基于線損排查儀的臺區理論線損識別方法

茹丹丹 徐文強 時晶 王國鋒 陶歡

1.國網紹興供電有限公司 浙江紹興 312000；2.杭州華春科技有限公司 浙江杭州 311100

1 概述

近年來，國家對電力工業的發展越來越重視，國家電網面對新的要求、新的挑戰和新的機遇，迎著困難向前發展，積極推進電力系統制度改革，降低電力企業成本，提高企業運作效益，其中降低電力網絡線損的成本成為增效改革的關鍵性指標點。線損是電網運行效率的重要指標，也反映電網結構的合理性、電網運行方式的科學性，以及電網相關設備及技術應用與管理的先進性。在化石能源逐漸緊張、人民群眾對生態環境高質量需求的今天，線損降低管理在國家工業節能降耗發展中起著重要作用，同時也對電力發展規劃、制定精準的降損措施起到指導性的作用。

隨著國家電網公司線損精準化管控、不同臺區不同指標、經濟運行等各種線損管控要求的提升，旨在打造新型電網、低碳電網，因此如何有效降低線損已成為電力系統內重要的議題，各省市縣結合地區的電網特點，紛紛制定降損目標和指標，通過管理和技術措施實現降損。以某供電公司系統平臺反饋信息為例，研究低壓臺區線損定位問題。

長期以來，低壓臺區普遍存在電度表表計誤差、互變關系異常等問題，臺區線損合格率偏低。臺區線損可分為管理線損和理論線損兩大類，管理線損一般由管理錯亂漏及非法用電等造成，通過排查分析一般能找到問題點，但技術線損影響因素多，例如，三相負荷不平衡、線路線阻、無功影響、變電設備老化、設備功耗、網架結構不合理等，開展現場驗證難度大[1-2]。基于此，本文介紹一種線損排查儀與壓降計算法相結合的線損定位方法，來驗證臺區線路線阻引起的理論線損。

2 造成管理線損的因素

管理線損是指國家電網在實際生產過程中及電網公司日常營業銷售管理過程中，由于管理不妥或者管理不到位造成的電量損耗，它等于統計線損與理論線損之間的差值，通常是指不明損失，也稱其他損失，主要包括：

2.1 各類電度表的綜合誤差

計量表計級設備的準確級對管理線損有很大影響。一般來講計量工作的好壞，直接影響線損統計的準確性。要堅持用校驗合格的電能表，用測量準確級別高的互感器，堅持測量裝置的定期校驗和互換，提高電度表校水平的質量。更換計量技術相對落后和即將淘汰的電能表，減少計量損失，積極采用誤差相對比較小、測量精度高、啟動時電流較小、過負荷能力強、不受傾斜度影響、可以防止偷用電能、可以實現遠程自動化進行抄表管理的電度表。一般全自動電子計量表計可以達到要求，有條件的情況下，優先選用測量量程范圍寬，測量元件精密的全電子式電度表，防止人為的因素造成測量記錄數據的誤差。

2.2 抄表不同時，漏抄、錯抄、錯算所造成的統計數值不準確

首先，積極使用集中抄表系統，實現遠距離在線抄表模式，樹立正確的抄表制度。其次，影響管理線損的因素還有供電和售電時，抄表時間和記錄時間不對應的問題，供電單位和售電單位關系對應不夠準確問題等。

2.3 無表用戶和竊電等造成的電量損失

在現實線損的管理過程中，打擊竊電行為是一項重要的管理內容。竊電是指用戶不交電費，非法占用電能的行為，這種行為直接影響供電企業的效益，導致線路線損升高。另外，供電企業將設備檢修、工程施工和辦公室自用電及福利用電計入線損，這些都是無電表用戶，由于這些行為用電，實際卻沒有進行電費繳納，因此這部分也是影響線損的非常重要因素。

2.4 帶電設備絕緣不良引起的漏電損耗等

對管理線損大有益處的方法還有提高檢修帶電設備運行前的檢修質量。在春、秋兩季應認真組織輸電線路的清除打掃，及時對故障進行識別切除，對線路的絕緣子串進行清潔、打掃維護，減少可能的意外事故跳閘次數，減少輸電線路層面造成的漏電可能性。變電站一次帶電設備的高品質檢修，可以保證電壓互感器、電流互感器的穩定運行，可以確保電流、電壓端子接線的可靠接觸，對提高電能計量準確度大有幫助。合理安排每年的設備校驗和維修工作對線損管理同樣具有現實意義，當某一運行設備退出工作，準備校驗維護時，可能由備用的設備暫時替代運行，工作的負荷增加，也會造成功率損失的增加，對于這部分造成的線損，應積極制定優化的檢修策略，盡可能縮短檢修時間，提高檢修效率。

