低壓透明配電網主動搶修技術的研究與應用

梁明光，林文浩，李蓓

（廣東電網公司中山供電局，廣東 中山 528400）

隨著社會經濟發展對電力需求的日益增大，社會各界對供電可靠性的要求越來越高。長期以來，供電局搶修班組主要依據用戶報修電話確定低壓配網故障，故障處理被動，且對故障地點、停電規模等故障信息獲知不準確，甚至存在用戶長時間未發現家中停電而導致停電故障延續，對用戶財產和設備帶來更大損害的情況，進而引發用戶投訴或要求供電公司賠償等問題。因此，本文以低壓主動搶修為著力點，緊抓拓撲辨識和停電告警兩個核心痛點，提出兼顧技術性與經濟性、具備快速規模化應用的低壓透明配電網建設方案——復用計量體系的低壓透明配電網規模化實踐。

1 低壓智能化現狀

低壓配電網處于電網與用戶連接的最后一個環節，以海量的計量設備為主體，實現對用戶用電情況的計費統計。隨著現代供電服務體系建設的不斷推進，對用戶的狀態監測和管控成為“營-配”融合的關鍵。其中，低壓拓撲和停電告警是兩個核心痛點；而在規模化建設的情況下，考慮前期投資和后期運維，同時還要兼顧經濟性與技術發展趨勢，則是整個低壓智能化難建設大規模推動的難點。

1.1 設備感知層建設

經過近幾年的技術發展和探索實踐，國內各主流廠家主要以計量體系為依托，針對低壓側的臺區、一級分支、二級分支、表箱、電表等設備對象，通過更換集中器及其路由模塊、更換新一代計量表計或其通信模塊、加裝分路監測模塊，以及加裝其他智能控制設備等方式，來實現低壓智能化。

目前，以臺區為切入點向用戶側延伸來推進低壓智能化改造過程中，臺區側的核心控制設備為技術焦點。各類設備的功能基本相似，但是主導業務部門及其應用側重點有所差異。其中，國網范圍內，生技部主導智能融合終端設備（SCU），市場部主導能源控制器（ECU）；南網范圍內，數研院主推智能網關（接收管理臺區各類傳感監測設備，主要接入物聯網平臺），市場部主推智能量測終端（集中器+配變終端的集成設備，主要接入計量系統）。

1.2 低壓規模化建設難點

當前的設備層和系統層應用功能，結合計量數據和低壓監測數據，實現的臺區運行狀態分析管理，初步實現了低壓側的“營-配”業務管理融合。然而，隨著數字配電網的逐步深化，低壓透明配電網規模化建設實踐仍然面臨不小的現實難題：

（1）技術兼容：需要滿足網省公司數字配電網的整體建設要求，與新一代計量體系的整體建設、配用電設備的標準化、系統應用功能的集約化保持一致，與國內主流方向保持一致且具有自身特色，在解決當前問題的同時兼容后續的發展需求，在建設過程中能夠及時的靈活調整。

（2）經濟適用：與主配網差異極大，必須充分考慮低壓配電網規模巨大的特點（如網架變化頻繁、運行環境復雜、用戶類型多樣、設備品牌繁雜、技術實現多樣等），需要考慮前期投資和后期維護的同時，充分利用現有的設備和數據資源，以降低整體的投資建設成本。

（3）現實落地：低壓透明配電網的建設需要充分結合現實需求，考慮低壓網架相對頻繁的變動特征，最小程度配置所需監測設備來實現既定功能需求，避免重復或者無效投資建設。因此，在此過程中，涉及大規模的設備建設和運維，必須具備技術方案、裝置設備的可替代性和兼容性，以及現場運維人員的可操作性。

2 整體方案

實現低壓主動搶修的關鍵在于低壓透明配電網的規模化和實用化建設。為此，以網省公司配電網數字化轉型為根本，充分考慮新一代計量體系建設和物聯網技術發展，兼顧技術靈活性和經濟適用性，針對停電告警和低壓拓撲兩個核心問題，結合各類低壓配電場景，提出復用計量自動化的低壓透明配電網建設實用化方案，整體方案分為低壓透明配電網現場建設和輕量化主動搶修功能建設兩部分。

2.1 低壓透明配電網現場建設

（1）臺區側。分路電表（加裝，利舊）：利用輪換下來的舊電表作為監測裝置，實現對臺區分路的電氣量（電壓、電流、諧波等）監測。低壓管控裝置（加裝）：①通過本地直連分路電表的方式，對分路實現本地化實時監測，實現分路/臺區停電告警及臺區運行狀態統計分析的本地智能化；②通過本地直連方式與集中器或智能量測終端進行計量信息交互，實現用戶用電狀態召測及用戶停電告警信號收集等本地化“營-配”融合功能；③兼容標準化設計的各類傳感器接入和信息雙發（物聯網平臺和地市局生產指揮平臺）。智能量測終端（加裝或更換，按需）：針對臺區存在或更換新一代計量表計的情況，臺區按需配置智能量測終端，以匹配臺區用戶更換的新一代計量表計。

（2）用戶側。含停電告警功能的寬帶載波通信模塊（更換，按需）：根據差異化建設原則和預期目標，將臺區全部用戶或部分用戶（即特征用戶）電表的通信模塊，更換為含停電告警功能的寬帶載波模塊，以實現目標臺區全部用戶或特征用戶的停電告警。新一代計量表計（更換/新增，按需）：新建臺區或電表輪換的臺區，根據需求統一安裝或更換新一代智能表計，并配置所需拓展的應用功能。

