開展客戶合同容量分析提高公變運行效率

榮臻

（國網四川省電力公司自貢供電公司 四川省自貢市 643000）

1 背景及意義

隨著老舊小區、棄管小區、小誠鎮、中心村配電網改造的持續推進，關系居民用電“最后一公里”問題得以解決。但局部改造也改變了公變臺區原有設計，造成部分臺區重過載，部分臺區輕空載的兩極化現象。通過對低效運行公用配變進行了研究分析，輕空載原因主要為以下四個方面：一是新住宅小區居民入住率不高、負荷發展緩慢；二是成片住宅樓的老舊臺區改造時，對居民負荷預測過大、負荷需用系數和同時系數取值偏高等原因造成公用配變容量設計過大；三是隨著城區、農村房屋拆遷造成原本負荷率正常的公用配變，因負荷減少而運行效率降低。

因此急需建立一套統計分析系統，通過對公用配變臺區內用戶數量、戶均容量、用電量進行統計，結合公用配變額定容量及投運時間以典型時刻最大負荷率為依據開展關聯分析。查找出運行效率低、負荷率低且負荷長期無法增長的公用配變和負荷率高且負荷短期增長較快的公用配變，將輕空載公變同重過載公變按容量需用調換，減小輕空載臺區變壓器容量、增大重過載臺區變壓器容量。

2 數據來源及分析思路

2.1 數據來源

本次分析數據主要來源于營銷SG186 營銷業務應用系統、用電信息采集系統。分為公用變壓器信息和臺區內低壓客戶信息兩大類。

2.1.1 公用變壓器信息

通過“配變檔案數據”和“負荷數據”導出關鍵月份公變最大負荷及負荷率；通過用電信息采集系統導出公變臺區采集成功率及線損率，并通過公變名稱、變壓器ID、PMS 編號等進行對應匹配。最終形成Excel 格式《公用變壓器運行信息表》。表中主要數據有所屬區縣、公變所屬供電區域、公變歸屬10kV 饋線、PMS 編號、臺區編號、變壓器名稱、額定容量、典型月最大負荷、典型月最大負荷率、采集成功率、線損率等。

2.1.2 臺區低壓客戶信息

從SG186 營銷業務應用系統導出EXCEL 表格并進行計算，形成《低壓客戶明細》。主要收集戶名編號、戶號名稱、用戶分類、用電類別、合同容量、計量凡是計量點容量、立戶日期、電壓等級、臺區編碼、臺區名稱、典型月份電量等。再次從營銷業務系統的導出典型區域內低壓客戶夏季（7、8月）電量情況，匯總形成《典型區域歷史電量表》。

2.2 數據清洗與分析

2.2.1 公用變壓器數據

通過用電信息采集系統、營銷SG186 系統中共有的關鍵數據列“公變名稱”、“變壓器ID”、“PMS 編號”將三個系統中的數據合成為一個數據表《公變運行信息表》。刪除數據表中公變采集成功率低于90%的公變，7月線損率不合格的公變，保留合格臺區。利用7月最大負荷和變壓器容量重新計算得到臺區最大負荷率，與監測系統最大負荷對比發現有數據異常。排查后發現是由于監測系統變壓器數據更新不及時造成，因此分析中用到的負荷率為自行計算所得。

2.2.2 低壓客戶信息

通過《低壓客戶明細》數據匯總，依據低壓客戶所屬于“臺區名稱、臺區編號”進行歸類統計形成《公用配變客戶情況匯總表》，重點包含臺區內居民（城鎮居民、農村居民）客戶戶數、居民客戶合同容量匯總、居民客戶平均合同容量、居民零度戶數、非居民客戶數（商業、非工業、普通工業、中小學教學……）、非居民客戶合同容量匯總、非居民客戶合同平均容量、匯總非居民客戶零度戶數、臺區客戶平均立戶日期等。

2.2.3 居民多年電量

針對《典型區域歷史電量表》中近5年每年夏季電量進行統計，刪除任何一個月電量為零客戶；刪除連續月份電量變化超過3 倍的客戶；對居民客戶按供電區域（城市新區、城區、老舊城區）維度分類統計，根據“極值處理”原則刪除了偏離均值3 倍的客戶數據；最后統計計算各區域客戶歷年夏季電量變化情況。典型低壓客戶從導出清洗篩選出月正常用電客戶進行隨后的分析。

