大、最小估計電量。

設模型M的入端電量為a，出端電量為b，損耗電量為c，損耗率為r，M的標準損耗率最小值為rMin，最大值為rMax；則c=a-b；r=c/a=（a-b）/a=1-b/a。

如果r＞rMax，損耗率偏大，認為模型的供入電量太多，或者供出電量太少；對于計量點來說要增加供出電量或者減少供入電量。

如果增加供出：則分母a不變，設狀態估計電量為e，則r=1-（b+e）/a；e=（1-r）×a-b。

對r求導：de/dr=-a＜0，此函數單調遞減，則eMax=（1-rMin）×a-b=a×（r-rMin）；eMin=（1-rMax）×a-b=a×（r-rMax）。

如果減少供入：則分母a要變化，設狀態估計電量為e，r=1-b/（a-e）；e=a-b/（1-r）。

對r求導：de/dr=-1/（1-r）×（1-r）＜0，此函數單調遞減，則最大值、最小值為eMin=a-b/（1-rMax）、eMax=a-b/（1-rMin）。

如果r＜rMin，損耗率偏小，認為模型的供入電量太少，或者供出電量太多；對于計量點來說要增加供入電量或者減少供出電量。

如果減少供出：則分母a不變，設修正電量為e，則r=1-（b-e）/a，e=b-（1-r）×a。

對r求導：de/dr=a＞0，此函數單調遞增，則eMax=b-（1-rMax）×a=a×（rMax-r），eMin=b-（1-rMin）×a=a×（rMin-r）。

“可是什么？”媽無情地打斷她的話，說，“村里多少女孩初中沒讀完就出去打工掙錢養家、供弟弟讀書？你能？我供你讀到大學本科，把向南都荒廢了！”

如果增加供入：則分母a要變化，設修正電量為e，則r=1-b/（a+e），e=b/（1-r）-a。

對r求導：de/dr=1/（1-r）×（1-r）＞0，此函數單調遞增，則最大值、最小值為eMax=b/（1-rMax）-a、eMin=b/（1-rMin）-a。

2.5 線損率修正算法

根據能量守恒原則，以杠桿為原理進行分析，選取壞數據點作為支撐點，在電網內部對模型及損耗進行杠桿調整，計算出狀態估計值[4]：

（1）判斷不合理損耗的父模型損耗率偏大還是偏小；

（2）找到父模型相關的所有計量點；

（3）判斷計量點類型；

（4）查找計量點所有拓撲關系，形成杠桿關系；

（5）計算異常損耗的正常邊界的限值，判斷供入供出關系；

（7）分析排列電量與EMS積分電量差值，對比歷史正常差值百分比；

（8）根據子模型的損耗情況，利用區間計算算法，計算出電量估計值的區間；

（9）校驗EMS積分電量是否在估計值區間內；

（10）對父模型的區間及子模型的區間進行判斷，結合EMS積分電量，給出合理損耗的狀態估計電量；

（11）分析計算完成，或者重復以上步驟計算。

算法流程如圖1所示。

圖1 算法流程圖

3 計算示例

電量的單位均為萬千瓦時，經過系統進行計算[5]， 某線路A原始損耗率的計算結果如表1所示。

表1 線路A原始損耗率計算結果

EMS電量的損耗計算結果如表2所示。

表2 線路AEMS電量損耗率計算結果

平衡狀態監測與輔助分析系統經過自動計算，查找壞數據點，給出的狀態估計值，如表3所示。

表3 線路A狀態估計結果

模型詳細的計算結果[6]如表4所示，其中供入合計原始電量為1.573×107kW·h，供入合計EMS電量為1.335 338×107kW·h，供入合計估計值為1.331× 107kW·h；供出合計原始電量1.199×107kW·h，供出合計EMS電量1.335 79×107kW·h，供出合計估計值為1.336 5×107kW·h。

經核查，部分計量點表計異常，測試一線數據跳變，測試二線數據停滯，及時下單派修。

4 結 論

通過計算工具進行分析計算，能夠快速定位故障點，及時發現母線不平衡、分線不平衡、電量異常、整站采集故障等現象，并計算出狀態估計值，給線損工作人員提供數據支持，大大減少人工參與程序，提升同期線損數據治理工作效率。

協助使用人員及時發現線損計算中存在的計量點電量、設備關系及采集表底等問題，消除計量誤差或計量非同期引起的線損率異常，給出準確的判斷，有效指導源端查找問題，提升同期線損系統建設質量，提高線損管理水平，降低線損率。

表4 模型詳細計算結果