考慮線損率波動異常的反竊電在線監(jiān)測應(yīng)用

孫 莉，王 舒，繆 猛

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司營銷服務(wù)中心，南京江蘇 210019）

線路損失負(fù)荷描述的是設(shè)備損耗電能在電網(wǎng)總供電能量中所占的物理百分比數(shù)值，一般來說，該項物理指標(biāo)可被用來考核電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性價值。根據(jù)電量負(fù)荷變化情況，對輸配電變壓器的臺數(shù)及容量進(jìn)行適時調(diào)整，不僅能夠從根本上解決變壓器利用率過低的問題，而且也可實現(xiàn)對配電網(wǎng)環(huán)境的集中性調(diào)度。為保證電力網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用穩(wěn)定性，對于傳輸電流的密度選擇常以供電線路截面面積作為主要參考條件[1-2]。若不考慮其他外界因素的影響，則可認(rèn)為導(dǎo)線截面面積越大，線路的損失負(fù)荷率水平也就越低；而導(dǎo)線截面面積越小，線路的損失負(fù)荷率水平也就越高。

隨著電網(wǎng)覆蓋面積的增大，臺區(qū)公用變壓容量與所供用戶電壓之間極易產(chǎn)生不完全匹配的情況，即供電臺區(qū)內(nèi)的線損率過度增大，引起相鄰臺區(qū)線損率的異常表現(xiàn)情況。若某段時間內(nèi)的線損率變化幅值異常增大，則更易加重線損率異常波動的表現(xiàn)情況。若某段時間內(nèi)的線損率變化幅值過大，則會導(dǎo)致供電臺區(qū)內(nèi)出現(xiàn)一系列的異常波動現(xiàn)象，在此情況下，用戶對象可借助簡單的操作工具對整個電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，所以這也是促使用戶竊電行為發(fā)生的最主要原因[3-4]。為解決上述問題，提出考慮線損率波動異常行為的反竊電在線監(jiān)測算法。

1 供電臺區(qū)線損異常情況分析

供電臺區(qū)的線損異常情況分析由分臺區(qū)統(tǒng)計、波動因素研究、線損指標(biāo)核定三個步驟共同組成，具體操作流程如下。

1.1 線損分臺區(qū)統(tǒng)計

在電網(wǎng)環(huán)境中，為實現(xiàn)對電力用戶的分區(qū)管理，必須在不打破節(jié)點間相互聯(lián)系的前提下，將整個電網(wǎng)空間劃分成多個小型區(qū)域結(jié)構(gòu)，也就是線損分臺區(qū)。一般來說，一個完整的線損分臺區(qū)結(jié)構(gòu)需要同時包含電力用戶節(jié)點、節(jié)點間影響行為、核心供電主機(jī)等多個組成結(jié)構(gòu)，且在同一供電周期內(nèi)，這些組成因素之間必須保持相同的工作狀態(tài)，這也是抑制用戶竊電行為出現(xiàn)的有效方法[5-6]。設(shè)Imax表示供電臺區(qū)內(nèi)的傳輸電流最大值，R1、R2表示兩個不同的接入電阻數(shù)值，聯(lián)立上述物理量，可將供電區(qū)域內(nèi)的線損分臺區(qū)統(tǒng)計結(jié)果表示為：

式中，i、e表示兩個不同的電量統(tǒng)計系數(shù)，在傳輸電網(wǎng)環(huán)境中，e＞i的不等式條件恒成立，Ui表示系數(shù)i條件下的用戶電壓數(shù)值，Ue表示系數(shù)e條件下的用戶電壓數(shù)值。根據(jù)分臺區(qū)統(tǒng)計結(jié)果，可準(zhǔn)確估計供電區(qū)域內(nèi)的線損率數(shù)值水平。

1.2 線損波動的主要因素

分臺區(qū)內(nèi)的線損率波動影響因素一般可以分為幾類，分別如下：

1）電量失真

在電網(wǎng)供電臺區(qū)內(nèi)，引發(fā)電量失真行為的最主要原因就是電量計量裝置的統(tǒng)計能力失真，一般來說，在此情況下，抄表結(jié)果失去真實傳遞的能力，且由于臨時電表的使用行為并不規(guī)范，所以用戶竊電行為時有發(fā)生[7]。

