電纜分支箱線損監測裝置的創新與實踐

陳景鴻，邱 帆，蔡文悅，洪澤均，徐志鐸

（國網廈門供電公司，福建 廈門 361000）

0 引 言

準確合理的配電網線損理論計算是電力部門分析線損構成、制定降損措施的有力工具，對促進供電企業降低能耗、內部挖潛、提高經濟效益、優化電網規劃設計方案、加強運行管理具有重要意義。公司為深化電網改革，提出10 kV 配電線路一二次融合及深化線損管理，實現10 kV 配電線損線損分壓、分區、分線、分臺的“四分”同期管理，提高精益化管理水平的要求。

目前，廈門供電公司僅實現了用戶側的線損監測，由于配電網結構的復雜性、參數多樣性和終端設備的可靠性，準確計算配電網理論線損比較困難。同時，缺乏配電網側實時監測線損的工具，也導致異常分析均通過人工修正。據統計，線損治理在總工作時間的占比達31.25%。當線損出現不合格情況時，只能根據系統報表收集負荷電流趨勢圖，采用人工對網絡接線圖進行分析的方法計算，十分耗時耗力。同時，由于終端設備運行可能存在異常，也會增加人工分析的難度，如何研制一款實時監測電纜分支箱的線損裝置成為當前亟需解決的問題。

1 電纜分支箱線損監測裝置的設計方法

為方便運維人員隨時隨地掌握配網線路的線損狀況，研制一個電纜分支箱線損監測裝置，能夠識別并建立臺變拓撲關系，對線損進行實時分析，并實現數據交互和傳輸，統籌推進，夯實標準基礎。

1.1 研制一二次融合式電纜分支箱線損監測裝置

研制一二次融合式電纜分支箱線損監測裝置具有實用性好、檢定方便、安裝工程量較小、成本低的優勢，長期使用來看也符合未來電網的智能化、數字化發展趨勢。參考文獻[1]線路的線損監測模塊，選用合適的采集模塊、計量模塊、通信模塊、顯示模塊，制定符合現場實際選用，方便運維人員操作的分級方案。分級方案選擇如圖1 所示。

圖1 分級方案選擇

（1）采集模塊選擇。采集模塊電流互感器的外徑尺寸和厚度決定了該互感器外觀大小，明顯尺寸越小外觀就越小，相應越好安裝，并且采集互感器要有足夠的精度。根據精度試驗結果以及外徑尺寸確定3種型式的電流互感器適用性為線圈式>開口式>穿芯式。電流傳感器精度試驗如圖2 所示。

圖2 電流傳感器精度試驗

（2）計量模塊選擇。主控芯片決定了采集終端采集能力的大小，要求主控芯片的資源配置能夠滿足完成數據處理和算法實現的要求。線損計量過程中將生成大量數據，而主控芯片存儲能力有限，需要另外考慮資源儲存方式。采用文獻[2]計算方法，經可研探討后提出方案總體要求為：要求裝置實現監控記錄功能，實現線損的實時監測和后臺記錄。本地儲存、主站儲存均能滿足采集周期和存儲時間的要求，本地儲存丟失率更低，主站儲存則隨著電壓等級的升高丟失率逐漸升高。在技術條件下，選擇能夠滿足要求的本地儲存方案。

（3）顯示模塊選擇。發光二極管（Light-Emitting Diode，LED）的亮度更高，但運行功耗較大。相較于液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD），LED的運行功耗不滿足要求。考慮裝置運行要求，采用LCD 顯示的方案。

（4）通信模塊選擇。公網通信、載波通信的平均數據傳輸延遲均符合要求，但由于公網信號在站房覆蓋不全，造成公網通信信號不佳，且建設成本更高，參考文獻[3]中無線通信模塊的選擇，最終采用載波通信的方案。

1.2 模擬及組合試驗

由于終端計量裝置可能出現故障，采用文獻[4]中計量低壓線損的方法，并參考文獻[5]中的異常線損種類，計算未被電表計量到的合理設備的功率總和，計算隨負荷率變化的線損率以及低壓臺區的實際負荷系數，得到低壓臺區的合理線損率。通過MATLAB進行建模并模擬仿真，如圖3 所示。

圖3 建模仿真

通過模擬實驗發現，在終端設備故障率低于7%的情況下，裝置均能實現100%運行成功。在查閱了2020 年廈門島內低壓終端設備的故障率發現，統計周期內的最高值為3%。因此認為在現階段正常工況運行下，安裝電纜分支箱線損監測裝置能夠實現設定的目標。在此基礎上，對電纜分支箱線損監測裝置各模塊進行組合，并進行了性能測試，電纜分支箱線損監測裝置可長時間保持在高性能、零失誤狀態，測試成功率100%，實現目標要求。系統性能指標統計如表1 所示。