3 理論線損產生原因

臺區理論線損產生的原因包括三相負荷不平衡、線路線阻、無功影響、變電設備老化、設備功耗、網架結構不合理等，常見的為三相負荷不平衡、無功影響，線路線阻引起的壓降。

3.1 三相負荷不平衡

低壓臺區采用三相四線制的運行方式，但使用電能的客戶一般較為分散，供電線路較長，如果三相功率不平衡，將會造成輸電線路的電能損耗增加，如下圖1所示。

圖1 三相四線制接線方式

單位長度線路上的功率損耗為：

API=I2aR+I2bR+I2cR+2I2oR

式中R為單位輸電導線的阻值，中性點引出線的截面積通常只有運行相線導線截面積的一半，故中性點引出線的單位長度阻值值取2R。

當三相功率完全平衡時，三相電流Ia=Ib=Ic=Io，中性點引出線的電流Io=0，這時單位長度上的功率損耗為：

ΔP=3I2cpR

三相四線制接法的供電系統，如果三相電流不平衡，則中性點引出線的電路中就會有電流通過，這樣，輸電線路的損耗將會明顯增加。

P=(lmax-Icp)/Icp*100%

式中Imax為工作相電流值；Icp為對稱三相負荷的相電流值。

三相四線制供電方式，當三相對稱時線路損失最小；當一相功率大，其他兩相負荷小的情況下線路損耗增加較小；當一相負荷重，第二相負荷小，而第三相的負荷為平均負荷，這種工作狀況線路損耗的提升幅度也大；當一相負荷小，兩相負荷大，這種運行方式下線路損耗的增加最大。綜合分析，當三相運行負荷不平衡時，不論負荷如何分配，輸電線路損耗的增加都是必然的。

3.2 無功影響

在輸電線路工作時，會有非線性負載的大批量地投入運行，非線性負載除了消耗有功功率外，多數情況下還需要一定量的無功電流建立磁場。無功電流和有功電流通過配電網及變壓器等設備時都會造成有功功率及電能的損耗。當電力系統中線路或變壓器分配的有功功率和電壓不變時，線路損耗會與設備功率因數的平方成反比。功率因數越低，電網所需無功就越多，線損就越大。

當功率因數COSΦ=0.7時，無功功率和有功功率在電網中產生的功率損耗基本相當。這時一半的線路損耗無功功率造成的。

3.3 線路線阻引起的壓降

配電線路無論采用銅質導線還是鋁制導線均存在一定的阻抗。假設三相線路的阻抗分別為Xa、Xb、Xc、Xn，忽略線路感性或容性阻抗，則各相的阻抗等于線路的阻值R。線路的阻值又與線路的長度、線徑、材料及環境溫度相關。

線路的阻值與線路的長短、線徑、材料及環境溫度相關，計算公式為：

l：導線長度，單位m；

S：導線截面積，單位mm2；

a：導線電阻溫度系數，銅、鋁導線的電阻溫度系數0.004/℃；

T：當前導線溫度(環境溫度)，單位℃。

由于線路線阻的存在，當電流流過后形成了與用戶電表的分壓效應，從而降低了用戶電表的電壓值。在相同負荷前提下，高電位節點的電量高于低電位節點的電量，從而形成了上下級的線路損耗關系。

