同期电量平衡状态监测与辅助分析

马亚军，李 华，於建林

（1.北京煜邦电力技术股份有限公司，北京 100000；2.国网天津市电力公司，天津 300010）

0 引 言

电网电能损耗（简称“线损”），是指电能在从发电厂传输到电力用户过程中的输电、变电、配电和营销各环节中所产生的损耗和损失。当电网的线损用电能损失表示时，就体现为线损电量。线损电量占供电量的百分比综合反映和体现了电力系统规划设计、生产运行和经营管理的水平，也是电网经营企业的一项重要经济技术指标和衡量供电企业综合管理水平的重要标志。根据国家“资源开发与节约并重，把节约放在首位”的方针政策，在当前电力还不是十分富裕的情况下，除继续进行电力工业的基本建设外，努力降低线损，提高能源利用率，就可以向客户提供更多的电力，促进工农业生产，节约动力资源，降低供电成本，从而提高整个电网的经济效益，其经济意义和现实意义是不可低估的。

1 典型问题分析

造成电量数据异常，进而影响线损率，主要有如下3个方面。

（1）电网一二次设备原因造成部分电量缺失。现场由于PT保险、二次回路或电能表、互感器设备故障，引起单相或多项电流、电压缺失，导致电能表计量电量缺失[1]。

（2）电能表或者电表采集装置故障造成数据错误。现场电能表或者采集装置故障，会造成数据跳变或者数据停滞[2]。

（3）设备客观因素造成线损不达标。变电站内输电线路两侧计量误差等客观因素造成的线损率异常。输电线路两侧电能计量装置的综合误差会影响统计线损率的计算，电能计量装置综合误差包括电压和电流互感器误差、电压互感器二次回路压降误差、电能表误差。当输电线路较短或线路处于轻载工况时，线路的实际线损率较小，送受端电能计算装置的综合误差对统计线损率计算的影响更加明显。例如用户专线，用户侧和变电站侧电能表计量精度不同，容易造成线路线损率异常。

2 算法模型

损耗率的计算必须在一定的时间范围内进行，引入时间断面的概念，断面是一个时间段，即起始时间到结束时间。所有计算与分析都关联一个时间断面，即在一定时间内的损耗率。例如2019年3月1日0点至2019年4月1日0点为一个断面。

本文提出了符合电网实际运行情况的“线损率修正算法模型”和“坏数据点查找算法模型”，运用坏数据点查找算法，对线损率异常情况、母线不平衡、电量异常等情况进行分析，发现问题并及时报警。

2.1 损耗率异常判断

损耗率是母线、分线、变压器等设备的损耗率，母线、分线等统一称为一个模型，模型损耗率标准是设备损耗率的一个合理区间，本次研究中模型的损耗率标准设置三个优先级：

首先，读取断面中配置的模型损耗率标准；

其次，如果断面中未配置的模型损耗率标准，读取模型中配置的损耗率标准；

最后，如果模型和断面中都没有配置最大，最小损耗标准，依据电压等级，模型的类型得出损耗率标准；

得到模型损耗率标准后，如果模型的损耗率不在标准区间内，说明损耗率异常。

2.2 轻载判断

判断轻载的标准：

首先，依据模型类型、电压等级，得到模型的轻载标准；

其次，依据得到的标准，当供入、供出电量都小于轻载标准时，认为模型轻载。

2.3 坏数据点查找

当模型损耗率异常时，进行坏数据点的查找，列出模型的所有计量点，再列出计量点关联的模型，再根据模型损耗率是否达标，再去查找坏数据点。坏数据点的判断方法如下：

（1）设备损耗异常；

（2）母线模型中，断面计量点EMS积分电量与电量相差5%以上[3]；

（3）该计量点关联的其他模型损耗率异常。

2.4 状态估计值区间计算

当查找到坏数据点后，对坏数据点的相关模型进行区间计算，计算出最大、最小估计电量。

设模型M的入端电量为a，出端电量为b，损耗电量为c，损耗率为r，M的标准损耗率最小值为rMin，最大值为rMax；则c=a-b；r=c/a=（a-b）/a=1-b/a。