2.2 輕量化主動搶修功能建設

輕量化主動搶修功能作為局生產指揮平臺內的一個子功能模塊，以低壓透明配電網監測數據的統計分析為主，聯動低壓業務管理功能，主要包括設備管理、低壓可視、停電告警、主動搶修、臺區管理5個部分。目前，規模化試運行的基礎上，初步完成低壓可視、停電告警、主動搶修和臺區管理的相關應用。

3 現場實施

考慮到新一代計量體系的建設和物聯網技術的應用，可以將低壓透明配電網建設實用化方案分解為3 種典型實施模式，根據現場情況和建設需求，有序選擇一個模式或多個模式的組合來實施。

模式1：更換含停電告警功能的寬帶載波通信模塊。此模式僅具備停電告警功能，但通過更換模塊同時能提升計量表的通信通道。該模式依靠含停電告警功能的寬帶載波模塊（單模或雙模均可選用）在停電時發送告警信號，來判斷停電及其范圍；需要經過計量系統、海準平臺，實現告警信號的回傳。在此模式下，用戶停電告警可實時獲取（考慮信號傳輸過程耗時）；支路停電告警需根據該支路的全部或大部分用戶停電告警信號來疊加判斷；臺區停電，由于集中器通信模塊在臺區停電時無法對下收集停電告警信號，則無法判斷臺區停電。此外，考慮到更換全部模塊的工作量及投資，可選擇分路的部分用戶作為特征用戶更換模塊，利用特征用戶的告警來辨識支路停電，可提高建設速度。

模式2：加裝低壓管控裝置+分路電表。此模式具備停電告警、臺區管理等功能。該模式通過在臺區加裝低壓管控裝置、分路加裝輪換下來的舊電表，實現分路監測；同時，低壓管控裝置與現有臺區集中器進行本地通信，充分利用現有的計量自動化設備和數據資源，實現停電告警、拓撲辨識、臺區管理等功能。其中，對于臺區及分路，將利舊加裝的分路電表作為本地化監測裝置，直采各類電氣量數據，實現臺區管理；對于用戶，則通過集中器，利用現有計量系統進行召測，實現用監測。

模式3：更換新一代計量表計。此模式則全面采用新一代計量體系建設模式，并按需配置相應的臺區管理功能，實現相關的管理需求。但是，該模式需要在系統側打通計量系統接口，從而實現本地的“營-配”融合應用。

4 核心技術

4.1 低壓停電告警技術

（1）臺區及支路停電告警。臺區加裝的低壓管控裝置和分路電表：對于臺區、支路停電，低壓管控裝置通過本地直連的分路監測電表，可以實時準確實現停電告警，避免了通過更換停電告警模塊且經過多個系統傳輸的過程；對于用戶停電，則通過集中器對臺區全部用戶或任意設定的特征用戶召測的方式判斷停、復電，技術實現原理如圖1 所示。而對于更換了常規寬帶載波通信模塊的臺區，由于電表通信條件更加優越，則實施效果更加理想。

圖1 復用計量自動化的低壓停電告警技術原理

（2）用戶停電告警 。用戶電表更換含停電告警功能的寬帶載波通信模塊：若臺區全部用戶（或部分用戶）電表更換，則當用戶停電時，利用“計量系統-海準平臺-低壓主動搶修系統”的途徑實現全部（或部分）低壓用戶停電告警；或者集中器將用戶停電告警雙發至低壓主動搶修系統，實現低壓用戶停電實時告警。用戶電表更換常規寬帶載波通信模塊：利用低壓管控裝置，設置臺區全部用戶（或部分用戶）為特征用戶，通過輪詢點召的方式，復用計量自動化表計設備實現低壓用戶的停電告警。

4.2 低壓拓撲辨識技術

通過加裝的分路電表采集分路日凍結電量，同時結合計量自動化系統已有每日用戶日凍結電量，采用了基于電量的拓撲辨識算法，利用加裝分路電表獲取的分路日凍結電量與臺區用戶的日凍結電量內在的關聯性，辨識“變-線-戶”拓撲關系。該方法充分利用了現有計量系統的電量數據資源，最大程度的減少了設備投資，可實現單次計算達到臺區85%～90%的“變-線-戶”辨識率。此外，隨著新的用戶電量積累，可在已有辨識的基礎上，持續計算未辨識用戶。目前，正在將離線計算模塊轉化為在線可調用的自動計算功能，以實現迭代辨識。

低壓拓撲涉及營銷臺賬和已辨識的拓撲關系兩部內容，因此，在低壓拓撲維護和深化應用中創新完備的管理模式。對應低壓拓撲維護，將基于日凍結電量的拓撲辨識作為常規的拓撲管理手段，實現臺區大部分用戶的拓撲辨識；而對于零（小）電量及部分未辨識用戶，則通過人工現場排查或持續積累日凍結變量利用迭代辨識的方法，實現少量未辨識用戶的拓撲辨識。此外，在用戶遷改和報裝工單流轉過程中，加入低壓拓撲管理節點，確保低壓拓撲的時效性。同時，以此為基礎，與營銷臺賬進行比對，確保低壓拓撲的一致性。基于已有的低壓拓撲，開展拓撲異常告警、線損統計分析、停電告警分析及用戶用電分析等深化應用功能。

5 結語

本技術方案充分復用了計量系統已有的日凍結量數據，選擇了利用純數據挖掘的算法來實現拓撲辨識。而主流廠家均依托于各自的寬帶載波模塊拓展信號注入來實現拓撲辨識，仍處于試點且未實現模塊間的互聯互通。因此，本技術方案避免了含拓撲辨識功能的寬帶載波模塊兼容性問題，挖掘了已有數據的潛在價值，兼顧了技術性與經濟性，可以實現拓撲辨識的快速部署與實用化。