电缆分支箱线损监测装置的创新与实践

陈景鸿，邱 帆，蔡文悦，洪泽均，徐志铎

（国网厦门供电公司，福建 厦门 361000）

0 引 言

准确合理的配电网线损理论计算是电力部门分析线损构成、制定降损措施的有力工具，对促进供电企业降低能耗、内部挖潜、提高经济效益、优化电网规划设计方案、加强运行管理具有重要意义。公司为深化电网改革，提出10 kV 配电线路一二次融合及深化线损管理，实现10 kV 配电线损线损分压、分区、分线、分台的“四分”同期管理，提高精益化管理水平的要求。

目前，厦门供电公司仅实现了用户侧的线损监测，由于配电网结构的复杂性、参数多样性和终端设备的可靠性，准确计算配电网理论线损比较困难。同时，缺乏配电网侧实时监测线损的工具，也导致异常分析均通过人工修正。据统计，线损治理在总工作时间的占比达31.25%。当线损出现不合格情况时，只能根据系统报表收集负荷电流趋势图，采用人工对网络接线图进行分析的方法计算，十分耗时耗力。同时，由于终端设备运行可能存在异常，也会增加人工分析的难度，如何研制一款实时监测电缆分支箱的线损装置成为当前亟需解决的问题。

1 电缆分支箱线损监测装置的设计方法

为方便运维人员随时随地掌握配网线路的线损状况，研制一个电缆分支箱线损监测装置，能够识别并建立台变拓扑关系，对线损进行实时分析，并实现数据交互和传输，统筹推进，夯实标准基础。

1.1 研制一二次融合式电缆分支箱线损监测装置

研制一二次融合式电缆分支箱线损监测装置具有实用性好、检定方便、安装工程量较小、成本低的优势，长期使用来看也符合未来电网的智能化、数字化发展趋势。参考文献[1]线路的线损监测模块，选用合适的采集模块、计量模块、通信模块、显示模块，制定符合现场实际选用，方便运维人员操作的分级方案。分级方案选择如图1 所示。

图1 分级方案选择

（1）采集模块选择。采集模块电流互感器的外径尺寸和厚度决定了该互感器外观大小，明显尺寸越小外观就越小，相应越好安装，并且采集互感器要有足够的精度。根据精度试验结果以及外径尺寸确定3种型式的电流互感器适用性为线圈式>开口式>穿芯式。电流传感器精度试验如图2 所示。

图2 电流传感器精度试验

（2）计量模块选择。主控芯片决定了采集终端采集能力的大小，要求主控芯片的资源配置能够满足完成数据处理和算法实现的要求。线损计量过程中将生成大量数据，而主控芯片存储能力有限，需要另外考虑资源储存方式。采用文献[2]计算方法，经可研探讨后提出方案总体要求为：要求装置实现监控记录功能，实现线损的实时监测和后台记录。本地储存、主站储存均能满足采集周期和存储时间的要求，本地储存丢失率更低，主站储存则随着电压等级的升高丢失率逐渐升高。在技术条件下，选择能够满足要求的本地储存方案。

（3）显示模块选择。发光二极管（Light-Emitting Diode，LED）的亮度更高，但运行功耗较大。相较于液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD），LED的运行功耗不满足要求。考虑装置运行要求，采用LCD 显示的方案。

（4）通信模块选择。公网通信、载波通信的平均数据传输延迟均符合要求，但由于公网信号在站房覆盖不全，造成公网通信信号不佳，且建设成本更高，参考文献[3]中无线通信模块的选择，最终采用载波通信的方案。

1.2 模拟及组合试验

由于终端计量装置可能出现故障，采用文献[4]中计量低压线损的方法，并参考文献[5]中的异常线损种类，计算未被电表计量到的合理设备的功率总和，计算随负荷率变化的线损率以及低压台区的实际负荷系数，得到低压台区的合理线损率。通过MATLAB进行建模并模拟仿真，如图3 所示。

图3 建模仿真

通过模拟实验发现，在终端设备故障率低于7%的情况下，装置均能实现100%运行成功。在查阅了2020 年厦门岛内低压终端设备的故障率发现，统计周期内的最高值为3%。因此认为在现阶段正常工况运行下，安装电缆分支箱线损监测装置能够实现设定的目标。在此基础上，对电缆分支箱线损监测装置各模块进行组合，并进行了性能测试，电缆分支箱线损监测装置可长时间保持在高性能、零失误状态，测试成功率100%，实现目标要求。系统性能指标统计如表1 所示。

