CN111371185A - 一种基于配变终端的线损监测系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于配变终端的线损监测系统，从云、管、边、端四个层次对配变网进行物联网化改造，设置GPS对时，同步采集数据和计算线损，实现了中压到低压全面无死角的同期线损实时在线监测，精确分析中压到低压线路各区段线损异常情况，提供一个实时、全面的低压台区线损监测方法，为线路老化分析、绝缘风险预估以及窃电信息及时获取等情况提供数据依据，提高电网用电质量及整体运行水平。
Description
技术领域
本发明属于配变电技术领域，具体涉及一种线损监测技术。
背景技术
线损是电网经营企业在电能传输和营销过程中所产生的电能消耗和损失，线损率是反映电网规划设计、技术装备和经济运行水平的综合性技术经济指标。线损按产生原因可分为技术线损和管理线损两类，技术线损主要是由网架结构不合理、变送电设备老化、配置不合理、用电质量差造成的，而管理线损产生的主要原因有表不同期、错抄、漏抄、估抄造成线损数据失实，计量器具失准、超限计量或错接线，用户档案缺失、统计错误，转供、割接等业务未及时反映造成统计错误，用户非法用电、窃电等。
线损异常线路常年存在，线损率虽逐年下降但并不明显，排查力度和方式没有得到根本改进，在线损问题上，需要排查的范围和用户数量巨大，现有人力无法满足。线损异常原因分析难度大、时间长，线损率异常台区不断变化，时好时坏，甚至反复，因此需要对台区进行物联网化改造，实现台区全景监测，以精准定位异常用户，缩小排查范围。此外由窃电造成的线损问题也相对严重，窃电已经向团伙化、专业化发展，且配电房属于用户资产，不易得到有效管理，因此现场线损监测设备实现不停电安装、全天候监测具备重要意义。
要实现线损在线监测方法需采用物联网无线通讯技术、无线同步技术、移动互联网技术等通信技术，在资产分界点等关键节点应用智能识别和感知技术，对配电网设备及线路进行分散数据采集和集中监控管理，实现数据采集、自诊断、自校准、逻辑判断、统计处理、记忆、存储等多方面的功能，实现配电网整体运行态势的感知，为智能分析和控制提供决策信息来源。要保证每个设备都可以支持点对点通信，不受厂商、操作系统、芯片和物理传输的制约，需要建立必要的互操作标准，配合内含高精度传感器的采集终端、通信终端、物联网网关，提供一个实时的、全面的台区线损监测方法。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的问题，提出了一种基于配变终端的线损监测系统和方法，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
对于10KV和20KV的中低压线路进行物联网化改造，即在用户表前加装智能电量采集设备，结合现有电能量信息平台的档案信息，通过智能设备采集的用户数据与电表电量数据比对，长期监测中低压配电网和用户用电数据，实现全天候自动监测和分段显示，当电量数据比对点出现异常时，就表示该段线路异常，该比对点即为用电异常点，从而快速跟踪定位窃电位置。
在用户表前加装智能电量采集设备实现电能量数据监测，主要包括以下三种：中低压输电线路数据监测、台区变压器运行数据监测和配电箱表箱数据监测。
中低压输电线路数据监测通过架空型负荷监测终端实现，终端可安装于中低压架空线路，实时采集电压、电流、功率因数等数据就地计算，将计算结果实时上送至云端主站，当遇到线损异常或者线路故障时会主动向主站告警。
台区变压器在进线侧加装架空型负荷监测单元，在出线侧加装智能配变监测终端实现台区变压器运行数据监测，达到长期实时监测户变关系、分支不平衡和分路线损异常的目的，并利用智能配变终端的边缘计算能力实现告警及异常事件主动上报功能。
配电箱表箱数据监测通过加装具有计量功能的低压三相分支型监测终端，在用户表箱处加装低压三相或单相监测末端，设计量级卡扣式CT取电，实时获取电压、电流、功率、电量等关键数据。