2）供、售電端電量抄表不能保持同期狀態(tài)

對于線損分臺區(qū)而言，供、售電端電量抄表不同步是一種多發(fā)性原因，隨著電量傳輸能力的增強(qiáng)，供電端電量、售電端電量的不同步狀態(tài)也就表現(xiàn)得更加明顯。

3）電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及設(shè)備變化

為適應(yīng)電網(wǎng)的大規(guī)模改造需求，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及設(shè)備必須保持“常換常新”的狀態(tài)，在此情況下，由于設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定等問題的存在，主路及支路線損率會出現(xiàn)明顯的波動現(xiàn)象[8]。

4）電網(wǎng)協(xié)調(diào)性的變化

為抵御電壓與電流沖擊，電網(wǎng)設(shè)備必須具備足夠強(qiáng)的擊穿力抵御能力，這種電網(wǎng)特性勢必會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)性出現(xiàn)改變，而線損率異常波動則成為了一種隨之而來的衍生表現(xiàn)問題。

1.3 線損指標(biāo)核定

在下達(dá)反竊電監(jiān)測指令后，每一個獨立的線損率指標(biāo)都可分為兩個層次，一個為考核性指標(biāo)，另一個為激勵性指標(biāo)，而且出于公平性的處理原則，表現(xiàn)在同一線損分臺區(qū)域內(nèi)的指標(biāo)參量都必須保持相同的表達(dá)形式，這種指標(biāo)核定方式也叫雙指標(biāo)模式。對于反竊電在線監(jiān)測行為而言，為實現(xiàn)對線損率波動異常行為的有效控制，并不能選取單一的線損指標(biāo)作為目標(biāo)計算對象，而是應(yīng)該根據(jù)全局化核定原則，對所有待選指標(biāo)進(jìn)行全局排查，從而完成對已知用戶竊電節(jié)點的全面排查[9-10]。設(shè)d1代表第一個用戶竊電節(jié)點編碼系數(shù)，dn代表第n個用戶竊電節(jié)點編碼系數(shù)，n表示待監(jiān)測的用戶竊電節(jié)點數(shù)量，聯(lián)立式（1），可將線損率指標(biāo)核定結(jié)果表示為：

式中，dˉ表示用戶竊電節(jié)點編碼系數(shù)均值，φ表示特征核定系數(shù)，l表示分臺區(qū)內(nèi)的線損率波動系數(shù)。規(guī)定在實際應(yīng)用過程中，線損指標(biāo)核定結(jié)果可直接影響用戶竊電節(jié)點的實際分布形式。

2 反竊電在線監(jiān)測方法

根據(jù)供電臺區(qū)的線損異常情況分析結(jié)果，通過定義反竊電異常指標(biāo)，建立反竊電評價指標(biāo)體系，執(zhí)行反竊電處理流程，實現(xiàn)考慮線損率波動異常的反竊電在線監(jiān)測算法的順利應(yīng)用。

2.1 反竊電異常指標(biāo)

根據(jù)竊電行為及用戶切點特點，應(yīng)選取電流不平衡率、電壓不平衡率、相位角、交采電量四類指標(biāo)作為關(guān)鍵計算參量。其中，電流不平衡率是指常用負(fù)序電流與正序電流之比的百分?jǐn)?shù)。若用戶能夠保持正常用電行為，該項指標(biāo)的數(shù)值水平則與三相電流大小基本保持一致[11-12]。電壓不平衡率是指常用負(fù)序電壓與正序電壓之比的百分?jǐn)?shù)。一般來說，正常用戶的電壓水平相對穩(wěn)定，而當(dāng)出現(xiàn)明顯竊電行為時，該數(shù)值則可能隨之出現(xiàn)異常表現(xiàn)狀態(tài)。對于供電臺區(qū)內(nèi)的反竊電行為而言，功率因數(shù)、三相無功、三相有功指標(biāo)都會影響相位角的數(shù)值變化情況，一般來說，若只考慮接入用戶的正常用電狀態(tài)，則可認(rèn)為相位角指標(biāo)的數(shù)值水平始終處于固定區(qū)間范圍之內(nèi)。在供電臺區(qū)內(nèi)，用戶表采數(shù)據(jù)、用戶交采數(shù)據(jù)始終保持相同的變化狀態(tài)，即交采電量的數(shù)值表現(xiàn)形式始終相對穩(wěn)定。