3 分析過程

為更好的描述各類客戶裝見合同容量及用電發展情況，對公變運行效率的影響，整個分析過程分為公變臺區的分類、居民負荷增長分析、居民戶均負荷水平分析、公變臺區負荷水平預測、公變負荷率異常分析五個部分。

3.1 公變臺區的分類

低壓客戶因用電類型的不同各類客戶用電發展也不相同，各種客戶種類在公變臺區中占比的不同也造成公變運行負載曲線大不相同。因此我們根據校驗后的居民客戶容量結合4-9 客戶電量兩個維度對公變臺區進行分類。現有城農網居民客戶數量占比93.05%；城農網居民客戶春夏季售電量在臺區售出電量中占比79.5%。無論從客戶數、售電量、合同容量多個維度進行比較居民客戶都是公變的主要服務對象，因此以下分析報告主要針對居民客戶公變開展負荷與效率分析。

根據校驗后居民運行容量在臺區運行總容量中占比情況將臺區劃分為5 類。居民容量占比90%以上的公變定義為純居民公變，90%-60%的公變定義為居民用電為主公變；60%-40%的公變定義為混合型公變；40%-10%定義為非居民用電為主公變；10%定義為純非居民公變。根據上表中公變以純居民客戶公變和居民為主臺區居多，分別占比77.28%和17.3%。因此本次報告結合居民客戶合同容量、負荷情況對此兩類公變開展分析。

3.2 居民負荷增長分析

由于公變的最大負荷僅能反映出整個臺區整體負荷變化情況，居民入住率變化對臺區負荷影響不能排除，臺區負荷變化并不能代表居民客戶負荷水平的變化。因此我們采用對建成區居民連續4年夏季的用電量的變化結合溫度變化來替代轉換居民負荷平均增長水平。

通過分析發現氣溫是電量（負荷）變化的主要原因，在2017-2018，2019-2020年度氣溫變化不大的情況下電量負荷增長率分別為2.21%、4.31%；2017年底在市政府的支持下公司完成老舊、棄管小區的電力設施改造，釋放出該片區居民負荷增長潛力（改造后片區電量（負荷）增長率為6.8%）；根據氣象信息2021年四川地區高溫溫度為20年一遇；新技術的應用使家用電器節能等級不斷提升；綜上所述我們將未來城市居民負荷增長率設為3.5%進入隨后的分析。

3.3 居民戶均負荷水平分析

將《公變運行信息表》和《公用配變客戶情況匯總表》進行合并，將公變最大負荷同有效居民客戶數進行比較計算得到居民戶均負荷。在計算式為確保計算的準確性我們采用了居民裝見合同容量在臺區總容量占比超過95%的臺區計算。

公式：居民戶均負荷=臺區最大負荷/（臺區客戶數-零度戶）

計算后對數據進行“極值處理”，查找出偏離較大的數據，進行極值處理。然后根據公變供電區域特性、投運年限及臺區客戶數多個維度對居民戶均負荷進行分類統計。如表1所示。

表1：規劃負荷同實際負荷對比

新的住宅設計規范對各類住宅的設計容量、進戶線、電表容量都作了規定，結合老舊小區改造城市居民全部按8kW 進行配置，確保住宅用電水準20-30年不落后。但如何選擇相應公變容量卻讓設計人員無所適從，主要原因是需用系數（k）取值各地區設置不同。舉例來說我公司20年來規劃時“需用系數（k）”值變化較大（如50 戶，需用系數從0.8 降到0.6）。選用怎樣值的更合理，我們結合臺區實際戶均負荷進行分析。

