淺析配電網(wǎng)電能計量和線損管理

陳輝 胡耀東 國網(wǎng)河南省電力公司信陽供電公司

隨著電力市場建設加速推進，市場化用戶對數(shù)據(jù)采集的及時性與穩(wěn)定性提出了較高的要求，尤其現(xiàn)貨市場建立以后，市場對裝置的采集性能要求越來越高，市場交易時刻的數(shù)據(jù)準確性是市場交易的關鍵因素，不準確、不及時均會引起投訴與糾紛，嚴重的時候會引起售電用戶出現(xiàn)虧損或倒閉。傳統(tǒng)的計量自動化終端已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在電力現(xiàn)貨市場電量結算要求，在實時性和穩(wěn)定性等方面都存在諸多不足之處。為了提高電力企業(yè)電費實時性結算水平，需要對傳統(tǒng)計量自動化終端技術進行改進。研制一種高穩(wěn)定型計量自動化終端與多通道、冷熱雙設備，利用現(xiàn)代通信技術和計算機技術以及電能測量技術結合在一起，才能夠技術、準確、全面地反映電量使用。

一、配電網(wǎng)電能計量現(xiàn)狀分析

智能變電站建設是構建智能電網(wǎng)的核心環(huán)節(jié)之一，它以數(shù)字化變電站為基礎，以IEC61850為標準通信協(xié)議，以新型智能電子設備完成控制、測量、監(jiān)視、保護、電能計量等信息的實時采集。智能變電站的技術革新促使計量技術的改進，使得變電站電能計量系統(tǒng)朝著數(shù)字化、智能化、標準化、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。數(shù)字化電能計量系統(tǒng)具有擴展性強、互操作性好、絕緣性能好、數(shù)據(jù)共享率高、準確度等級高、成本較低等優(yōu)點，已經(jīng)取得了較好的應用發(fā)展。但是，目前國內(nèi)電能計量系統(tǒng)在實施貿(mào)易結算時仍普遍采用傳統(tǒng)計量方式，只有在線損考核時才使用數(shù)字化電能計量。據(jù)統(tǒng)計，在國內(nèi)已經(jīng)投入使用的數(shù)字化電表中，約有95%的裝置用于內(nèi)部考核，只有約5%用于貿(mào)易結算，這充分說明數(shù)字化電能計量的作用多體現(xiàn)于參照對比。此外，國內(nèi)尚無明確的數(shù)字化電能計量設備評價體系，數(shù)字式電表的評價標準、技術方法仍參照傳統(tǒng)電表，實際應用中因為環(huán)境誤差極易造成數(shù)字式電表的首檢誤差與運行誤差存在較大波動。數(shù)字量的傳輸、上報均使用新的IEC61850協(xié)議，使得電能計量新技術在誤差來源、檢測溯源等方面均存在一定爭議。因此，有別于傳統(tǒng)計量方式，新的數(shù)字化電能計量技術帶來了新的誤差，對其進行分析，不僅有助于分析電能計量系統(tǒng)的整體誤差，使得系統(tǒng)具有更高的穩(wěn)定性、更好的安全性，還可以推動數(shù)字化電能計量系統(tǒng)在工程中的實際應用。

二、配電網(wǎng)電能計量和線損管理存在的問題

（一）電力諧波的影響

電力諧波的產(chǎn)生是不可避免的，影響著電能的計量準確性，體現(xiàn)在全電子式的電能表中，由于實際的電力使用過程中電力客戶的用電負荷是動態(tài)變化的，會隨時發(fā)生改變，因此針對每個周期的電壓和電流以及電壓電流之間的相位差值，利用電子式電能表無法進行準確和快速地測量。通常情況下，電子式電能表的測量元件是由乘法器和A、D采樣器構成的，無法直接地計算出相關功率，但是可以通過對用電負荷電壓的采樣，結合電流的瞬間值采樣結果進行計算，得出最后的結果，用采樣周期乘以電壓瞬間值和采樣電流相乘相加后的數(shù)值，最終的平均電能就可以計算出來。發(fā)生在電子式電能表中的計量誤差問題就是在這一過程中將模擬量轉換成數(shù)字量形成的，A、D采樣器的采樣次數(shù)和轉換精度均對計量結果有著直接的影響。并且電能計量裝置中電壓電流互感器自身存在的比差和角差問題，也會形成對計量結果的影響，這二者之間會形成幅值誤差和相位誤差，此類誤差問題均可能導致電能表的電能計量發(fā)生錯誤。電力線路的具體運行中，電壓和電流互感器中有電壓和電流通過，在電磁感應原理作用下形成二次電壓和電流的轉換，再向電能表傳入，借助二次導線的功能產(chǎn)生最終的結果，這一過程中計量用的配置是否準確對計量結果形成了一定程度的影響。電能計量裝置在電力諧波的作用下可能發(fā)生誤差問題，因為從理論研究的角度進行分析可以發(fā)現(xiàn)電力諧波會在電能計量儀表中形成電磁轉矩，這樣一來就為后續(xù)的電能計量工作埋下了隱患問題，導致計量裝置發(fā)生誤差，降低了電能計量的準確性。電磁感應式電能表裝置中共同存在基波和諧波，在諧波作用下，電能表的旋轉盤阻抗和電壓線圈阻抗發(fā)生了變化，改變了磁通量，最終引起了電能計量誤差問題，針對諧波有功電能的計量工作必然會面對這一誤差因素。

