供配電低壓線路線損實時監測方法

國網浙江永嘉縣供電公司 李建芳

我國供配電系統及電力調度技術處于世界前列，相關行業的產品也為生活和生產帶來極大便利。但由于環境和其他外部因素的限制，我國低壓配電發展一直處于滯后狀態，同時在實際應用中也暴露了許多問題，如線路異常受損、漏電、調配受阻等[1]。低壓供配電由于其特殊性，很難在較短的時間內對其異常區域進行有效識別，這也在一定程度上增加大規模電力崩塌、混亂問題發生的頻率。在這樣的背景下容易引發一些關聯性事故，如電力系統漏電、電路實線受損等，對人們的安全也會造成威脅[2]。定期對電力系統的電壓及線路進行檢查監測，同時對出現異常的區域維護修復，最大程度地保證電力系統的正常運行，同時也減輕用電稽查的相關工作量，有利于相關技術的進一步發展。

近年應用最為廣泛的是支線監測法及線性電阻監測法等，這一類方法主要是通過電阻、繼電器等元器件，在原有的電力系統中建立一個控制裝置，利用其加強對電力調配地控制[3]，以保證整個配電網的安全和正常運行，同時對維修人員在檢修時的安全也是一種保證。因此，對供配電低壓線路線損實時監測方法進行設計研究，通過更為智能的技術創建相應的監測模型，更加靈活地應對低電壓調配網所出現的各種問題，增強管理，提升我國的低電壓線損監控技術的水平。

我國的電力系統逐漸發展完善，形成可多區域調控的綜合電網，為生產生活提供了更多的便利。但在這樣的發展背景下也存在線路受損、故障等問題。因此對供配電低壓線路線損實時監測方法進行研究，計算低壓線路線損的負荷極值，并進行線損異常點定位，創建負荷關聯監測模型，設計實時歸一補償監測算法，利用單相逼近法實現線路線損的實時監測。實驗結果表明：在相同的猜測環境下，監測動態曲線值接近于1.5，表明其監測精準度在標準之上，符合實際監測的標準，具有很好的使用價值。

1 供配電低壓線路線損實時監測方法設計

1.1 計算低壓線路線損的負荷極值

在進行供配電低壓線路線損實時檢測方法設計前，需要計算出相對應的負荷極值。首先，將電力系統的運行環境設置在可更改的模式之下，并且將GIS 系統與電力控制系統相關聯。通過日常的操作與執行，可獲取對應的數據信息，將其加以匯總整理，留作備用[4]。線路中的輸入、輸出電流需要控制在1800A 以下，才可更好地保護受損的電路。將獲取到的數據經SCADA 憑條傳輸至控制系統之中，并對其進行均方根處理：。

式中：H 表示電流方根差值、A，f 表示電流分布系數，D 表示線路線損的電壓極值、V。通過以上計算，最終可得出實際的方根差值。利用以上差值以及實際的線路損壞情況進行理論線損系數的計算：，式中：M 表示理論線損系數，q 表示負荷分配比，b 表示功率因數，θ表示有功線損。通過以上計算，最終可得出實際的理論線損系數。將其作為負荷標準，計算具體的低壓線路線損的負荷極值：式中：Q表示線路線損的負荷極值、kW；X 表示線損增比，C 表示額定電壓、V。通過以上計算，最終得出實際的線路線損負荷極值[5]。

1.2 進行線損異常點定位

在完成低壓線路線損負荷極值的計算后，需對線損異常點進行定位。通常造成低壓支線線損異常的主要原因有兩個：一是居民用戶出現竊電，導致其對應的分支接頭處與線路中的電阻接觸面增大；二是定點定位錯誤，這一類問題的產生主要是因線損關聯故障所引發的[6]。低配電路的直流電傳輸較為頻繁、電壓較大，需在不同的供電環境下設置靈活的供電標準。線損故障圖如圖1所示。

圖1 線損故障圖

相關指標的首端配電/低配供電分別為：總損耗量（W）245/450、轉換函數0.25/1.45、總電阻值（Ω）7.89/8.19、合理線損率59.16/69.36，據此進行低配電路的單獨設置。利用定位技術確定對應的異常區域，再觀察此區域的電力運行情況，一般有異常的線路線損就會出現電壓不穩、或電流不均衡的情況出現，定位到具體位置時對異常點進行標注，并安裝對應的監測設備。

1.3 創建復合關聯監測模型

在完成線路線損異常點的定位后，需要創建復合式的關聯監測結構。對于配電設備以及相關線路的監控需要利用傳感器進行異常波動或者信號的感應，以此來分析問題的產生原因，進行實時處理。傳感器與傳感網絡相連接，其向外傳輸點的信號是不間斷的，同時在不同的環境以及情況下具有不同的規律，具體如圖2所示。