采用物联网无线通讯技术、GPS实时对时技术，实现中压到低压全面无死角的同期线损实时在线监测，可精确分析中压到低压线路各区段线损异常情况，云端主站引入物联网平台技术，实现两化融合，实现大数据计算。
数据在系统内沿4G和HPLC组成的物联网传输，通过无线网络采集中低压关键节点的电压、电流、功率以及电能数据，以曲线或报表的形式分析用户历史及当前数据，并对数据进行曲线拟合分析，数据处理分析周期可分为日、月、年以及用户自定义的时间周期，通过筛选异常的用户数据发现线损异常节点并进行实时预警，在电力系统运行过程中，监测终端会根据系统历史数据和实际数据进行大数据分析，不断进行自学习，调整纠正系数，从定性分析过度到定量分析。
采集侧通过边缘计算终端，将计算功能边缘化，在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的分布式开放平台，就近提供服务和存储数据，以此来缓解主站压力，智能设备的电量采集与电表电能量数据比对通过安装在智能配变终端容器内的线损计算应用APP实现，线损计算应用APP可通过远程迭代升级，实现线损的长期监测。
本发明采用物联网、无线通讯、GPS实时对时技术，实现了中压到低压全面无死角的同期线损实时在线监测，可精确分析中压到低压线路各区段线损异常情况，在用户表前加装智能电量采集设备实现电能量数据监测，开发运行于智能配变监测终端容器内的线损计算应用APP实现线损实时在线监测，提供一个实时、全面的低压台区线损监测方法，为线路老化分析、绝缘风险预估以及窃电信息及时获取等情况提供数据依据，提高电网用电质量及整体运行水平。
附图说明
图1是系统结构框架，图2是监测拓扑结构，图3是通信拓扑结构，图4是线损计算流程。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做具体的说明。
系统结构如图1所示，分为云、管、边、端四个层次；云，指云主站系统，包括负荷监测主站；管，指按照配变网统一的通信管理方式，包括4G和HPLC组成的物联网；边，指具备边缘计算功能的设备，包括负荷监测单元和智能配变单元；端，指边缘计算设备下级的电量采集终端类设备，包括分支监测终端和末端监测终端。
该系统采用HPLC和4G无线通讯作为主要通讯手段，施工简单，可不停电安装，充分利用智能配变终端的边缘计算功能，监测范围涵盖中低压配电网，全方位无死角，利于应用推广。
监测拓扑如图2所示，台区变压器出线侧安装智能配变终端，智能配变终端通过台区总开关实时获取分支出线、分支箱、电表的定时冻结电量，末端监测终端安装于表箱，分支监测终端安装于各分支节点，每个监测终端具备计量电能量的功能，表箱内的监测终端，可通过485抄读电表数据，
通过建立校时机制，实现线损计算时间同步，校时可由主站发起，也可由智能配变终端发起，校时方式与电表校时方式一致，首先根据系统的GPS时钟进行广播校时，然后对每个被校设备的时钟读取比对，如果在误差范围之内，则表示校时成功，如果在误差范围之外，则进行点对点校时，保证校时成功。
中压终端内置GPS对时模块，利用GPS同步对时技术，自动修正时间，低压终端通过串口RS485外接GPS时钟同步装置，通过HPLC定期对台区内的分支监测终端和末端监测终端对时，确保采集交流数据、电量的时间同步性。
智能配变终端通过线损计算应用APP计算分路分段线损，实时监管低压线损，对窃电行为分析、定位和取证，根据主站的设置时间，同步冻结自身采集的电量数据和线损计算结果，附带冻结时标，通过MQTT物联网协议传送至主站。
通信拓扑如图3所示，主站应用和物联网平台通过HTTP协议搭建云平台，边设备采用MQTT协议将电量数据和线损计算结果传送至云平台，端设备采用CoAP协议将电量数据传送至边设备。
线损计算如图4所示，首先获得基本配置，加载台区拓扑文件，包括下级监测设备点号、线损计算时间间隔和台区拓扑关系；尝试初始化开关参数、文件内存和时钟参数，若开关读到的冻结时间满足对应条件，则开始初始化；更新数据，判断开关设备是否具备更新条件，若满足更新条件，则计算线损，每个开关设备在间隔周期内只更新一次，将更新后的标志位和间隔电量入库；由运算标志位启动当前开关设备及其子设备数据更新，一个周期内数据只更新一次，将开关设备的间隔电量减去所有子设备的间隔电量，得到线损，判断所有末端开关设备数据的运算标志位是否更新，若更新，则判定智能配变终端总线损满足入库条件；判断各标志位是否满足复归条件，若满足，则重复数据更新、数值计算和数据入库，生成线损结果查询文件，实现线损的实时监测。
