摘要：本论文主要研究新管理模式下的线损管理策略，并在此基础上建立电网线损实时分析及管理平台。电网线损实时分析及管理平台依托计量自动化系统、GIS电网拓扑系统、营销系统等系统的数据及工作流程，通过集成技术、分析挖掘技术、图形化展现技术等信息化技术，将线损实时统计、监测分析及异常管理纳入常态化工作当中，建立以区域、电压等级、馈线、台区为基本粒度单位的分析对象，通过集成与线损有关的各种信息包括转供电信息，装表换表信息，电网拓扑更动信息等动态信息，达到线损的全面实时统计与监测分析，并自动对线损分析数据进行质量评价，从而及时有效地指导降损工作，降低人工统计工作量，使线损计算分析与降损工作更具有科学性。
关键词：线损；实时线损分析；异常管理；信息化
1引言
线损是供电企业经营管理水平的关键指标，线损贯穿电网企业发电、输电、变电、配电、售电各环节，每个环节管理的精细化水平决定了线损指标值，随着现代电网的升级改造及规模的不断扩张，亟需利用现代先进的信息技术、物联网技术和通信技术手段，代替传统的手工线损管理工作模式，提高线损统计准确性，实现电网线损的实时统计分析及异常线损的精确定位，区分技术线损及管理线损，降低技术线损和管理线损，为电网线损的分析管理、辅助决策提供现代化的技术手段。
1.1研究背景及意义
电网线损管理的应用需求促进了供电企业对物联网技术、数据集成技术、数据挖据分析技术、互动技术等技术领域不断探索，广州供电局早在2005年开始研究物联网技术的研究，组织开展大客户负荷管理系统，2009年建立实现涵盖厂站遥测、大客户负控、配变监测计量、低压集抄为一体的远程计量终端采集监控管理的一体化计量自动化主站系统，广州地区的相应终端已基本覆盖电厂、变电站、馈线、公变变压器、专变变压器及部分低压居民用户，初步形成区域性的计量自动化采集监测框架。这些技术的大量应用及成效为本次线损常态管理及实时线损分析支持平台的研究奠定了关键性的基础。
1.2存在问题
广州供电局计量自动化系统2010年4月完成实用化验收，但目前的计量自动化系统仅处于发现线损问题的水平，缺乏统一高效的线损计算分析工具及有效的线损管理手段。传统的处理方法只是发现问题，查找数据分析，现场排查问题，没有整体的趋势分析和计量设备质量监控，缺乏实时线损趋势统计、关联数据查询分析的功能协助相关人员排查线损异常问题，也缺少一套完整、规范的异常处理流程，只能安排大量人力不断分析数据、现场巡查处理，由于人员不足，线损分析和异常处理工作未达到常态化，且降损效果未达到预期效果，突出反映在以下几方面的问题，具体问题见图2.1：
（1）无法定位企业线损相关的管理漏洞，达到降低管理线损的目的。线损管理问题集中体现在计量设备存在缺陷偏差、电网的运行方式的实时变化拓扑档案的偏差、实际存在电网拓扑的档案错漏问题、计量自动化设备及人工抄表存在错落情况、各系统的数据存在不同步等问题，这些问题可能单个出现，也可能同时出现，错综复杂，靠人力无法进行分析及定位。
（2）无法及时发现及治理用户违法违章的用电行为，达到降低管理线损的目的。客户的用电设备一般安装在用户场地，现行的客户违法违章用电行为具有作案形式多样、手法专业隐蔽，如果没有对用户线损及设备的实时远程监测、分析、告警的自动化手段，按现有的人力物力无法进行及时的发现及取证，从而导致线损率偏高，严重损害企业及国家利益。
（3）无法及时发现及解决电网规划运行问题，达到降低技术线损的目的。我们通过线损的管理问题及设备问题的排查后，能获取电网的相对真实的线损水平，发现现有的电网存在哪些瓶颈，作为指导我局每年电网建设改造的重点及难点的重要参考依据。
.png)
1.3研究内容及目标
本项目主要研究信息技术、数据挖掘分析技术以及物联网通信技术在计量自动化系统的应用，整合与线损相关的各信息资源，实现针对线损全方位分析业务的实时分析管理平台，在营配集成体系中建立基于准实时数据平台的线损高级应用与辅助分析功能模块，实现线损在线统计，深入分析、精益管控的目标。本论文主要研究内容如下：
（1）建立线损实时计算模型：依托计量自动化系统的采集数据，实现实时统计配网线损率等，从不同维度分析线损异常，分析统计实时线损的趋势。
（2）建立线损实时分析模型：综合考虑线损异常构成的相关因素，构建线损计算分析模型、线损分析与评估指标体系方法。
