利用HPLC電能表技術(shù)快速有效治理高損臺(tái)區(qū)

劉 東，金 勇

（國網(wǎng)安徽省電力有限公司 霍山縣供電公司，安徽 六安 237200）

0 引 言

高速電力線載波（High Speed Power Line Carrier，HPLC），也稱為寬帶電力線載波，是在低壓電力線上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶拵щ娏€載波技術(shù)。它利用電力線作為通信介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，是一種高速電力線通信技術(shù)。基于HPLC技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高頻數(shù)據(jù)采集，每天采集96點(diǎn)實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)，一般包括電壓、電流、功率因數(shù)以及示值等信息。相對(duì)于以往的窄帶電力線通信，HPLC抗干擾能力強(qiáng)，采集數(shù)據(jù)量大，傳輸速率快，通信可靠性和穩(wěn)定性顯著提升。對(duì)于霍山供電所而言，臺(tái)區(qū)線損的治理工作是一項(xiàng)只有起點(diǎn)沒有終點(diǎn)且必須長期重視的工作。本文以HPLC技術(shù)為降損工作的核心，探討如何實(shí)現(xiàn)全面提升電力公司線損管理水平。

1 HPLC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.1 帶寬優(yōu)勢(shì)

通常情況下，處于低壓臺(tái)區(qū)的用戶規(guī)模約為300個(gè)節(jié)點(diǎn)，但是用戶節(jié)點(diǎn)超過300甚至達(dá)到1000的規(guī)模也不在少數(shù)。從傳統(tǒng)用戶信息調(diào)查技術(shù)的角度出發(fā)，對(duì)于用電規(guī)模較大的區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集具有一定難度，但是在電力公司應(yīng)用推廣HPLC技術(shù)之后，各地企業(yè)充分利用HPLC技術(shù)采集數(shù)據(jù)量大和傳輸速率快等優(yōu)勢(shì)，有效地解決了大規(guī)模節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集難的問題，提高了通信帶寬的實(shí)際利用率。

1.2 白名單技術(shù)

HPLC技術(shù)通過存儲(chǔ)用戶表檔案的方式來定義用電白名單，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)維持臺(tái)區(qū)電力穩(wěn)定運(yùn)行，解決多臺(tái)區(qū)互相干擾從而影響集中器載波模塊通信質(zhì)量及抄表成功率較低等問題。

1.3 并發(fā)抄讀技術(shù)

HPLC技術(shù)還具有并發(fā)抄讀的能力，通過集中器針對(duì)多個(gè)電表發(fā)起一次性抄讀的方式，將數(shù)據(jù)同時(shí)送達(dá)到目標(biāo)電表中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)每塊電表消耗在通信模塊上時(shí)間相同的目的。在并發(fā)基礎(chǔ)上，HPLC技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的抄讀延時(shí)平均為100 ms，在對(duì)一個(gè)規(guī)模為300戶的臺(tái)區(qū)進(jìn)行電表抄讀時(shí)，以每個(gè)電表抄讀3個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，約90 s即可完成該臺(tái)區(qū)的電表抄讀[1]。

2 利用HPLC技術(shù)快速有效治理高損臺(tái)區(qū)的措施

2.1 以“線上互動(dòng)”為平臺(tái)，降低線損

電力公司應(yīng)當(dāng)以HPLC技術(shù)為基礎(chǔ)建立數(shù)據(jù)管控小組，將SG186、GIS、PMS以及用戶用電信息采集系統(tǒng)進(jìn)行融合，建立用戶用電關(guān)鍵指標(biāo)的日記錄、周總結(jié)、月分析以及季考核的管理體系，保證小組人員能夠在對(duì)待高損問題時(shí)可以形成“比、學(xué)、趕、超”氛圍，進(jìn)而調(diào)動(dòng)設(shè)備檢修人員和管理人員的工作積極性，實(shí)現(xiàn)典型故障解決經(jīng)驗(yàn)分析和成果相互流通的目的。

2.2 加強(qiáng)對(duì)低壓臺(tái)區(qū)高損故障的識(shí)別

電力公司應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)HPLC采集技術(shù)的使用，積極對(duì)臺(tái)區(qū)發(fā)生高損的問題進(jìn)行輸電線路的線損采樣。以衡山供電所為例，該供電所在2019年就開始大力推廣HPLC電能表，目前推廣140個(gè)臺(tái)區(qū)16 322戶（總共409臺(tái)公用變、50100戶），日線損合格率已經(jīng)達(dá)到98.5%左右，但是仍存在線損的問題[2]。因此，本試驗(yàn)分析主要以不合格的1.5區(qū)域?yàn)椴蓸庸?jié)點(diǎn)，將該區(qū)域的采樣頻率設(shè)定為60 kHz，并以零序電流和三相電流為變量進(jìn)行數(shù)據(jù)提取。通過小波變換分解提取的數(shù)據(jù)分量，從而獲取4個(gè)精細(xì)的高頻信號(hào)作為系數(shù)。其中4個(gè)精細(xì)高頻信號(hào)分別對(duì)應(yīng)的具體頻帶范圍為783.46～1563.62 Hz、393.74～784.39 Hz、192.43～393.74 Hz以及79.77～196.41 Hz。然后利用采集的數(shù)據(jù)分別求取提取分量和歸一化后的電流暫態(tài)能量和，計(jì)算公式為：

