一种基于智能电网技术的多数据接口综合线损管理系统

摘要

一种基于智能电网技术的多数据接口综合线损管理系统，属测量领域。其特征是：基于.NET Remoting软件系统架构，构建分布式线损精细化精确比对分析系统，形成统一的线损管理应用平台；针对不同种类用户分别采取对应的电量结算和用电信息采集方式，构成针对不同种类用户的线损统计子系统；采用共享数据库接口形式、基于Web Service的IDP数据访问接口或Excel文件直接导入数据的方式，进行各个线损统计子系统与统一线损管理应用平台之间的数据或信息传输；实现分布在异地异构数据的采集、转换、清洗和入库，建立数据动态无缝互联机制和信息实时快速交互机制；从而实现线损精细化比对。可广泛用于电力系统的运行/管理领域。

说明书

技术领域

本发明属于测量领域，尤其涉及一种用于电能计量的线损计量系统。

背景技术

在输送和分配（变压）电能过程中，电力网中各个元件所产生的功率损失和电能 损失以及其他损失，统称为线路损失（供电损失），简称线损。

对城市供电部门来说，线损电量通常包括从变电站主变压器至用户电能表上的所 有电能损失。

线损电量不能直接计量，它是用供电量与售电量相减计算出来的。

线损电量占供电量的百分比称为线路损失率，简称线损率。

线损率是供电企业的一项重要经济指标，其综合反映了电网的规划设计、生产技 术和运营管理水平。

线损管理是供电企业管理的关键环节。电力企业执行国家节能减排部署的重要工 作就是抓好线损精细化管理，努力降低线损指标。

智能电网是以先进的通信技术、传感器技术、信息技术为基础，以电网设备间的 信息交互为手段，以实现电网安全、可靠、经济、节能、互动为目的的先进的现代化 电力系统。

智能电网新技术的发展和应用是提高线损管理水平的重要技术手段。

我国在近年来通过推进智能用电、智能配电技术的示范建设，积累了较多的研究 和示范应用成果。近年来已大量安装和使用大用户负荷管理系统、低压集中抄表系统、 用电信息采集系统，提高了用电管理的信息化程度。

在线损的管理工作上，国内各地区纷纷采用了各种新通讯手段，来实现用电信息 化采集，并通过提高台区用电监测覆盖水平，来加强线损指标。

因此如何通过技术手段，提高城市线损管理水平，具有极其重要的意义。

如何结合智能电网的发展，通过智能电表、光纤到户以及其他技术手段更加有效 地降低线损率，已成为我国，尤其是国家电网面临的一项重要的议题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于智能电网技术的多数据接口综合线损 管理系统，其结合智能电网的一次设备智能化技术、智能用电技术等先进成果，建立 统一的线损分析系统平台和全覆盖的配网线损采集网络，对各类不同类型用户进行分 类线损精细化精确比对，解决了低压台区、非专线类用户无法实现精确比对的问题， 填补了非专线用户的线损精细化比对的技术空白，为智能配网的线损管理工作提供了 良好的技术方案和示范应用。

本发明的技术方案是：提供一种基于智能电网技术的多数据接口综合线损管理系 统，其特征是：

基于.NET Remoting软件系统架构，构建分布式线损精细化精确比对分析系统， 形成统一的线损管理应用平台；

针对不同种类的用户，根据各类负荷特点和各类线路形式的不同，分别采取对应 的电量结算和用电信息采集方式，构成针对不同种类用户的线损统计子系统；

所述的统一线损管理应用平台和针对不同种类用户的线损统计子系统，构成基于 智能电网技术的多数据接口综合线损管理系统；

所述的多数据接口综合线损管理系统，利用现有各类应用系统和终端设备数据信 道的数据来源和接口，采用共享数据库接口形式、基于Web Service的IDP数据访问 接口或Excel文件直接导入数据的方式，进行各个线损统计子系统与统一线损管理应 用平台之间的数据传输或信息传输；