設(shè)?I表示電流不平衡率，?U表示電壓不平衡率，?0表示相位角初始數(shù)值，Eˉ表示交采電量輸出均值，聯(lián)立式（2），可將反竊電異常指標(biāo)提取表達(dá)式定義為：

在供電臺區(qū)內(nèi)，若將電量線損率波動異常行為考慮在內(nèi)，則可根據(jù)反竊電指標(biāo)的提取情況，對后續(xù)電信號監(jiān)測指令進(jìn)行安排。

2.2 反竊電評價指標(biāo)體系

為實現(xiàn)對用戶反竊電行為的在線監(jiān)測，評價指標(biāo)體系需同時包含用電類型分析、用戶用電量統(tǒng)計、功率因數(shù)計算等處理能力。一般來說，若某用戶所表現(xiàn)的竊電嫌疑系數(shù)相對較高，則可認(rèn)為該用戶節(jié)點處發(fā)生竊電行為的可能性也就越大，為獲得更為準(zhǔn)確的監(jiān)測結(jié)果，則可將該節(jié)點列入重點監(jiān)視名單之中[13-14]。完整的反竊電評價指標(biāo)體系如圖1 所示。

圖1 反竊電評價指標(biāo)體系

在既定分臺區(qū)環(huán)境中，線損率波動異常行為的表現(xiàn)情況受到輸送電能多少、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分布形式、實時電壓數(shù)值等多個指標(biāo)參量的共同影響。

2.3 反竊電處理流程

雖然分臺區(qū)內(nèi)的竊電方式千奇百怪，但最終表現(xiàn)結(jié)果都是：監(jiān)測所得的用電量結(jié)果始終小于用戶節(jié)點處的實際使用電量數(shù)值。通過反竊電評價指標(biāo)體系連續(xù)不斷地監(jiān)測用戶的用電使用狀態(tài)，并根據(jù)電壓、電流、電量等指標(biāo)參數(shù)的異常變化行為，及時安排用電檢查人員進(jìn)行突擊性檢查，從而及時發(fā)現(xiàn)并制止后續(xù)的用戶竊電行為[15-16]。具體的反竊電處理流程主要包括以下幾個步驟：

1）在線監(jiān)測與智能判斷。根據(jù)實時電量數(shù)據(jù)采集結(jié)果，分析分臺區(qū)內(nèi)線損率波動異常行為的表現(xiàn)強(qiáng)度。

2）多維分析。根據(jù)某耗電流程中用戶節(jié)點處相關(guān)信息的表現(xiàn)情況，驗證反竊電監(jiān)測指令的執(zhí)行有效性。

3）關(guān)聯(lián)分析。針對分臺區(qū)內(nèi)的線損率波動信息，對竊電節(jié)點處的數(shù)據(jù)采集情況進(jìn)行分析，并最終確定電量主機(jī)能否承擔(dān)傳輸電流的擊穿作用。

4）智能診斷。分析電量異常信息處理流程，再結(jié)合臺區(qū)線損率等指標(biāo)參量，實現(xiàn)對反竊電行為的精益化管理。

3 實驗分析

為驗證考慮線損率波動異常行為的反竊電在線監(jiān)測算法的應(yīng)用能力，設(shè)計如下對比實驗。選取供電能力相對穩(wěn)定的供電臺區(qū)作為實驗環(huán)境，分別將電壓、電流作為兩個自變量實驗指標(biāo)，記錄在不同指標(biāo)影響下，電網(wǎng)支路線損率數(shù)值的具體變化情況。