圖2 復合感應信號傳輸結構表

依據圖1中的結構傳輸感應信號。一般線路線損的形成原因可能是由于接地導體故障而產生的，也有可能是因為線路混電造成。通常信號是表征在控制系統的顯示器上的，但由于線路受損的緣故不能以直線的形式傳輸相應的信號。計算信號的實時傳輸波長：式中：B 表示信號的實時傳輸波長，m；V 表示傳輸的實際距離，m；δ表示基波電流的有效值。

1.4 設計實時歸一補償監測算法

在完成復合關聯監測模型的構建后，需要設計一種實時的補償檢測算法計算相關的監測指標參數。需要在監測模型的作用下，設立監測一定數量的監測節點，這些節點的主要工作是處理日常獲取的數據信息，并將其匯總分析，最終編入監測結果之中。可通過注入不同正負的電流來改變節點的非量測負荷向（表1）。

表1 非量測負荷向標準分析表

根據表1中的數據標準進行對應電流的注入。將采集整合好的實時數據歸算至一個節點之上，并計算存在的整點誤差。設計實時補償算法，計算相應的歸一補償系數：，式中：W、U、G 表示歸一補償系數，R 表示有功百分比值，ω 表示異常歸一系數。通過以上計算，最終可得出實際的歸一補償系數。

1.5 單相逼近法實現線路線損的實時監測

在完成實時歸一補償監測算法的設計后，利用單相逼近法實現供配電低壓線路線損的實時監測。將受損線路的監測節點劃分為16個單相的正支線單元，并將每一個單元的大小控制在0.001SZ。每一個正向支線單元都是獨立的，但在運行時存在一定的關聯性。利用其單相逼近法計算每一個單元的監測精度：Y=3λ-1/O。

式中：Y 表示監測精度，λ 表示功率因數，O表示實際損壞線路參數值。通過以上計算，最終可得出實際的監測精度。此時的單相逼近數值處于較高的狀態，且實際的大小接近于0.001SZ。在單相逼近法的輔助計算下，可進一步降低最終監測的誤差值，同時也可減少損壞電路對其他線路的影響，最終順利完成對供配電低壓線路線損的實時監測。

2 監測方法測試

2.1 測試布置及準備

選取A 區的電力系統以及低壓配電網作為本次測試的對象，進行測試環境的設置。具體現場圖如圖3所示。

圖3 現場圖

將電力系統與GIS 和NMIS 兩個平臺相關聯，并且同時將調控屬性更改為多核心遠程控制，綜合調度參數為10kV，電網的正常運行電壓更改為1200V，額定電流為1800A，將監測裝置安裝在低壓線路的10m 之內，在控制區域構建相應的基礎監測結構，并進行相應的指標參數設置（表2）。

表2 基礎檢測設備控制指標參數表

根據表2中的數據信息進行相應設備的設定與校驗。本次測試主要分為兩組，一組為傳統的線性電阻監測法，將其設定為傳統線性電阻測試組；另一組為本文所設計的方法，將其設定為協議實時測試組。檢查測試環境都處于正常的運行狀態，并測量線路的穩定情況，確定并無異常后開始測試。

2.2 測試過程與結果分析

兩組檢測方法以對比的形式同時進行測試。首先，利用電壓測量儀測定配電網的實時電壓，大致為1000V。獲取實際數值以及運行的相關信息，篩選出信號數據，利用互聯網以及大數據平臺將其編制成對應的應用指令，但是需要先計算對應的轉換函數：A=4r-1/e+βY。

式中：A 表示轉換函數，r 表示對比置信系數，e 表示實際運行值，β 表示轉換固定系數。通過以上計算，最終可得出實際的裝轉函數。通過平臺對函數進行數據與指令的轉換，將指令添加在對應的控制區域之中，完成監測環境的構建。關聯受損線路附近的監測設備，并完成實時數據信息的更新與接收，通過大數據平臺對信息及數據作出對應分析整合，得出具體的結果并形成對應的處理方案，操作人員依據方案進行維護檢修。在接收到相關數據信息后，需要計算實際的監測動態曲線值：式中：K 表示實際的監測動態曲線值，x 表示動態呈現比率，a 表示固定系數。通過以上計算最終可得出實際的監測動態曲線值。根據以上的測試，最終得出兩組測試結果（表3）。

表3 測試結果對比分析表

根據表3中的數據信息，最終可得出以下結論：對比于傳統的線性電阻測試組，本文所設計的測試方法所得出的監測動態曲線值超過1.5，這表明其監測精準度在標準之上，符合實際監測的標準，同時也具有極強的使用價值。證明本文設計的監測方法更好。

綜上，電力監測不僅可減輕部分的維修工作，一定程度上還能延長電力系統和相關設備的使用壽命。一個高效的線路線損檢測方法是提升電力系統質量和效率的重要因素之一。較強的靈活性還可對電網出現的問題進行靈活地應變處理，增加電力調配的準確性和安全性。同時，緊密的監測結構也可幫助調配工作更快地實現預期的目標值，將相關的電壓、額定電流保持在合理范圍內，避免重大電力問題的出現，增強控制范圍，完善電力線路線損的監測水平。