电力大工业用户远程费控策略“开关”模型

张凌宇，邹游，师永博，朱天博

（1.华北电力科学研究院有限责任公司，北京100045；2.北京应用物理与计算数学研究所，北京100094；3.北京博望华科科技有限公司，北京100070）

0 引 言

在相对较长的一段时期内，我国的费控业务基本上以终端、电能表等本地费控为主，此种费控方式管理方式较为简单，已不能满足自动化、智能化［1-3］的用电服务要求，同时也存在法律、政策风险。随着“大营销”体系的建设和用电采集系统的推广完善［2，4］，应用远程电费回收自动化控制具备了基础条件，从而保障了电力企业电费的有效回收［5］。

目前，基于AMI（高级计量体系）的电费回收控制自动化技术已在世界发达国家取得一定的成果［6］，其研究成果和经验为国内电费回收控制自动化业务发展提供了广阔的思路［7］。为满足国家电价调整政策，进一步提高公司电费回收效率，国家电网公司启动了营销远程费控应用系统建设工作，全面开展费控业务、技术、管理体系研究和应用［5，8-9］。

1 背景与现状

目前，电费回收控制已不需要电费回收通知单，催缴方式可以通过人工、短信、电话等多种手段，但欠费停电/复电等工作，只能人工到达现场进行操作，现在电费控制正处于大用户量控阶段，接下来将向着通过主站、终端、智能电能表实现费率控制的全费控阶段发展。

在推广实施营销远程费控应用中发现，营销远程费控应用侧重于实时（准实时）测算和远程控制，缺少合理制定费控策略的手段和方法。目前，电力大工业用户的用电量占全社会用电量的70%左右，其生产用电与其变压器容量、订单情况、削峰填谷能力、政策扶持等息息相关，对用电连续性、用电的安全需求也有不同，大工业用户处于生产期与非生产期时，其用电量存在巨大差异［10］。在远程费控工作初步实施的当前时期，各单位在制定策略时往往凭借经验“一刀切”，不能有效支撑电力大工业用户远程费控业务的推广及合理化应用。因此，迫切需要通过对电力大工业费控用户进行相关数据全面多维度的监控与分析，从而制定出适合电力大工业用户的有效提醒金额、预警时限等。对于客户属性、用电行为等特征信息发生变化、费控模式发生调整时，发起用电客户费控策略调整，提高预警的准确率，进而推动营销远程实时费控应用实用化，通过创新管理手段、节省人力和管理成本，提升客户服务水平。

2 费控策略

2.1 策略要求

费控系统通过接收营销业务应用系统传来的算费档案数据和采集系统传来的示数数据，进行电量电费计算，依据实时算费结果和用户用电特征，匹配用户的费控策略，实现对用电客户的提醒、催费、停电、复电等活动。为了提高服务质量，电力企业针对不同用户应当提供不同基准的预警值，这个预警值必须在一个合理的范围内，不能过高也不能过低。如果设置过高的预警值，用户在实际用电过程中将会频繁出现预警提醒，容易使用户对预警产生疲劳，不能有效引导用户形成收到预警提醒后积极缴费的消费模式，也会浪费供电企业相关资源；如果设置过低的预警值，则会让用户没有足够的缓冲时间进行缴费，容易形成欠费甚至停电，严重损害用户工作生产行为的同时，也给电力企业的电费回收工作带来巨大的压力。

2.2 规则研究

在实际生产过程中，通过客观分析和定量分析发现，变压器的经济运行是电力大工业用户费控策略研究的重要因素，其关键指标即为变压器负载率。配电变压器设计原则一般规定：变压器的经常负荷应大于变压器额定容量的60%为宜；而当实际负载小于额定容量的30%时，此时损耗急剧增大，将比经济运行时的成本成几倍的增加，这时变压器运行在最劣运行区，这对于经济生产和安全生产是极为不利的。

针对电力大工业用户的这种实际生产情况，通过对电力大工业用户变压器负载率的监控和适时进行电费余额测算，根据电力大客户变压器经济运行区间的上下限值的变化，适时改变该用户的费控策略，为用户的提醒、催费、停电、复电等活动提供灵活的控制手段，可以把变压器负载率的阈值作为“开关”，建立相关模型，做到高用电时期高预警金额，低用电时期低预警金额。

2.3 模型描述

假设电力大工业用户的变压器额定容量为S，理想变压器负载率为β，用户每日用电量为W，变压器负载率经济运行区间的上下限区间为［β0，β1］，其中，β0=0.3，β1=0.6，则费控预警金额设置可简单用如下公式表示：