電網(wǎng)支路線損率數(shù)值能夠反映既定供電臺區(qū)內(nèi)，用戶竊電行為的發(fā)生幾率，一般來說，線損率數(shù)值越大，用戶竊電行為的發(fā)生幾率也就越高，反之則越低。

在既定供電臺區(qū)內(nèi)，電網(wǎng)波動電壓與電流的數(shù)值變化情況如表1 所示。

分析表1 可知，在既定供電臺區(qū)內(nèi)，電壓數(shù)值始終保持階段性波動的變化狀態(tài)，且隨著供電時間的延長，這種波動式變化狀態(tài)會一直循環(huán)。在波動電壓的影響下，供電臺區(qū)內(nèi)的傳輸電流也保持階段性波動的變化狀態(tài)。

表1 波動電壓與電流數(shù)值

在波動電流影響下，電網(wǎng)供電臺區(qū)內(nèi)支路線損率數(shù)值的變化情況如圖2 所示。

圖2 波動電壓影響下的線損率數(shù)值

分析圖2 可知，在僅考慮電壓影響的前提下，隨著反竊電在線監(jiān)測算法的應(yīng)用，電網(wǎng)供電臺區(qū)內(nèi)支路線損率波動情況與電壓數(shù)值波動情況基本相同，但很明顯，其平均水平得到了有限控制。而在不進(jìn)行其他處理操作的情況下，電網(wǎng)供電臺區(qū)內(nèi)支路線損率數(shù)值水平明顯高于理想數(shù)值水平。

在波動電流影響下，電網(wǎng)供電臺區(qū)內(nèi)支路線損率數(shù)值的變化情況如圖3 所示。

分析圖3 可知，在僅考慮電流影響的前提下，隨著反竊電在線監(jiān)測算法的應(yīng)用，電網(wǎng)供電臺區(qū)內(nèi)支路線損率波動情況與電流數(shù)值波動情況完全一致，且整體均值水平始終低于理想數(shù)值。在不進(jìn)行其他處理操作的情況下，電網(wǎng)供電臺區(qū)內(nèi)支路內(nèi)的線損率數(shù)值開始不斷增大，且其波動變化趨勢并不能與理想數(shù)值曲線保持一致，整體均值水平更是遠(yuǎn)高于理想數(shù)值。

圖3 波動電流影響下的線損率數(shù)值

綜上可知，此次實驗結(jié)論如下：

1）反竊電在線監(jiān)測算法在波動電壓與波動電流影響下，均能對電網(wǎng)供電臺區(qū)內(nèi)的支路線損率數(shù)值進(jìn)行有效控制。

2）在既定的電網(wǎng)供電臺區(qū)內(nèi)，為避免用戶竊電行為的發(fā)生，應(yīng)通過有效的處理方式，對支路線損率數(shù)值進(jìn)行控制。

3）隨著反竊電在線監(jiān)測算法的應(yīng)用，電網(wǎng)供電臺區(qū)內(nèi)的支路線損率數(shù)值能夠長期保持低于理想數(shù)值水平的狀態(tài)，這對于維系穩(wěn)定的配電網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境具有較強(qiáng)促進(jìn)性作用。

4 結(jié)束語

反竊電在線監(jiān)測算法在已知線損分臺區(qū)統(tǒng)計結(jié)果的前提下，分析影響電網(wǎng)線損波動行為的主要因素，再通過核定線損指標(biāo)的方式，對反竊電異常參量進(jìn)行準(zhǔn)確定義。一般來說，在反竊電評價指標(biāo)體系中，線損率數(shù)值是影響電網(wǎng)應(yīng)用穩(wěn)定性的關(guān)鍵物理參量，因此為維護(hù)電網(wǎng)環(huán)境的相對穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)從電壓波動、電流波動兩個角度著手，在控制線損率數(shù)值波動行為的同時，盡量避免用戶竊電行為的發(fā)生。