基于现场数据采集终端的配电网线损管理解决方案

张国帅

国网通辽供电公司 内蒙古通辽 028000

在电力系统中，电压、电流的测量是非常重要的。但由于配电网存在着很多不良因素。例如：供电线路老化导致跳闸等情况发生；此外还有一些突发故障如低压断路器损坏和漏电保护动作等等都会造成数据丢失，从而影响到线损管理工作开展质量问题，以及对整个电网运行安全性产生不利影响，所以对配电网进行数据采集终端的优化改造是非常有必要且十分重要的[1]。

1 基于现场数据采集终端的配电网线损管理解决方案的介绍

在配电网的实际运行过程中，往往会出现各种问题，如线路老化、断线等。这些情况都需要通过数据采集终端进行实时监测和定位。而现场数据采集终端就能够实现远程传输与监控并对信息进行收集处理分析工作；同时也可以将故障原因以文字或者图片形式展现出来供决策者参考和运用；此外还能利用智能化的传感器设备来完成自动测量功能以及相关参数，为电网运行状态提供可靠依据等作用。

1.1 现场数据采集终端

在供电部门的电力网中，现场数据采集终端是非常重要，主要由两部分组成。第一个组成部分就是变电所，第二个组成部分则包括线路检测站、测量控制点等设备，以及相关管理信息系统和相应操作人员进行使用信息记录工作平台，对整个系统进行监控与运行状态监测；除此之外还有配电网线损计量中心以及供电公司相关工作人员通过扫描仪或者GPS定位装置采集现场数据并将其转化为电量的统计分析结果，然后将其通过GPS定位系统进行数据的统计和分析，对电网线损发生情况，线路分布等状况进行有效判断。

1.2 数据传输网络

数据传输网络是实现配电网线损管理的基础。在实际工作中，由于现场运行环境复杂，且各馈电线、电缆等设备数量繁多，在进行电力网规划时需要将这些信号集中到统一的平台上进行处理和监控；另外还可以通过远程控制技术对采集终端中所有信息流实施有效地接收与发送操作。数据传输网络，实现了线损管理的自动化、智能化以及便捷性。同时也能够保证电网运行过程中各设备间通信无阻碍，实现了线损管理的高效性。

1.2.1 光纤通讯方式

光纤通讯方式是指，在整个通信系统中，所有的信息都通过光缆传送，并将传输到中央处理器进行数据处理和存储。光纤通讯的主要特点是：传输速率快、抗干扰能力强，且具有较高带宽和较强可扩展性，并且能够实现高速数据通信。但是由于光缆易受到外界环境因素影响而出现故障问题。所以被广泛应用于军事领域。在实际操作中要选择合适的方式对线路进行维护与管理工作才能有效提高网络系统运行水平以及保障其安全稳定运行等方面都有一定意义。但是随着人们对安全要求越来越高以及网络技术发展迅速使得这种传统的通信模式逐渐变得不适用与适应不了时代需求；同时光纤也有自己缺点：体积大、重量重且容易老化；并且在使用过程中，需要定期维护才能满足实时性和可靠性的要求，导致线路损耗大、成本高。因此，对光纤配电网进行优化，有效管理，降低其线损是非常有必要[2]。

图1 采用管钱通信方式的现场监测终端解决方案

1.2.2 电力载波通讯方式

在配电网的实际运行过程中，通讯方式是一种非常常见且有效也十分重要，但这种通信模式存在着很多问题。首先就是数据传输效率比较低，传输方式不稳定，在配电网中，通讯线路的使用频率较高，而线缆又是一种非常重要的通信工具。但是由于这些原因导致了一些线损情况。所以针对这种现状提出新技术对其进行改进和优化升级来降低数据采集终端产生不良影响因素：例如利用GPS系统、分布式计算器等实现远程监控；运用网络结构化管理方法实现配电网电压实时监测与分析，提高供电可靠性以及安全性；采用智能传感器技术，在保证安全的前提下提升测量精度；其次就是因为传送距离过长、线路长度太长的缺点，导致无法与其他系统实现实时交互操作；还有一个很主要原因则是由于线缆自身结构复杂以及对线路需求量大而引起了线缆上的损耗较大等因素，都会造成通讯方式不能满足实际要求等等，这些都是在目前电力载波通信中需要着重解决的问题。

1.2.3 电力载波通信原理

电力载波通讯原理是指利用同步发电机、光电耦合器和同步通信网等进行信息的传输。在配电网中，通过对各馈线之间传送来的电信号数据，再根据所接收过来频率大小及相位差确定是否有故障。当系统运行出现异常时需要立即停机并发出警报通知现场工作人员处理故障问题或采取相应措施以排除隐患保证供电质量；同时也为线路检修人员提供了一种更为方便、快捷和安全可靠的方法。

电力载波通讯的原理是利用传输介质之间存在某种联系，通过电压和电流互感器将信号进行传输，而这个交流方式称之为同步模式。这种通信形式能够实现信息传递速度与可靠性。在配电网中应用这一技术之后可以对系统运行状态进行监控并且能实时地记录数据并保存下来；同时也为故障分析提供了依据与基础资料，电力载波通讯的基本原理是利用交直流间的电压来传送报警电流信号、用电设备之间产生电磁干扰，从而导致线路跳闸，引起配电网的电压和电流异常升高，进而造成系统停电。利用同步模式进行供电可靠性分析。在电力通信方面应用这一技术之后可以对其发生故障情况、影响范围以及损失程度等作出判断；并且还能将该数据显示出来并及时处理掉受损害元件及设备中所产生过负荷问题等现象出现的概率大小；最后根据实际运行线路状况和相关参数计算出相应的损耗数值，从而实现对于整个系统安全可靠地监控与管理。