线损率的计算是通过下级电表及各分支监测点的数据与上级分支点的数据进行比对实现的，各分支、末端节点测量点定时冻结电量数据，智能配变终端采集各分支、末端节点测量点的数据，至供电设备末端为止。
线损率＝(该分支总节点电量-各分支电量之和)*100％/该分支总节点电量，由于各计量点计量起始点不一致，因此电量为增量，而不是当前示值，线损计算应用APP根据设定的阈值，判断是否预警并产生对应SOE事件。
上述作为本发明的实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于配变终端的线损监测系统，其特征在于，包括：云、管、边、端四个层次；云，指云主站系统，包括负荷监测主站；管，指按照配变网统一管理的通信网络，包括4G和HPLC组成的物联网；边，指具有边缘计算功能的设备，包括负荷监测单元和智能配变单元；端，指边缘计算设备下级的电量采集终端类设备，包括分支监测终端和末端监测终端；数据在系统内沿4G和HPLC组成的物联网传输，分支监测终端和末端监测终端采集电量数据，发送至负荷监测单元，智能配变单元计算线损数据，发送至负荷监测主站。
2.根据权利要求1所述的基于配变终端的线损监测系统，其特征在于，所述物联网，包括：GPS对时模块，内置于中压终端；GPS时钟同步装置，外接于低压终端；物联网建立校时机制，自动修正时间，同步采集数据和计算线损。
3.根据权利要求1所述的基于配变终端的线损监测方法，其特征在于，所述负荷监测主站和智能配变单元，通过4G无线传输数据；所述负荷监测单元和分支监测终端、末端监测终端，通过HPLC有线传输数据。
4.根据权利要求1所述的基于配变终端的线损监测系统，其特征在于，所述负荷监测单元和智能配变单元，安装于台区变压器出线侧，监测运行数据、户变关系、分支不平衡，遇分路线损异常告警。
5.根据权利要求1所述的基于配变终端的线损监测系统，其特征在于，所述分支监测终端，安装于中低压架空线路，实时采集电压、电流、功率因数；所述末端监测终端，安装于配电箱表箱，低压三相分支型，卡扣式CT取电，实时获取电压、电流、功率、电量。
6.根据权利要求1所述的基于配变终端的线损监测系统，其特征在于，所述智能配变单元，包括：线损计算应用APP，安装于智能配变单元的容器内，实时计算线损，根据主站的设置时间，同步冻结电量采集数据和线损计算结果，附带冻结时标，通过MQTT物联网协议传送至云主站。
7.一种基于配变终端的线损监测方法，其特征在于，包括：采用HPLC和4G管理网络和传输数据，采集中低压架空线路和配电箱表箱的电量数据，通过HPLC发送至台区变压器出线侧，由边缘实时计算和监管线损，通过4G发送至监测主站，从云、管、边、端四个层次对配变网进行物联网化改造。
8.根据权利要求7所述的基于配变终端的线损监测方法，其特征在于，所述物联网化改造，包括：分别对中低压线路的各节点设置GPS对时，建立校时机制，自动修正时间，同步采集数据和计算线损。
9.根据权利要求7所述的基于配变终端的线损监测方法，其特征在于，所述计算线损，包括：各分支和末端的节点定时冻结电量数据，由分支总节点电量减去各分支电量之和，得到线损，由于各计量点的计量起始点不一致，将电量作为增量，而不是当前示值。
10.根据权利要求7所述的基于配变终端的线损监测方法，其特征在于，所述监管线损，包括：加载台下级监测设备点号、线损计算时间间隔和台区拓扑关系，初始化开关参数、文件内存和时钟参数，判断开关设备是否具备更新条件，将更新后的标志位和间隔电量入库，判断所有末端开关设备数据的运算标志位是否更新，重复数据更新、数值计算和数据入库，生成线损结果查询文件。
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