所述的多数据接口综合线损管理系统，在数据库方面利用XML数据库管理技术， 实现分布在异地异构数据的采集、转换、清洗和入库，实现完全跨硬件平台、操作系 统、编程语言，建立数据动态无缝互联机制和信息实时快速交互机制；

所述的多数据接口综合线损管理系统，借助各个线损统计子系统，按照配网线路 图，分线路、分台区的进行统计线损分析，实现与现有用电管理系统、负荷测录系统、 线损系统、负荷控制管理系统的数据集成，形成线损数据仓库，消除信息孤岛；

所述的多数据接口综合线损管理系统，通过对不同种类用户的供电量与用电量的 统计和对比，得到不同种类的用户线损精细化精确比对结果，从而实现线损精细化比 对，使得用户侧信息得以可控和可视。

具体的，所述的不同种类的用户，包括低压台区用户。

针对此类用户，将光纤复合在低压电缆中，使低压电缆在进行电力传输的同时兼 具光纤通信的功能，采用将各单相智能电能表的抄表电量数据经过集中器上传至用电 信息采集系统的方式，构成针对各低压台区用户的线损统计子系统。

所述各单相智能电能表的抄表电量数据通过光纤经过集中器上传至用电信息采集 系统；

在所述的统一线损管理系统平台中，对各个低压台区用户的公共变压器负荷测录 仪平台的总供电量数据以及用电信息采集系统中的总用电量数据进行获取后，进行线 损比对，从而得到各个低压台区用户的线损精确分析比对结果；所述低压台区线损精 确分析比对的频率按天来进行。

其所述的光纤随低压电缆敷设，实现到表到户，配合光接入设备，以解决信息高 速公路的末端接入问题，承载用电信息采集、智能用电双向交互业务；

其所述的单相智能电能表通过电力线、光纤或者RS485支持远程预付费充值的方 式，实现远程通断电功能，并且可以通过本地的红外通讯实现辅助充值的功能。

具体的，所述的不同种类的用户，还包括共用线路用户。

针对此类用户，采用在变电所该线路下供电范围内的自落熔丝直供高压用户安装 高压电能表，在各个杆上变压器低压台区分别安装负荷测录仪的方式，构成针对各共 用线路用户的线损统计子系统；

在所述的统一线损管理系统平台中，对该线路下供电范围内的m台高压电能表、 n个杆上变压器负荷测录仪与变电站站内该线路上的总电能表进行“m+n对1”的以 小时为周期的精确比对，从而得到共用线路的综合线损精确分析比对结果；所述共用 线路线损精确分析比对的频率按小时来进行；其中的m和n分别为该线路下供电范围 内所安装的高压电能表台数和杆上变压器负荷测录仪的个数。

其所述的负荷测录仪安装在配电变压器的低压侧，其变压器的工作负荷点和零序 损耗都直接属于整个共用线路的线损；所述的高压电能表在高压侧直接进行高压计量。

其所述的高压电能表和负荷测录仪采用GPRS/CDMA公网数据上传方式，采用 TCP模式通过定时激活或召唤激活的方法建立信道链接。

具体的，所述的不同种类的用户，还包括专用线路用户。

针对此类用户，采用在变电站的专线出线处设置站内高压电能计量装置作为供电 量的计量装置，在高压大用户的配电室内设置计费高压电能计量装置的方式，构成针 对各专用线路用户的线损统计子系统；

将各专用线路用户所在线路的供电量数据信息和用电量数据信息，接入到所述的 统一线损管理系统平台中，由统一线损管理系统平台进行比对，从而得到各个专用线 路用户的线损精确分析比对结果，并对该线路重点开展精确比对，研究确定专线用户 的线损波动规律；所述的专用线路线损精确分析比对的频率按天来进行。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.建立统一的、基于.NET Remoting软件系统架构的线损管理系统平台，将各种 不同类型的线损统计子系统中的供电量数据信息和用电量数据信息均接入到统一的线 损管理系统平台，在智能电网发展的基础上，进行线损的精细化精确比对，可支持当 前配电网中各种线损分析比对类型的系统平台架构、数据库及接口设计、软件编码和 调试功能；