4 線損排查分析原理

理想情況下，臺區供電系統存在如下原則：

(1)臺區總表電量略大于各分支電量之和；

(2)各分支電量略大于下屬電表電量之和；

(3)臺區總表電量略大于下屬所有電表電量之和。

根據以上原則，若顯示運行過程中出現比較大的差距，說明存在輸電線路損耗異常，可在各線路及下級線路分節點間掛線損排查儀，生成臺區“變—線—戶”拓撲關系圖，線損排查儀測得各個分支節點的電能量及負荷數據，在拓撲關系圖中進行電量比對、分相負荷監測，進而查找存在線損的分支、節點及理論線損情況。理論線損分析方面，國內外專家都提出了不同的分析計算方法。文獻[3]等提出了不同于以往的理論分析方法，應用系統模擬現場，將現場數據用模擬單元展現，得出電力網絡的理論線損計算值，這樣運算，參數的設置比較規范、采樣數據準確性提高，線損計算結果的科學性和準確性有了極大提升[3]；文獻[2]進行發散性思維，打破陳規，理論線損依據GIS模型進行，拓寬了線路損耗分析方法，提升了GIS應用市場[3-4]。19世紀末期，國內開始對線損進行理論分析，并且線損計算更加基層化，基層供電單位工作人員也加入線損的研究大軍，降損增效的研究雨后春筍般涌現[4-5]。比較引起注意的是參數與線損率間的回歸統計規律，提煉出全面、詳細的影響因素，并重點強調關聯占比大的因素，“線損理論計算”更接地氣[4-6]。文獻[6]編寫了線損理論計算的計算機程序，并在某某縣級供電公司應用，以證明其有效性。文獻[7]將遺傳算法與人工智能相結合用于電網的線路損耗計算，實例證明了該方法的可行性。

5 臺區線損定位

某供電公司系統平臺反饋下屬一臺區日供電量1443.2kWh、售電量1380.7kWh、線損電量62.5kWh，線損率為4.3%，屬于小高損提取，分析高損線損原因如下圖2。

根據平臺反饋和以上原因分析，首先進行采集因素的確認，在系統平臺上查看采集成功率、反向電量統計率以及數據推送問題，排除采集因素。

進入現場排查，工作人員到達該臺區后，在臺區的各路分支線上掛裝線損排查儀，涵蓋臺區所有的出線與用戶。

通過拓撲判斷排除臺戶關系不對應的引起的檔案因素問題，對比系統數據排除電表倍率不符、檔案不符、缺表、光伏未錄入等引起的檔案因素問題。

通過線損排查儀監測的各相負荷數據計算三相負荷平衡度滿足要求，排除三相負荷不平衡引起的理論線損偏高。

通過線損排查儀監測各分支的功率因素滿足要求，排除無功偏高引起的理論線損偏高。

排除以上線損原因后，利用線損排查儀監測的各分支電量判斷具體的線損原因。經測得，該問題臺區單日供電量為1436.4kWh，與系統平臺反饋的數據一致，說明總表計量正常，各分支節點與下屬電表電量關系如下表所示。

某臺區各分支節點及下屬電表電量關系表

從左表數據可以看出，分支3電量與下屬用戶電量之間存在64.9kWh的電量差，該節點線損率為9.3%，確認該臺區線損主要由分支3及下屬用戶引起。根據圖2中所列線損偏高原因作進一步排查，排除了竊電、計量因素、故障接地等管理線損因素。檢查表計發現該分支下的用戶普遍存在較大壓降的現象，因此懷疑該臺區可能存在線路線阻偏大引起的壓降問題。之后采用電表96點平均電壓、電流估算用戶的日用電量，驗證分支3線損是否主要由壓降引起。估算方法如下：

式中，W為電量，kWh；In為第n個點的電流值，A；Un為第n個點的電壓值，V。

該分支節點下共有6個用戶，總估算電量即：

W總=W1+W2+W3+W4+W5+W6

經計算，該節點6個用戶的日電量估算值為638.6kWh，與分支節點存在61.7kWh的電量差，可以確認節點3的線損主要由壓降引起。從現場環境看，節點3的供電半徑大、線徑小，導致線路線阻大，從而引起了節點與用戶之間的壓差，最終造成由線阻引起的理論線損偏大。

結語

線損管理關系電力企業的降級效益和核心競爭力，找出當前線路損耗存在的問題，并針對問題精準找到解決方案，加強電力企業內部線損的管理，助力推進電力企業改革的成效，具有極其重要的現實意義。

本文針對全采集且戶變關系正確的小電量高損臺區，可以運用線損排查儀分段獲取節點電量及負荷數據，在排查管理線損的同時結合電表96點電壓、電流數據進行分段理論線損分析，達到降低臺區管理線損和理論線損的目的，提高線損管理水平、提高線損率，該方法簡單易行，能迅速排查定位線損區域，投入使用以來，已成功將多處臺區線損降低，效果顯著。