表1 系统性能指标统计表

1.3 效果检查

在装置试用期的7—11 月间检查目标值“电缆分支箱线损监测装置运行故障率≤±10%”完成情况。经过现场巡视核实和后台数据对比验证，电缆分支箱线损监测装置运行期间未发生故障，故障率为0%。在成本节约方面，研制出电缆分支箱线损监测装置之前：每日线损处理任务中每个片区需2 人专门负责，共需8 人进行现场值守工作。人工费40 元/h，平均工作时长为2.5 h，总计费用为A=8×40 元/h×2.5 h=800 元

研制出电缆分支箱线损监测装置之后：因为可远程实时监控线损状态，每日线损处理可减少到2 人专门负责。人工费40 元/h，平均工作时长为1 h，总计费用为B=2×40 元/h×1 h=80 元，因此每日线损计量工作可节约成本为A-B=720 元。同时，采购各类模块部件等成本共计4 360 元。经济效益结果检查如表2 所示。

表2 经济效益结果检查

2020 年10 月—2020 年12 月底的装置试运行期间共计进行各类保供电任务25 次，出动车辆42 台次，节约成本17 240 元，电缆分支箱线损监测装置在经济效益上实现了电力企业“提质增效”的目标。同时，研制该装置大幅提高运维人员的效率，在现有的人员配备条件下，能够满足更多的运维任务需求，保障居民安全可靠用电，提高厦门岛内供电可靠性。

1.4 制定运维规程

运维方面，制定《一二次融合式电缆分支箱线损监测装置使用规程》，针对安装位置困难、技术手段单一、运维主体结构性缺员等问题，有针对性制定防控意见、管理标准，强化政企联动及绩效奖惩力度。同时，为深化和巩固本次QC 成果，QC 小组成员邀请部门主任和专业专责，对电缆分支箱线损监测装置工作流程进行了分析总结，将新技术推广展开，制作标准化文件，并及时进行归档。

1.5 强化安装环境整治体系

安装环境整治提升方面，推进电缆分支箱线损装置安装规范化整治，明确新建标准，制定《新型智能开关运维标准作业指导书》，推进电缆分支箱线损监测装置规范化运维使用，明确新建标准。推动与安装小区位置共建管理，形成政府、电力公司、物业三方协同合力联动，资源共享、信息交互。

1.6 推进状态监测应用

状态监测方面，制定《关于一二次融合式电缆分支箱线损监测装置使用工作意见》，深化竖井智能运维管控平台的监测应用，健全状态参数采集流程，运维人员通过手机或掌上电脑（Personal Digital Assistant，PDA）等移动终端的全球定位系统（Global Position System，GPS）定位和编码识别功能，精准定位巡视地点，全面掌控设备运行水平。

1.7 优化资源管理配置

资源管理方面，搭建电缆分支箱线损监测智能平台运维管控系统，制定《关于一二次融合式电缆分支箱线损监测装置运维管控系统应用及管理工作意见》，平台统筹管理竖井台账信息、运维采集数据、人员队伍配置，建立高效的业务协同机制，构建竖井设备寿命全周期管控。

1.8 建立健全施工管控体系

建立一二次融合式电缆分支箱线损监测安装管控制度体系，发挥业主、施工、监理项目部作用，强化作业现场质量及安全管控，提升作业标准化管理水平；强化运维人员设备主人责任意识，关键节点主动旁站监督；建立技术组专家巡检制度，对工程建设现场开展巡查抽检；完善技术监督网，开展设备质量、施工质量全过程监督；强化抽检、监督结果的评价应用。建立施工作业准入机制，实行计分挂牌制度，健全考核机制，强化关键节点施工质量把关，提高施工过程的智能管控水平

1.9 强化设备质量监督

推进供应商产品质量抽检，拓展检测能力、检测项目、检测范围；强化设备评价机制，加强质量监督成果、招标采购和供应商关系管理的联动；推动技术监督体系建设及运作。

1.10 技术创新，深化应用，推动设备升级

从安全防护和智能运维角度出发，探索防护运维新技术：融合应用防水、防火及防小动物技术，夯实防护工程基础建设，降低一二次融合式电缆分支箱故障概率，提高一二次融合式电缆分支箱运行环境的安全性；监测箱内线路健康状况，健全竖井台账数据库，并以此为基础搭建运维管控平台，建立差异维护、定点签到、记录回传、台账共享、统一管控的运维新模式，提升运维作业智能水平。

2 结 论

一二次融合式电缆分支箱的创新为坚强可靠的电网建设提供技术支撑，提质增效，提升供电企业形象，提高优质服务水平，为创世界一流城市配电网打下坚实的基础。