2.实现了对共用线路用户的线损精细化精确比对，扫除了负荷测录仪所不能覆盖 的共用线路下的监测盲点，解决了全面覆盖的线损数据信息采集问题；在统一线损管 理系统平台直接进行整个共用线路的线损数据分析，可以精确到在每个小时完成各共 用线路的线损核算；

3.多数据接口方式的综合线损管理系统架构是面向全部配电网线损应用范围的 分布式线损比对分析系统，其避免了人工进行数据采集、汇总和录入的工作，大大降 低了线损统计计算工作的劳动强度，提高了每月线损统计工作的效率和准确性，且同 时避免了各类专用系统所造成的数据孤岛无法共享的问题，充分利用了现有各类应用 系统和终端设备的数据信道和设备投入，保证了线损精细化管理的快速、高效、精确；

4.本系统具有可交互的矢量图形平台，使得系统操作非常直观，配网线路图的编 辑和更新也很简单，可以快速适应配网线路的变更，满足现实需要。

附图说明

图1是本发明多数据接口综合线损管理系统的系统物理构架示意图；

图2是多数据接口综合线损管理系统的系统应用构架示意图；

图3为智能用电小区的用电信息采集系统组网示意图；

图4为共用线路主接线的线路示意图；

图5为高压电能表接入负荷测录仪系统的构架示意图；

图6是多数据接口综合线损管理系统的管理系统功能结构示意图；

图7为多数据接口综合线损管理系统的数据来源和接口示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1中，本技术方案是基于.NET Remoting软件系统架构（Framework）来构建分 布式多数据接口综合线损管理系统的。

之所以采用.NET Remoting软件系统平台，是由于该系统架构具有全面构超越了 现有的网络化分布式开发平台（如CORBA、DCOM等），具有良好的分布式网络化企 业级应用优势。在数据库方面利用XML数据库管理技术，使得分布在异地异构数据 的采集、转换、清洗和入库，实现完全跨硬件平台、操作系统、编程语言，建立数据 动态无缝互联机制和信息实时快速交互机制。

基于.NET Remoting的线损精细化精确比对主站系统的采用基于Web Service构架 的信息服务技术，提供基于web的浏览器界面，无需安装客户端应用程序，直接通过 浏览的形式就可以完成各类操作应用。

本发明的技术方案提供了一种基于智能电网技术的多数据接口综合线损管理系 统，其特点是：

基于.NET Remoting软件系统架构，构建分布式线损精细化精确比对分析系统， 形成统一的线损管理应用平台；

针对不同种类的用户，根据各类负荷特点和各类线路形式的不同，分别采取对应 的电量结算和用电信息采集方式，构成针对不同种类用户的线损统计子系统；

所述的统一线损管理应用平台和针对不同种类用户的线损统计子系统，构成基于 智能电网技术的多数据接口综合线损管理系统；

所述的多数据接口综合线损管理系统，利用现有各类应用系统和终端设备数据信 道的数据来源和接口，采用共享数据库接口形式、基于Web Service的IDP数据访问 接口或Excel文件直接导入数据的方式，进行各个线损统计子系统与统一线损管理应 用平台之间的数据传输或信息传输；

所述的多数据接口综合线损管理系统，在数据库方面利用XML数据库管理技术， 实现分布在异地异构数据的采集、转换、清洗和入库，实现完全跨硬件平台、操作系 统、编程语言，建立数据动态无缝互联机制和信息实时快速交互机制；

所述的多数据接口综合线损管理系统，借助各个线损统计子系统，按照配网线路 图，分线路、分台区的进行统计线损分析，实现与现有用电管理系统、负荷测录系统、 线损系统、负荷控制管理系统的数据集成，形成线损数据仓库，消除信息孤岛；