式中，Q所代表的是小波分解層數(shù)，W所代表的是采樣頻率，dδj所代表的是零序分量，Eδ代表的是第δ個(gè)提取分量，Rδ代表歸一化后電流暫態(tài)能量的和。

通過式（1）中歸一化的計(jì)算結(jié)果來獲取低壓用戶高損故障的具體特征，從而幫助技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行分類識(shí)別。如果通過該式得出的數(shù)據(jù)結(jié)果較大則可以判斷出該區(qū)域?yàn)榻拥毓收希绻贸龅臄?shù)據(jù)結(jié)果接近于0則為非接地故障。通常情況下，高損故障屬于非接地故障的較多，因此從式（1）中可以分析出兩故障電流之間暫態(tài)能量較大且差值較小，即為兩相短路故障。如果三相電流暫態(tài)能量較大，且電流暫態(tài)能量與實(shí)際的大小無直接關(guān)系，則可判斷為三相短路故障[3]。

2.3 嚴(yán)盯輸電線路

2.3.1 利用HPLC技術(shù)收集用電信息

電力管理人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)輸電線路的巡檢工作，進(jìn)而避免因不重視定期巡檢而導(dǎo)致發(fā)生線路丟失、不法分子偷電以及線路損壞等問題。全面建立以HPLC技術(shù)為主體的輸電線路監(jiān)控系統(tǒng)，構(gòu)建故障流量標(biāo)準(zhǔn)化糾正機(jī)制，利用HPLC技術(shù)提供的大量高損數(shù)據(jù)配合調(diào)查控制人員進(jìn)行問題監(jiān)控，將巡查責(zé)任劃分給每個(gè)巡查人員，進(jìn)而避免因輸電設(shè)備外殼損壞、線路絕緣層破損以及異物并聯(lián)等故障引起高損問題的發(fā)生[4]。

2.3.2 實(shí)際案例

茶廠臺(tái)區(qū)共有158戶，早已更換為HPLC電能表，日電量在1 400 kW·h左右。該臺(tái)區(qū)線損率長期在3.3%左右，12月17日開始臺(tái)區(qū)線損率突變?yōu)?1.51%。在線損率突增之前，新增一戶施工用電，供電所初步懷疑為施工用電計(jì)量表計(jì)失準(zhǔn)或二次接線問題導(dǎo)致電量少計(jì)，但在公司計(jì)量所現(xiàn)場(chǎng)檢查校驗(yàn)后排除了此問題。通過幾次逐條下火線、表箱以及表計(jì)排查后，并未發(fā)現(xiàn)異常情況。之后供電所調(diào)取了該臺(tái)區(qū)某一天所有表計(jì)96點(diǎn)示值，分時(shí)段計(jì)算臺(tái)區(qū)線損率情況[5]。

通過計(jì)算分析，該臺(tái)區(qū)在用電高峰和低谷等任意時(shí)段線損率均高于正常水平，且每小時(shí)較以往的線損正常水平多損耗了8 kW·h電量。也就是講，如果是竊電的話，那么客戶竊電負(fù)荷為8 kW，在2:00-6:00線損更是高達(dá)40%左右，并且連續(xù)24 h都在用電。都知道在這個(gè)時(shí)間段基本上沒有用電的可能性，也正是這個(gè)數(shù)據(jù)給降損查偷電的思路開始轉(zhuǎn)型到線路問題，茶廠各時(shí)間段的供電、售電、線損以及線損率總結(jié)如表1所示。

表1 茶廠臺(tái)區(qū)12月25號(hào)分時(shí)段線損率

為證實(shí)這個(gè)思路，供電所再次組織二次夜間排查，并未發(fā)現(xiàn)有竊電的情況，分析可能是某一處電纜漏電導(dǎo)致電量損失。因城區(qū)配變均未配置總保，所以供電所無法第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)臺(tái)區(qū)有漏電的情況[6]。在鎖定問題原因后，供電所配電班逐根電桿排查，終于發(fā)現(xiàn)A相線路上一處反弓線破皮搭在橫擔(dān)上的瓷瓶螺絲上放電，并現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了處理。漏電電纜整改后，12月28日臺(tái)區(qū)線損率恢復(fù)到正常水平，茶廠12月份線損率如圖1所示。