如果r＞rMax，损耗率偏大，认为模型的供入电量太多，或者供出电量太少；对于计量点来说要增加供出电量或者减少供入电量。

如果增加供出：则分母a不变，设状态估计电量为e，则r=1-（b+e）/a；e=（1-r）×a-b。

对r求导：de/dr=-a＜0，此函数单调递减，则eMax=（1-rMin）×a-b=a×（r-rMin）；eMin=（1-rMax）×a-b=a×（r-rMax）。

如果减少供入：则分母a要变化，设状态估计电量为e，r=1-b/（a-e）；e=a-b/（1-r）。

对r求导：de/dr=-1/（1-r）×（1-r）＜0，此函数单调递减，则最大值、最小值为eMin=a-b/（1-rMax）、eMax=a-b/（1-rMin）。

如果r＜rMin，损耗率偏小，认为模型的供入电量太少，或者供出电量太多；对于计量点来说要增加供入电量或者减少供出电量。

如果减少供出：则分母a不变，设修正电量为e，则r=1-（b-e）/a，e=b-（1-r）×a。

对r求导：de/dr=a＞0，此函数单调递增，则eMax=b-（1-rMax）×a=a×（rMax-r），eMin=b-（1-rMin）×a=a×（rMin-r）。

“可是什么？”妈无情地打断她的话，说，“村里多少女孩初中没读完就出去打工挣钱养家、供弟弟读书？你能？我供你读到大学本科，把向南都荒废了！”

如果增加供入：则分母a要变化，设修正电量为e，则r=1-b/（a+e），e=b/（1-r）-a。

对r求导：de/dr=1/（1-r）×（1-r）＞0，此函数单调递增，则最大值、最小值为eMax=b/（1-rMax）-a、eMin=b/（1-rMin）-a。

2.5 线损率修正算法

根据能量守恒原则，以杠杆为原理进行分析，选取坏数据点作为支撑点，在电网内部对模型及损耗进行杠杆调整，计算出状态估计值[4]：

（1）判断不合理损耗的父模型损耗率偏大还是偏小；

（2）找到父模型相关的所有计量点；

（3）判断计量点类型；

（4）查找计量点所有拓扑关系，形成杠杆关系；

（5）计算异常损耗的正常边界的限值，判断供入供出关系；

（7）分析排列电量与EMS积分电量差值，对比历史正常差值百分比；

（8）根据子模型的损耗情况，利用区间计算算法，计算出电量估计值的区间；

（9）校验EMS积分电量是否在估计值区间内；

（10）对父模型的区间及子模型的区间进行判断，结合EMS积分电量，给出合理损耗的状态估计电量；

（11）分析计算完成，或者重复以上步骤计算。

算法流程如图1所示。

图1 算法流程图

3 计算示例

电量的单位均为万千瓦时，经过系统进行计算[5]， 某线路A原始损耗率的计算结果如表1所示。

表1 线路A原始损耗率计算结果

EMS电量的损耗计算结果如表2所示。

表2 线路AEMS电量损耗率计算结果

平衡状态监测与辅助分析系统经过自动计算，查找坏数据点，给出的状态估计值，如表3所示。

表3 线路A状态估计结果

模型详细的计算结果[6]如表4所示，其中供入合计原始电量为1.573×107kW·h，供入合计EMS电量为1.335 338×107kW·h，供入合计估计值为1.331× 107kW·h；供出合计原始电量1.199×107kW·h，供出合计EMS电量1.335 79×107kW·h，供出合计估计值为1.336 5×107kW·h。

经核查，部分计量点表计异常，测试一线数据跳变，测试二线数据停滞，及时下单派修。

4 结 论

通过计算工具进行分析计算，能够快速定位故障点，及时发现母线不平衡、分线不平衡、电量异常、整站采集故障等现象，并计算出状态估计值，给线损工作人员提供数据支持，大大减少人工参与程序，提升同期线损数据治理工作效率。

协助使用人员及时发现线损计算中存在的计量点电量、设备关系及采集表底等问题，消除计量误差或计量非同期引起的线损率异常，给出准确的判断，有效指导源端查找问题，提升同期线损系统建设质量，提高线损管理水平，降低线损率。

表4 模型详细计算结果