所述的多数据接口综合线损管理系统，通过对不同种类用户的供电量与用电量的 统计和对比，得到不同种类的用户线损精细化精确比对结果，从而实现线损精细化比 对，使得用户侧信息得以可控和可视。

需要说明的是，本申请说明书附图中的各个附图，均采用业内习惯画法或图标， 故其具体含义和具体结构在此不再叙述，本领域的技术人员，在掌握和了解了本技术 方案解决问题的思路和方法后，完全可以再现本技术方案，取得相似的技术效果和发 明目的。

图2中，所构建的分布式线损精细化多数据接口综合线损管理系统可以按照配网 线路图分线路、分台区的进行统计线损分析，实现了与现有用电管理系统、负荷测录 系统、线损系统、负荷控制管理系统等多个系统的业务集成，形成线损数据仓库，消 除信息孤岛。

统一的线损管理平台还可以避免人工进行数据采集、汇总和录入的繁琐工作，大 大降低线损统计计算工作的劳动强度，提高线损统计工作的效率、及时性和准确性。

分布式多数据接口综合线损管理系统充分综合了现有智能电网新技术的数据采集 优势，系统的实现了各类负荷特点、各类线路形式的线损精细化精确比对。

由于上述所涉及到的系统硬件平台，软件系统和数据库软件均为现有技术，故其 具体实施方案和各组件、模块之间的数据传输方式、组网技术以及现有的用电管理系 统、负荷测录系统、线损系统、负荷控制管理系统均为现有技术，故在此不再叙述。

图3中，以智能用电示范小区的情况来代表低压台区用户类型用户的情况。

智能用电示范小区的入户电缆采用了光纤复合低压电缆（Optical Fiber Composite  Low-voltage Cable，OPLC），将光纤复合在低压（0.4KV）电缆中，使电缆在进行电 力传输的同时兼具光纤通信的功能，降低了综合成本，也避免了二次施工造成的资源 浪费。

光纤随低压电缆敷设，实现到表到户，解决了信息高速公路的末端接入问题，配 合光接入设备，能够承载用电信息采集、智能用电双向交互业务，并在供电的同时实 现与电信网、广播电视和互联网的融合。

低压用户的电量结算和用电信息采集，采用了智能电表技术。

图中的单相智能电能表通过电力线、光纤或者RS485支持远程预付费充值的方式， 实现远程通断电功能，并且可以通过本地的红外通讯实现辅助充值的功能。

智能用电小区单相智能电能表的抄表电量数据经过集中器上传至用电信息采集系 统，假定这些用户属于城银3箱甲的公用变压器，则在统一线损管理系统平台中对城 银3箱甲的公用变压器负荷测录仪平台的数据以及用电信息采集系统的数据进行获取 后进行线损比对，线损精确分析比对的频率按天来进行。

通过对低压台区所接所有终端用户线损比对，具有典型的低压居民用电台区的线 损管理和反窃电示范意义，可以通过线损比对进行线损原因分析。在归纳总结的基础 上结合反窃电等管理降损措施，控制好低压台区的线损指标。

图4中，共用线路是各电力公司较为普遍的典型配网供电形式，一条共用线路下 有若干个专变台区用户和公变台区用户，用户侧的电量计费结算有高压侧计量也有低 压侧计量。

共用线路中自落熔丝直供用户和低压台区用户的共存，使得其具有典型的负荷类 型多样性特征。

图5中，在共用线路中杆上变压器台区的负荷测录仪，由于安装在配电变压器的 低压侧，其变压器的工作负荷点和零序损耗都直接属于整个共用线路的线损。

而高压电能表在高压侧直接进行高计，整体计量准确度0.5s级，有利于线损直接 统计。

整个共用线路的总供电量数据由变电站站内出线电能表计量。

同一采集时间段内，共用线路的各杆上变压器台区的电量分别为：G1、G2、…、 Gn；各自落熔丝直供的高压专变用户的电量分别为：S1、S2、…、Sm，共用线路的总 供电量由变电站内出线电能表所计电量为：Z，则：