表1 系統性能指標統計表

1.3 效果檢查

在裝置試用期的7—11 月間檢查目標值“電纜分支箱線損監測裝置運行故障率≤±10%”完成情況。經過現場巡視核實和后臺數據對比驗證，電纜分支箱線損監測裝置運行期間未發生故障，故障率為0%。在成本節約方面，研制出電纜分支箱線損監測裝置之前：每日線損處理任務中每個片區需2 人專門負責，共需8 人進行現場值守工作。人工費40 元/h，平均工作時長為2.5 h，總計費用為A=8×40 元/h×2.5 h=800 元

研制出電纜分支箱線損監測裝置之后：因為可遠程實時監控線損狀態，每日線損處理可減少到2 人專門負責。人工費40 元/h，平均工作時長為1 h，總計費用為B=2×40 元/h×1 h=80 元，因此每日線損計量工作可節約成本為A-B=720 元。同時，采購各類模塊部件等成本共計4 360 元。經濟效益結果檢查如表2 所示。

表2 經濟效益結果檢查

2020 年10 月—2020 年12 月底的裝置試運行期間共計進行各類保供電任務25 次，出動車輛42 臺次，節約成本17 240 元，電纜分支箱線損監測裝置在經濟效益上實現了電力企業“提質增效”的目標。同時，研制該裝置大幅提高運維人員的效率，在現有的人員配備條件下，能夠滿足更多的運維任務需求，保障居民安全可靠用電，提高廈門島內供電可靠性。

1.4 制定運維規程

運維方面，制定《一二次融合式電纜分支箱線損監測裝置使用規程》，針對安裝位置困難、技術手段單一、運維主體結構性缺員等問題，有針對性制定防控意見、管理標準，強化政企聯動及績效獎懲力度。同時，為深化和鞏固本次QC 成果，QC 小組成員邀請部門主任和專業專責，對電纜分支箱線損監測裝置工作流程進行了分析總結，將新技術推廣展開，制作標準化文件，并及時進行歸檔。

1.5 強化安裝環境整治體系

安裝環境整治提升方面，推進電纜分支箱線損裝置安裝規范化整治，明確新建標準，制定《新型智能開關運維標準作業指導書》，推進電纜分支箱線損監測裝置規范化運維使用，明確新建標準。推動與安裝小區位置共建管理，形成政府、電力公司、物業三方協同合力聯動，資源共享、信息交互。

1.6 推進狀態監測應用

狀態監測方面，制定《關于一二次融合式電纜分支箱線損監測裝置使用工作意見》，深化豎井智能運維管控平臺的監測應用，健全狀態參數采集流程，運維人員通過手機或掌上電腦（Personal Digital Assistant，PDA）等移動終端的全球定位系統（Global Position System，GPS）定位和編碼識別功能，精準定位巡視地點，全面掌控設備運行水平。

1.7 優化資源管理配置

資源管理方面，搭建電纜分支箱線損監測智能平臺運維管控系統，制定《關于一二次融合式電纜分支箱線損監測裝置運維管控系統應用及管理工作意見》，平臺統籌管理豎井臺賬信息、運維采集數據、人員隊伍配置，建立高效的業務協同機制，構建豎井設備壽命全周期管控。

1.8 建立健全施工管控體系

建立一二次融合式電纜分支箱線損監測安裝管控制度體系，發揮業主、施工、監理項目部作用，強化作業現場質量及安全管控，提升作業標準化管理水平；強化運維人員設備主人責任意識，關鍵節點主動旁站監督；建立技術組專家巡檢制度，對工程建設現場開展巡查抽檢；完善技術監督網，開展設備質量、施工質量全過程監督；強化抽檢、監督結果的評價應用。建立施工作業準入機制，實行計分掛牌制度，健全考核機制，強化關鍵節點施工質量把關，提高施工過程的智能管控水平

1.9 強化設備質量監督

推進供應商產品質量抽檢，拓展檢測能力、檢測項目、檢測范圍；強化設備評價機制，加強質量監督成果、招標采購和供應商關系管理的聯動；推動技術監督體系建設及運作。

1.10 技術創新，深化應用，推動設備升級

從安全防護和智能運維角度出發，探索防護運維新技術：融合應用防水、防火及防小動物技術，夯實防護工程基礎建設，降低一二次融合式電纜分支箱故障概率，提高一二次融合式電纜分支箱運行環境的安全性；監測箱內線路健康狀況，健全豎井臺賬數據庫，并以此為基礎搭建運維管控平臺，建立差異維護、定點簽到、記錄回傳、臺賬共享、統一管控的運維新模式，提升運維作業智能水平。

2 結 論

一二次融合式電纜分支箱的創新為堅強可靠的電網建設提供技術支撐，提質增效，提升供電企業形象，提高優質服務水平，為創世界一流城市配電網打下堅實的基礎。