图2 电力载波通信原理图

1.2.4 电力载波通信网络数据传输方式

电力载波通信网络的数据传输方式主要有两种：一种是基于模拟基站和数字基站上，利用模拟信号进行传送。这种方法可以有效地避免在实际运行中出现线路故障等问题，因此，对这种方法进行研究，具有重要的意义；第二种则是非智能终端所提供的信息通道，能够自动对电力系统内部各个模块之间实现信息交互以及实时监控等功能；能够对电力系统的运行状态进行监控。但是，由于非智能终端存在很多缺陷，导致在实际情况中，这种方法还不能达到预期目标。另外也能将各种类型电压、电流与功率数据传输到配网自动化设备或网络上并完成数据交换工作，实现对电网运行状态的监控[3]。

1.2.5 GPRS无线上网通信方式

GPRS无线上网方式主要是指远程的网络接入。这种连接技术，就是利用了GSM系统，通过在系统中设置一个与基站设备通信无误、不干扰其他终端性能的通讯模块。这样的话就可以进行数据信息传输。该方法具有以下优点：无线网布设简单方便、成本低、安装灵活；但同时也存在着一定缺点比如说易受外界因素影响，导致网络受到损坏等等这些问题都会造成系统无法正常工作，因此就需要根据实际情况来进行分析，在实际中发现问题，并提出合理的解决方案。

GPRS通信方式是一种新型的实时数据采集终端，在实际应用中，它具有远程传输、无线传送等优点。这种技术目前已经被广泛应用于工业企业和科研单位。

由于该系统需要对各种环境因素进行分析判断并采取相应措施。因此GPRS网络能够有效地帮助用户发现电网运行过程中有可能出现问题或故障的地方以及相关参数变化趋势；同时还可以将这些信息及时传递给供电公司，从而为用户提供更多、更好的服务，同时也为公司提供了一个新的利润增长点。基于现场数据采集终端对配电网线路运行情况进行监控，并通过实时分析、故障定位和降损等策略来实现该系统在日常工作中的优化。

1.3 DSCADA主站

在供电部门的电力网，配电系统是一个重要部分，对电网线路和电压进行监测。但是由于目前我国大部分分布式电源并没有接入到网络当中。因此为了实现对电能质量的提高、降低损耗以及保证用户能够正常工作等目标要求，需要采用DSCADA主站技术来完成这项任务；同时也可以通过集中管理数据信息及实时监控供电情况，从而达到节能降耗的目的。在配电系统运行过程中采集现场信号，并将其发送给主控中心。主控中心通过对现场信号进行采集、处理和分析，从而将信息发送给配电系统。在这一过程中，可以有效地实现电压的稳定与可靠控制；采用集中管理模式。该方案能够保证供电可靠性及稳定性；同时也能提高数据传输的速率并减少成本费用节约资源。

实时通信方式下，现场采集终端与DSCADA主站的通信实现对配电网实时运行信息采集，将处理后的实时数据提供给为应用服务的实时数据库，并可按照应用所下达的指令实现对远方配电站的调控功能。采集的数据量为实时电压、电流和有l无功功率变化曲线。

准实时通信方式下，主站每天定时与负荷监测仪通信，采集前一天的历史数据；主站也可以补报某一天的数据。对于已投运不支持定时上报的负荷监测仪，由主站拨号唤醒来传输数据。采集的数据为ABC三相电流、电压值峰谷值，正反向有l无功功率峰谷值以及对应出现时间，并计算出功率因数统计。

2 基于现场数据采集终端的配电网线损管理解决方案的应用

通过实时通信和准实时通信两种方式，DSCADA主站可以查阅并储存各10kV线路和配变的运行情况。通过分析这些数据，可以找出电网中线损较大的某段线路或配变，并针对性地提出解决方案。

表1 电网中线损较大的某段线路或配变

配变所属10kV出线的有功功率曲线。分析数据可知，在配变最大负荷日当天其所在10kV线路有功功率在9至10点和23至24点时间段内出现2次峰值，11点至21点这段时间内有功功率较小，并无异常现象。配变在8点至17点，负荷均超过60%，并且无功功率较大，功率因数较低。此外，配变0点至2点，18点至24点间负荷也接近50%，说明此配变所供主要用户为工业用户，并且无功补偿不足，导致配变负荷率增大，应尽快配置无功补偿装置，降低配变负荷率，进而降低线损。

3 结语

近年来，我国电网发展迅速，对供电质量的要求也越来越高，配电系统是电力网络中重要组成部分。由于各方面因素导致了配网线路的电压、电流在不断地增加。为了满足用户需求和保证电能供应安全稳定运行等问题都需要采取措施来进行处理与管理；因此相关人员需要提出一种基于现场数据采集终端进行线损统计分析并结合故障原因制定出相应方案以解决当前电网存在的缺陷，实现供电质量高效率、优质化发展。