共用线路的线损电量为：$\mathrm{\Delta Z}=Z-(\underset{n}{\Sigma }G+\underset{m}{\Sigma }S)$

共用线路的线损率为：$\eta =\frac{\mathrm{\Delta Z}}{Z}\times 100\%$

本技术方案在该类型线路下供电范围内的自落熔丝直供高压用户安装高压电能 表，在杆上变压器低压台区安装负荷测录仪，上述两种设备经过无线网络、互联网APN 专线和通讯网关，与统一线损管理平台进行数据传输和交换。可以开展多种计量设备 和多种比对方式的研究和示范应用。

在计量设备安装调试后，将对m台高压电能表、n个杆上变压器负荷测录仪与站 内电能表进行“m+n对1”的以小时为周期精确比对。

共用线路运用的比对设备分别从属于负荷测录仪系统、高压电能表系统、统一线 损管理平台系统等三个独立的数据采集平台。

本多数据接口综合线损管理系统实现了三个独立平台的信息整合。

实现共用线路的线损精细化精确比对，是本技术方案在应用上的一个创新成果。

本技术方案扫除了负荷测录仪所不能覆盖的共用线路下的监测盲点，解决了全面 覆盖的线损数据信息采集问题。在统一线损管理系统平台直接进行整个共用线路的线 损数据分析，可以精确到在每个小时完成各共用线路的线损核算。

由图可知，在通讯系统的物理信道上，高压电能表和负荷测录仪均采用了 GPRS/CDMA公网数据上传方式，采用TCP模式通过定时激活或召唤激活的方法建 立信道链接。

高压电能表的通讯协议和通讯方式调整设定能完全兼容负荷测录仪的各项要求， 比如登陆报文的数据帧格式需要完全按照《XX电力公司负荷监测仪通信规约V2.0》 标准来执行等等。

图6中，本多数据接口综合线损管理系统是面向全部配网线损应用范围的分布式 线损精细化精确比对分析系统，并支持配网拓扑图的矢量化动态显示和拖放功能，支 持异常日志的查询，支持配网局部线损的查询服务功能。

同时，多数据接口综合线损管理系统的数据来源于不同的终端设备和服务器，包 括的终端有：低压单相智能电表和用电信息采集集中器、负荷测录仪、计量计费电能 表、高压电能表、负荷控制终端等。包括的服务器类型有：用电信息采集系统、负荷 测录仪系统、专线线损系统、负荷控制系统等，各类服务器的数据格式、采集时段均 不一致。因此，为达成线损分析管理的全面性和有效性，构建统一的综合线损管理系 统十分必要。

图7中，本技术方案实现了多数据接口方式的综合线损管理系统架构，支持三类 数据接口方式分别为：

1)共享数据库接口形式；

2)基于Web Service的IDP数据访问接口；

3)Excel文件直接导入数据方式。

这种多数据接口方式的综合线损管理系统，避免了各类专用系统所造成的数据孤 岛无法共享的问题，充分利用了现有各类应用系统和终端设备的数据信道和设备投入， 保证了线损精细化管理的快速、高效、精确。