（二）電能計量裝置安裝、運行中存在的故障

電能計量裝置一般安置在電力用戶方，而由于電力用戶居住環(huán)境的不同，導致電力企業(yè)無法統(tǒng)一電能計量裝置的安裝環(huán)境。因此，因電能計量裝置安裝與運行環(huán)境的原因難免會出現(xiàn)一些故障，進而會影響到電能計量的正確性。電能計量裝置發(fā)生故障的主要原因有：PT和CT的變比錯誤、電能計量裝置的二次回路存在短路、接線錯誤、斷路以及PT和CT極性錯誤等。此外，電能計量裝置運行中三相電流與電壓的不同相也會發(fā)生故障。根據(jù)皮爾遜的系數(shù)可以判定出故障的類型。

（三）計量自動化終端存在的不足

目前，國外適應電力市場的計量自動化終端技術研究已經(jīng)比較成熟，各國根據(jù)自身的發(fā)展情況都具備適應電力市場結算需求的計量自動化終端的技術規(guī)范和檢測規(guī)范。雖然國內(nèi)已初步進行相關適應性技術規(guī)范的編寫，但國內(nèi)現(xiàn)安裝的負控終端仍未進行全面改造，采用的通信方式存在一定的局限性，采集密度也無法滿足電力現(xiàn)貨市場。計量自動化終端頻發(fā)故障也增大了運維技術難度和運維經(jīng)費，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在電力現(xiàn)貨市場電量結算要求，在實時性和穩(wěn)定性等方面都存在諸多不足之處。

（四）配電網(wǎng)線損問題

根據(jù)多年來工作總結出影響配電網(wǎng)線損的幾個因素：臺區(qū)拓撲結構及用戶分布，臺區(qū)設備能耗水平及臺區(qū)用戶用電特性；供售不同期時差電量的影響，錯抄、漏抄影響線損統(tǒng)計異常；由于季節(jié)、負荷變化等原因使電網(wǎng)潮流發(fā)生較大變化導致運行方式不合理；基礎檔案錯誤，電能表計的正負誤差影響線損變化；客戶竊電及其他影響因素。

（五）線損指標層層分解不合理

因為總體用電量以及耗能提升，導致當下一些未進行線改的線路承載能力降低。當用電高峰出現(xiàn)時，線路將過載。當過載達到一定極限時，線路將出現(xiàn)發(fā)熱，嚴重時可能引發(fā)火災。對一些供電所來講，用戶提升時對應用電負荷也在提升，但是其并未及時優(yōu)化設備與設施，由此便造成了線路承載壓力的進一步增大。線路三相負荷的具體設置科學性水平較低，無法保障設備的運轉，而技術人員方面的線路安裝不符合標準，也會造成線路連接處的松動或是其它問題的出現(xiàn)。我國電網(wǎng)建設中的電路結構建設非常復雜、相互交錯纏繞在一起，這會給優(yōu)化和維修電路造成很大的困擾。由于道路建設不斷，經(jīng)常會發(fā)生因為施工問題電纜和高壓線路被破壞的情況。除此之外，線損指標分解之后，對應的線損管理工作會直接與各個縣級供電企業(yè)掛鉤，若其中沒有明確出具體職責劃分，各個單位便可能只重視主營業(yè)務，將線損管理看作是“不重要的內(nèi)容”，對于管理水平也無法提升。

三、配電網(wǎng)電能計量和線損管理措施

（一）優(yōu)化計量方式

為了降低諧波對電能計量產(chǎn)生的影響，可通過優(yōu)化計量方式、提高對計量方式的管理有效性，運用全能計量方式和基波電能計量方式兩種不同方法展開深入研究。全能計量方式下，對于電能表的要求較高，需要電能表將基波電腦和所有的諧波電能準確、全面地反映出來，這樣才能使電能計量受到的諧波影響降到最低，保證電能計量的準確性效果。針對線性用戶電能表可以升級為電子式電能表，有效降低諧波對計量過程形成的影響，大大降低了電能計量可能發(fā)生的誤差問題，甚至可以將誤差降低到趨近于零。基波電能計量方式準確性較強，能夠將基波有功功率和有功電能準確地表達出來，是一種高效的計量方式，利用基波電能計量方式展開電能計量工作的過程中，應保證該方式運用的準確性和合理性，將諧波有功功率剔除在外，進行電能計量，也就是說不管是非線性用戶還是線性用戶，利用基波電能計量方式進行電能計量工作時，電能表上只將W1反映了出來。由此可見兩種電能表在有功電能的計量方面準確性均不足，因此必須要將專門的基波有功電能表配備其中，才能夠采取這樣的計量方式計量電能，抑制電源諧波，轉換成有源濾波的方式，利用開關交換功能和PWM轉換器的合理運用，能夠達到有效的抑制諧波的作用，這樣的方式能夠使功率因數(shù)得到提高，強化了電能計量的準確性。