（3）建立实时线损统计分析平台，通过固化线损实时计算及分析模型，充分考虑各类异常处理情况下的线损数据的计算，并通过对线损对象进行线损异常数据的逐层分析钻取，对采集终端和电能表输入输出电量的分时电量明细的关联分析，排查出线损管理中的重点难点。
（4）建立计量自动化系统与营销系统等相关系统联动的线损异常、终端、电能表等计量设备异常的处理流程，根据实时统计的配网线损异常、采集异常、终端报警数据，触发各类异常流程，进行跨系统的联动分析与处理。
2线损管理策略研究
2.1电网线损计算模型
电网线损计算主要包括分压线损统计、分区线损统计、分线线损统计、分台区线损统计、站损统计、变损统计、母线不平衡计算等，可对日、周、月、年或自定义时段进行统计。线损计算主要是从统一电网信息模型中读取电网拓扑关系，自动生成线损计算公式。提供自定义线损计算公式的功能。能够处理联络线的转供情况，精确计算线损小指标。
为了减少线损统计分析中因基础数据不全（包括缺数及未装终端用户）而影响线损数据统计的问题，提出通过技术手段在系统中增加估数功能，完善计量自动化系统功能，为线损管理工作提供更好的支持。改进系统线损计算模型，在原有自动值，人工值的基础上，增加一个估计值标志，在线损统计上，根据数据标志选用相应的数据，在数据的选用上，按人工值、自动值、估计值的顺序参与计算,如存在换表情况,则取营销中的电量为准。所有的估计值只作为线损统计用。下图3.6为线损估算模型图：
.png)
2.2线损监测模式
线损监测及分析主要是对四分线损下达指标，线损超标时进行监测及告警。线损监测及分析包括动态监测及分析和月度监测及分析两种工作模式：
（1）月度监测及分析，是指对月度线损率异常的10kV线路进行定性定量分析并制定具体处理措施的过程。
（2）动态监测及分析，是指基于计量自动化系统数据，通过营销系统对10kV线路线损进行统计、动态监测、分析，使线损异常风险管控前移，提早控制月度异常率的过程。
2.3线损异常分类及分析方法
（1）“两个比对”分析方法
深化应用“两个比对”分析是要将线损统计值与线损理论计算值、线损基准值的比对固化到电能量数据平台中,并且实现自动监控与报警。在数据集成基础之上通过线损统计值与线损理论计算值、线损基准值、线损历史同期值进行“两个比对”的深化应用。通过线损高低对对象进行排序、图表进行同比、环比、趋势比对。
（2）线损异常关联信息特性分析
基于实际线损分析工作流程及业务内涵，梳理了线损异常原因图谱。 综合现有业务系统、数据资源信息和线损基础信息模型，通过针对典型线损异常原因进行特性分析模式和算法研究。与线损异常原因图谱相结合，在更大的业务范围内分析导致线损异常的大概率原因。为各分析环节业务人员或信息系统提供针对性确认分析线索和依据。
.png)
2.4线损异常管理流程
通过分析及时排除处理非损失性线损自动统计障碍，理清营配管理的细节问题，高效发现偷漏电等损失性线损因素，及时为企业营销解决问题，对该闭环流程进行分析，监控线损异常闭环处理质量。针对目前线损处理中存在的异常排查效率不高、线损异常处理效果不清楚，电能量数据平台自动分析由各区（市）检查、核实、处理、查获追补电量电费的全过程，自动累计相关经济效益数据。
3系统设计与实现
3.1 应用架构设计
3.2系统部署
为了适系统应用环境复杂、业务规则多变、信息多系统发布的需要，应系统平台部署采用分布式多层结构，使系统具有更好的移植性和扩展性。主要分为采集层、通信层、主站，下图4.2为分布式部署框架图：
（一）采集层
采集层由厂站计量终端、配变监测终端、负控管理终端、低压集中器及采集器等自动化计量终端及智能表构成。其主要任务是完成用电设备的供用电量数据的采集并主站下发控制命令的执行。
（二）通信层
主要是通过电力通信专网与公用通信网络，为电网计量终端与计量自动化主站的双向数据传输提供可靠的通信信道。
（三）主站层
主站层又分为采集中心、数据中心、应用中心三层以及贯穿主站层的安全及管理中心。其中采集中心负责系统的数据采集、数据资源管理、通讯资源管理、档案资料管理、主站设备管理、以及与数据采集相关的功能。主要功能包括数据采集、参数维护、档案管理、终端运维、终端升级、运行工况、报警处理、系统对时等功能。
数据中心基于系统所采集到的数据，具有数据处理、校对、审核以及异常分析等功能，以保证数据的准确性和完整性。主要包括远程抄表、数据处理、换表处理、档案审计、异常分析、工单处理、指标管理与数据发布等功能。