城網配網臺區居民戶數為50 戶左右的總數的50%，我們實際測得的戶均負荷水平為1.35kW，但實際戶均容量為4.2kVA，是實際負荷的3 倍。結合現行k 值來轉換設計是全部按大型住宅（8kW）用電水平進行規劃。住宅大多為三四類住宅，通過夏季實測最大戶均負荷結合房屋區段、投運的年限及房屋面積綜合分析發現各類小區間戶均負荷差異不大。我們利用每年3.5%的負荷增長率，連續十年增長的情況預測了臺區戶均最大負荷，再按6kW 用電標準按現行需用系數標準計算戶均容量，從而制定長期戶均容量標準，以供基層工作人員在城農網改造時使用。如表2所示。

表2：規劃負荷同實際負荷對比

3.4 公變臺區負荷水平預測

3.4.1 近期負荷預測

假設居民全部居住，非居民負荷滿載的情況下乘以居民負荷增長率，出明年夏季高峰最大負荷值。

公式：

預測負荷=1.035*（今年最高負荷+居民零度戶數*當前戶均負荷+非居民零度戶合計容量*80%）

3.4.2 遠期負荷預測

（1）方法一：假設居民全部居住，非居民負荷滿載的情況下乘以10年的增長率，算出遠期公變最大值。

公式：

預測負荷=1.03510*（居民戶數*MAX 今年最高負荷+居民零度戶數*當前戶均負荷+非居民零度戶合計容量*80%）

“珠芽黃魔芋種苗研發及生產”是景洪農場全面推進新型產業及產業結構調整的一個重要項目。景洪農場已向州、市農墾局爭取到150萬元項目資金，將于2019年初在十分場動工建立珠芽黃魔芋組培苗培養基地，以更好地帶動職工群眾發展橡膠林下珠芽黃魔芋種植，實現科技增收。與云南省熱帶作物科學研究所簽訂魔芋組培苗種植合作協議后，雙方達成五年供苗意向，云南省熱帶作物科學研究所將負責魔芋組培苗生產，并向景洪農場提供種苗的煉苗技術指導。

（2）方法二：鑒于居民經濟條件得到改善，原來平均負荷低于地區水平的客戶負荷獲得提升。在居民平均負荷計算值和居民平均負荷實際值中取最大值進行負荷預測。

預測負荷=1.03510*（（Max（計算戶均負荷，當前臺區戶均負荷）*居民總戶數+非居民客戶合計容量*80%）

3.5 公變負荷率異常分析

在建立了公變負荷預測模型的基礎上，我們將公變臺區中變壓器額定容量、校驗后合同容量、臺區當前最大負荷、預測負荷、當前負荷率、預測負荷率及臺區居民客戶數、非居民客戶數進行結果展示。

3.5.1 臺區合同容量小于配變額定容量

客戶報裝合同容量小于公用配變額定容量，配變最大負荷率平均為16.4%，采用兩種遠期負荷率預測方法最大負荷率平均值分別27%和26%。異常配變主要為200kVA、315kVA、100kVA 三種型號居多。如圖1所示。

圖1：客戶合同容量小于配變額定容量分布

3.5.2 目前輕載且遠期仍然輕載配變

在報裝合同容量大于變壓器額定容量的變壓其中，目前最大負荷率低于20%，且中長期最大負荷率仍低于30%。如圖2所示。

圖2：目前輕載且遠期仍然輕載配變額定容量分布

4 分析結論及建議

臺區容量確定應綜合考慮當地產業特點、用戶用電性質、用戶接入數量以及負荷同時率等因素，科學安排公變容量，做到公變運行 既經濟且安全可靠。建立公變臺區運行效率綜合性診斷與評價機制，為配網臺區的新建與改造提供數據支持，從而進一步提升公司低壓配網的管理水平。

因此，供電企業需用持續開展客戶合同容量分析，同時通過以下工作提升公變運行效率。

4.1 重載配變同輕載配變的調換

通過公變負荷率異常分析，公司現有輕載且負荷無法增長的配變1185 臺，容量區間主要集中在100kVA-400kVA 區間；有重過載且負荷持續增長的配變286 臺，增容容量區間也是100kVA-400kVA。因此原則上重過載臺區改造不需要新購配變，可以將資金全部用于低壓線路的改造上。

4.2 完善公司配變容量選型原則

配網運維管理部門應結合實際居民平均負荷水平開展配變容量選擇的技術論證，并將結果應用到實際規劃設計中。