圖1 茶廠臺(tái)區(qū)12月份線損率

2.4 加強(qiáng)對(duì)偷電的監(jiān)控

傳統(tǒng)模式下，如果低壓臺(tái)區(qū)用戶用電出現(xiàn)異常線損問題時(shí)，只能通過人工的方式一步一步進(jìn)行排查，實(shí)際工作量巨大，且定位不出高損問題出現(xiàn)的區(qū)域。但是當(dāng)電力公司采用HPLC智能電表技術(shù)之后，就可以通過加裝在個(gè)戶電表中的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓用戶每天的用電線損情況進(jìn)行24 h的監(jiān)控，并將收集到的數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)凍結(jié)曲線，為電力公司的管理人員提供數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)[7]。例如，紅源廣場(chǎng)2#臺(tái)區(qū)的用戶用電，該臺(tái)區(qū)于2019年7月24日新建，用戶從紅源廣場(chǎng)1#臺(tái)區(qū)中劃分過來。自投運(yùn)后臺(tái)區(qū)線損率一直在6%左右，因未超過7%這個(gè)高損指標(biāo)，供電所并未重點(diǎn)關(guān)注。然而自11月16日起，該臺(tái)區(qū)線損率開始居高不下，長期在7%以上，實(shí)際線損率見圖2所示。對(duì)此當(dāng)?shù)氐墓╇娝⒓撮_始對(duì)其進(jìn)行調(diào)查，但是通過幾次現(xiàn)場(chǎng)排查，并未發(fā)現(xiàn)明顯問題，考慮到該臺(tái)區(qū)電能表均為老式表計(jì)，計(jì)量可能失準(zhǔn)，供電所根據(jù)全年的HPLC表計(jì)推廣任務(wù)。優(yōu)先安排更換該臺(tái)區(qū)表計(jì)，但更換后臺(tái)區(qū)線損率并未明顯下降，這就說明臺(tái)區(qū)高損并不是表計(jì)自身失準(zhǔn)所造成的。高損可能有兩個(gè)原因，一是總表計(jì)量問題，因?yàn)樵撆_(tái)區(qū)新建時(shí)施工隊(duì)使用的二次電纜為非標(biāo)電纜，可能影響計(jì)量，而且投運(yùn)時(shí)總表一次接線不正確，這樣可能會(huì)造成互感器電流開路運(yùn)行失準(zhǔn)。二是有人隱蔽竊電。供電所立即組織更換臺(tái)區(qū)總表及互感器并再次組織現(xiàn)場(chǎng)排查，逐條下火線查看，逐箱排查，逐戶查看，更換全部動(dòng)力客戶互感器，全部加封加鎖。在線路末端排查一個(gè)四位表箱時(shí)，有一個(gè)戴某客戶態(tài)度異常熱情，這就讓供電所產(chǎn)生了懷疑，仔細(xì)看了用戶的下火線及表計(jì)，未發(fā)現(xiàn)明顯問題。回到供電所后，立即調(diào)閱了該戶幾個(gè)月每天的電量、96點(diǎn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該用戶電量比較穩(wěn)定，日均電量在8 kW·h左右，但是該戶1:00到凌晨的用電電流存在疑點(diǎn)[8]。

圖2 紅源廣場(chǎng)2#臺(tái)區(qū)11月份線損率

在11月29日更換總表互感器及二次電纜后，11月30日和12月1日連續(xù)兩天線損率恢復(fù)正常，線損率僅為1%左右。就在供電所認(rèn)為之前該臺(tái)區(qū)線損異常還是總表計(jì)量問題，問題已經(jīng)解決的時(shí)候。突然12月2、3日該臺(tái)區(qū)線損率突然上升到了10%以上，如圖3所示。再次調(diào)閱疑似問題客戶的96點(diǎn)數(shù)據(jù)及電量，從中發(fā)現(xiàn)該戶在11月30日和12月1日時(shí)臺(tái)區(qū)線損率正常，表計(jì)電流的96點(diǎn)示值較為平均，約20 A左右，而在平常，電流僅在1 A左右，如圖3所示。因此，用戶竊電的證據(jù)就顯露出來。

圖3 紅源廣場(chǎng)2#臺(tái)區(qū)12月份線損率

通過供電所對(duì)該戶進(jìn)行全面排查后發(fā)現(xiàn)，竊電點(diǎn)位于房屋外墻門字鐵處，離地面約6 m，竊電線纜用絕緣套管套住，很難發(fā)現(xiàn)，供電所用電檢查人員在敲碎絕緣套管后才看到竊電的線纜，隨即拍照取證，并拆除竊電線纜。圖4、圖5為該用戶正常用電與竊電電流圖。

圖4 用戶不竊電時(shí)96點(diǎn)電流曲線

圖5 用戶竊電時(shí)96點(diǎn)電流曲線

對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)HPLC電能表技術(shù)可以有效且精準(zhǔn)地定位到每個(gè)用電用戶的功耗，為供電所懲治竊電行為提供有利的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[9]。

3 結(jié) 論

供電所需要有效提高各臺(tái)區(qū)之間的電力運(yùn)作質(zhì)量，降低電能異常損耗的概率，可以積極利用HPLC電能表技術(shù)制定實(shí)際的解決方案，建立故障應(yīng)急小組，整治輸電線路老化破損和偷電漏電等現(xiàn)象，并通過HPLC技術(shù)反饋的信息來定位高損問題的實(shí)際區(qū)域，進(jìn)而達(dá)到協(xié)助供電所進(jìn)行電力管制，進(jìn)一步提高供電服務(wù)質(zhì)量。