线损率指标的管理除了进行采集分析之外，需要及时发现异常的高线损率情况， 以便快速发现线损率突变的根源，排除问题从而有效控制住线损率指标。

专变用户的负荷特性主要是结合生产经营活动的规律，企业正常的经营情况下线 损率波动较小。可能出现严重偷电的专变用户，线损率指标将会突变。

实际使用时，可通过设定一个相对较为简单的线损预测模型，以该模型的预测线 损率为基础及时评判确定线损异常情况。

考虑到线损率波动不大且与近期变化规律有一定相关性，模型确定的预测线损率 为：

预测线损率=历史180天的平均线损率*（1+近三月度线损率平均变化率）

在预测线损模型基础上，异常线损分析的判据为：

（1）连续3天，每天精确比对的线损率超过了预测线损率的4倍。

（2）连续1周，每天精确比对的线损率超过了预测线损率的2倍；

（3）实际该月的精确比对线损率超过了预测线损率的50%。

低压台区的用电负荷特性主要是结合居民生活规律。负荷规律主要因素有每周的 重复性、夏季和冬季的用电高峰期。偶然的异常线损率包括明显过低负荷（小于额定 电流1%）情况下计量装置的偏差较大。然而线损率的波动在正常情况下应该是不大的。 模型确定的预测线损率可沿用专变用户的预测线损率方法。异常线损率出现的根源可 能是不良用户的用电量陡降。通过检查用电量突变的居民电表来核实消除线损异常的 原因。

共用线路的线损分析是最为复杂的，主要特点包括：低压台区的配电变压器损耗、 自落熔丝直供用户的比对数据来源可信度、低压台区和直供用户的用电负荷多样化。 因此共用线路的线损分析从技术手段上可以解决的办法有：

（1）通过负荷测录仪平台来监测配电变压器实际工作负荷，往往负荷占变压器容 量的比例越低，变压器损耗越大。通过建立配电变压器不同负荷点下的损耗表，线损 系统直接以查表方式取得配电变压器的损耗电量数据。

（2）通过负荷测录仪平台来监测配电变压器的三相不平衡度，往往三相不平衡越 严重，中性点不接地系统的零序损耗将越大。通过研究建立三相不平衡度指标与变压 器零序损耗的关联表，线损系统直接以查表方式取得配电变压器的不平衡度损耗量。 同时还需结合变压器不同负荷点下的损耗表联合进行变压器损耗研究。

（3）自落熔丝直供用户的用电量监测手段需要采用可信的高压电能直接计量方 案，高压侧的高供高计可杜绝窃电，保证比对数据的获取、准确、可信。

在综合线损管理系统中出现异常线损告警后，就需要落实计量班组进行设备的检 查，如果设备无误则需要进行用电稽查监督。

本技术方案基于智能电表用电信息采集终端技术、高压电能表技术手段，建立的 分布式线损精细化精确比对分析系统针对不同类型的线路分别进行按天、按月、按小 时的线损精确分析比对，并结合异常线损的及时发现，以弹出告警信息框或者告警短 信发布给管理责任人的方式提醒管理员进行管理工作。

本技术方案结合智能电网技术的应用，建立了多数据接口综合线损管理系统，具 备了实现低压台区比对、共用线路比对、专用线路比对的基本功能。

本技术方案将智能电网技术成果较好的转化应用于线损精细化精确比对工作中， 实现了低压台区线损比对工作结合智能用电小区的线损精确比对应用，实现了共用线 路中高压电能表技术融入负荷测录仪平台扫除监测盲区。

其采用高压电能表技术实现了共用线路自落熔丝直供大用户的用电量信息采集， 扫除了传统负荷测录仪系统方案所存在的监测盲点，使得共用线路的线损精细化精确 比对工作成为可能。

本系统可实现与其它电力自动化系统的数据接口和连接，将多个系统的数据进行 集成，形成线损数据仓库，消除信息孤岛，同时避免了人工进行数据采集、汇总和录 入的工作，大大降低了线损统计计算工作的劳动强度，提高了每月线损统计工作的效 率和准确性。

本系统具有可交互的矢量图形平台，使得系统操作非常直观，配网线路图的编辑 和更新也很简单，可以快速适应配网线路的变更，满足现实需要。

本系统依据不同电量数据采集类型，可按小时、按日计算统计线损，掌握线损随 时间的变化情况。

本系统采用数据库服务器和应用服务器分离的部署方式，提高了系统的稳定性、 可靠性和可扩展性。

本发明可广泛用于电力系统的运行分析和用电管理领域。