（二）電能計量裝置與運行中存在故障的處理措施

電力企業(yè)的工作人員在安裝和調(diào)試電能計量裝置時，需要檢測施工現(xiàn)場的電力用戶方的接線是否正確。防止電力用戶方出現(xiàn)私拉亂接線路的情況，保證電力用戶用電的規(guī)范性。同時，要了解用戶日常的用電情況，并將調(diào)查的結果與其實際用電相對比，進一步判斷電能計量裝置是否正常工作。與此同時，電力企業(yè)的工作人員還需要對電能計量裝置的外觀進行檢查，核對電能計量裝置的鉛封和原始記錄的一致性。若是在核實過程中，發(fā)現(xiàn)電力用戶存在偷電、竊電的行為一定要及時進行處理，保證電力公司和電力用戶們的權益。此外，電力工作者還需要檢查電能計量裝置進出線的排列情況，檢查接線是否存在松動的現(xiàn)象。之后，還要檢查電能計量裝置的螺栓螺帽是否脫落，接線端子是存在松動現(xiàn)象等。若是發(fā)現(xiàn)電能計量裝置在安裝和運行過程存在問題，工作人員需要及時向相關部門申報，先進行停電處理，再科學的進行故障排查。

（三）自動統(tǒng)計

線路損耗管理中，通過應用電力計量自動化能夠對線路損耗進行自動化統(tǒng)計。在自動統(tǒng)計的基礎上，四分線損方法相結合能夠有效提高統(tǒng)計管理質量。通過應用電力計量自動化技術能夠根據(jù)線路電壓的不同對不同周期電力損耗進行設置統(tǒng)計，對電壓等級和電力損耗之間的聯(lián)系加以分析。在以往的模式下，配電網(wǎng)中線路比較多，對于線路的長度估算較為困難，所以很難對人力資源以及物力進行準確統(tǒng)計，應用電力計量自動化技術能夠減輕統(tǒng)計工作量，提高工作質量以及效率，能夠對線路中存在的故障加以及時地發(fā)現(xiàn)，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運行。

（四）規(guī)范供電所內(nèi)部管理

第一，建立規(guī)范化管理常態(tài)機制。建章立制，完善體系，對各專業(yè)、各崗位的工作標準、工作要求、工作流程等做出具體明確規(guī)定，形成事前有計劃、事中有控制、事后有考核的管理主線，提高全員的工作執(zhí)行力。同時注重發(fā)揮模范引領作用，選亮點、樹典型，營造你追我趕、爭先創(chuàng)優(yōu)的工作氛圍。第二，打造智能型供電營業(yè)廳。營業(yè)廳智能化管理系統(tǒng)為客戶提供個性化、互動化、多元化的智能便捷服務，服務客戶實現(xiàn)網(wǎng)上交費、網(wǎng)上辦電、網(wǎng)上報修、網(wǎng)上查詢等業(yè)務辦理，服務流程更優(yōu)化、辦電程序更簡捷，讓老百姓用上可靠電、滿意電，享受智能化、科技化的服務。

（五）明確技術降損和管理降損與理論線損的關系

按照線損出現(xiàn)原因，可使用管理降損、技術降損兩類措施來解決問題。其中，技術降損能夠直接減少線損值，管理降損則是推動實際與理論線損值更趨近。一般情況下，技術降損需要大量的資金投入來優(yōu)化電壓水平，改善網(wǎng)絡結構，縮短供電半徑，優(yōu)化無功配置等手段達到降電壓的目的。管理降損一般資金投入較少，通過加強治理，減少人為因素在供電網(wǎng)絡中造成地“跑漏”電能損失來實現(xiàn)降損的目的。技術降損和管理降損是有區(qū)別的，兩者無法處于自由狀態(tài)。對于降損管理來講，技術和管理降損兩類方式都經(jīng)常用到，必須綜合管理這兩類解決問題的方式，這樣才可通過資本投資來獲取更佳的效益。線損管理即是借助高效化的控制與組織，進行資源方面的整合，以此來服務企業(yè)的發(fā)展，并在綜合使用管理、技術措施的基礎上達到既定的線損管理目標。

四、結語

綜上所述，電能計量裝置的正常工作關乎到電力企業(yè)和電力用戶的利益，同時也是電能計費的重要依據(jù)和基礎。只有做好電能計量裝置故障檢測與排查工作，并加強降損措施的應用，才能保證電能計量的準確性，提高電力營銷服務工作水平，推動電力事業(yè)長遠穩(wěn)定發(fā)展。