式中t=24 h即一天，n0为期望缓冲周期，d为单位电价。

根据式（1），当用户的某日用电量上升到阈值W0=Stβ0时，“开关”被激活，费控策略使用“开”策略。此时用户处于生产期用电量较高，所以费控预警金额也应调整为一个较高的金额为M1。一般地，考虑给用户一定的缴费缓冲时间，并且考虑到变压器经济使用的情况下，从而得出上述费控预警金额（d为单位电价）。

同理，根据式（2），当用户日用电量低于阈值W0时，费控策略激活“关”策略，此时大工业用户用电量非常低（一般为工厂的照明用电）通常处于非生产期，为了提高费控预警的准确性，理应将预警金额相应下调。考虑到实际操作，电费的适时测算会有一天的电量统计延迟，假设即使在极端情况下用户恢复生产，电费余额仍然能够使用一天，给用户一定的缓冲时间，将此时的预警金额设定为M2（极限情况，用户在非生产期预存电费余额可视为M1≈M2，此时将要到达预警的阈值下限但还未预警。如果用户突然开始生产，剩余电量应满足其一天的生产使用M2=Stβ2d），取 β2=0.1。整个费控策略可以用如下流程框架图（图1）表示。

图1 远程费控策略“开关”模型流程示意图Fig.1 Flow chart of the"switch"model of the remote cost control strategy

2.4 方法验证

在实际的生产工作中，费控策略的优劣还没有一个统一的评判。一般来说，如果能在用户剩余金额只够一个期望缓冲周期时，为用户提供预警服务，这样的预警费控策略是更加良好的。下面将运用实际数据，来测试本模型是否可以为用户提供有效的预警提醒，我们取期望缓冲周期n0=7。

图2是某变压器容量为315 kVA的大工业用户，在2014年1月到2015年7月的月用电量数据。从图中可以看出，有3个月用电量是低于变压器负载率为30%时的用电量，可以认为这3个月该用户都处于非生产期。其余月份为生产期，利用这些数据，可以检测所采用的费控策略模型是否有效。

图2 某大工业用户2014年1月至2015年7月每月用电量Fig.2 Monthly electricity usages of a large industrial customer from January，2014 to July，2015

（1）用户正常生产情况下

假设用户月实际用电量为a（kW·h），如果当月出现电量不足而预警，则预存的剩余金额为：

可得到在该用户正常生产的16个月中，如果出现预警，预警后实际剩余电费可以使用的平均天数：所采用的=7.28±1.99（见图3）。从结果可以发现，文中策略可以让用户出现催费预警后，实际剩余电费可以使用天数非常接近所设定的期望预警周期n0，这说明所采用的费控预警策略是非常良好且适用的（采集的数据中，该用户可能某个月并不是整月都处于生产期，这样会让计算所得的天数偏高。在实际运用中，按日频度采集数据，会让所采用的模型策略结果更加理想）。

图3 某大工业用户处于生产期月份，运用“开关”模型预警后，剩余电费可用电天数Fig.3 Days of rest electricity prepayment of the large industrial customer in the production month can last，if we use the“switch”model

（2）用户非正常生产情况下

在用户非正常生产时，采取“关”策略，这种情况下大工业用户的用电消耗通常都很低。为了防止突然开始正常生产时用户剩余电费太低导致欠费甚至停电，将此时的预警金额设定为M2=Stβ2d，让用户既可以维持正常照明等低消耗用电不被频繁催费，又可以在紧急恢复生产时有一定的电费余额作为缓冲。

表1 现阶段预警策略与“开关”模型对比Tab.1 Comparison of current cost control strategy and“switch”model

3 结束语

目前，国家电网公司27个省电网公司的采集系统主站建设已全部完成并投入运行。采集数据在抄表收费、营业稽查、线损分析、正常照明等低消耗用电既不被频繁催费，又可以在紧急恢复生产时有一定的电费余额，并在业扩报装、故障抢修、有序用电、互动服务、电力交易、配电网运行与电能质量监测等多项业务中得到应用。日趋自动化的用电信息采集系统也给智能的远程费控系统带来了便利，现阶段，大部分电力公司区域内的大工业用户普遍采用“一刀切”的预警模式，对不同的用户采用同样的预警金额设定。如表1所示，对不同变压器容量的用户工作时设置不同的预警金额可以让用户获得文中期望的缓冲时长，有利于提高整体的服务质量。

针对大工业用户的实际用电特点设计的费控策略“开关”模型是在日常自动采集用电量的基础上，通过计算大工业用户的变压器负载率，分辨用户处于生产期或非生产期。处于生产期的用户催费金额阈值较高，非生产期的用户用电量低，催费金额阈值也较低。这种更加智能的费控策略模型可以对用户预存电费余额能够维持正常用电的时间进行较准确的评估并进行预警、催费或者代扣，对于提升客户服务能力、满足客户多元化需求、在远程自动抄表核算工作过程中，实现逐步量化监管和控制具有重要意义。