应用中心对各业务部门日常工作的主要交互界面，主要包括负荷管理、错峰管理、预购电管理、停复电管理、线损四分、供售电统计、节能评估、电厂电量、负载率分析等功能。
主站层的安全及管理中心主要提供系统的权限认证、密钥管理、网络平台、服务监控以及日志查询等系统管理功能。
3.4 软件体系架构
为了构建安全性、可靠性、可伸缩性、高可用性和扩展性的应用系统平台，系统采用SOA（Service-Oriented Architecture）面向服务的体系结构，避免产生信息孤岛，实现系统资源最大限度利用，降低企业数据整合的成本[18]，同时也方便以后的扩展。具体实现上，在系统平台的应用架构上通过成熟、标准J2EE（Java 2 Enterprise Edition）架构实现,在数据采集处理上采用C/C++开发。
J2EE体系结构通常包括客户端、展示层、业务逻辑层、数据存储层等。下图4.3为软件架构图：
1)客户端：系统的应用操作端采用浏览器模式（Browser），对于一些必须插件，通过JAVA Web Start技术对客户端的自动下载、安装和版本升级，真正实现零客户端。
2)展示层：采用JavaScript、Servlet、AJAX 、HTML、JSP、taglib等展示层组件，利用展示层的常用设计模式及开发框架，客户端界面采用HTTP/HTTPS/XMLHTTP等方式与WEB应用服务器通讯。
3)业务逻辑层：运行平台采用J2EE应用服务器，业务逻辑的实现是通过J2EE核心设计模式开发逻辑组件，在J2EE应用服务器上以SOA组件的形式进行部署及运行，提供各种服务支撑系统功能。采用基于数据处理构件和JDBC、O-R mapping 、CMP所组成的数据持久性框架，实现对数据层的数据进行访问、存储。
4)数据存储层：数据库采用ORACLE数据库。
3.5关键技术
（一）大规模数据处理技术
电网线损实时分析及管理平台需要处理海量数据，涵盖了我局450万用户的日电量、月电量、分时电量的海量计量数据的统计分析，这些原始数据需要进行加工计算之后才能满足应用的需要，因此在系统设计中，从数据库选型、数据结构设计、数据访问频率、业务处理逻、数据展现辑等方面均要考虑到数据处理效率及系统的性能，因此，系统引入及借鉴了先进的数据设计及处理思想及技术。
（1)文件系统实现方案
针对计量数据计算等涉及对大量的数据表的复杂的关联查询（卡迪尔乘积非常大、涉及的库表多）的系统应用，这些应用严重占用数据库服务器的I/O及CPU、内存资源，我们引入文件系统的概念，将数据存储到专有格式的文件中。这样可大大加快“单表”查询速度。
（2）实时数据库实现方案
针对客户节点需要常态访问的参数和实时数据的应用，我们引入了实时数据库服务器的概念，将这些客户节点需要访问的参数和实时数据和需长期保留的各类服务实时存在应用服务器内存中，把大部分业务应用对数据库的访问转变为对应用服务器的实时数据库的访问，把对硬盘等存储设备的读写操作转为对内存的读写操作，减少了对数据服务器的压力，大大提高了系统整体性能，增强了系统的稳定性和可用性。
（二）数据挖掘技术
（1）采用成熟的商用报表工具，进行多纬度、钻取、切片、旋转等多种方式的分析。
（2）采用时间序列、聚类、神经网络、决策树、线性回归等多种挖掘算法中进行数据挖掘和指标预测。
（3）主题分析的数据根据实际情况进行单独建模，可采用纬表设计等的数据存储结构优化处理。
（4）分析模型要充分考虑对前台应用的响应速度，操作方式的初始化、学习和训练过程须在后台进行。
（5）主题分析还需要满足OLTP和即席查询的需要；
（6）根据不同分析对象的特性采用表格、图形等多种展现方式；
（三）集成技术
（1）信息集成技术
本系统在设计时需要根据设计的业务场景和系统环境选择合适的信息集成技术开展设计工作，主要应用的核心技术包括：SOA技术、面向对象的、集中式信息系统设计技术等核心技术。同时在设计过程中还应注意提高相关集成应用的质量水平和安全性，提高服务的重用度和应用的交互安全，在保障信息安全的前提条件下，尽可能的降低今后信息集成建设和运维的成本。
（2）数据集成架构
与其他系统的接口方式主要通过WebService、中间库、XML文件传输等方式。对于实时性要求不高、数据量大的数据，可以采用中间库、XML文件等方式；对于实时性要求高、数据量小的数据，主要采用WebService实时接口数据通讯等方式。下图为我们梳理了用户端与供电企业间各系统的信息交互和采集的线损数据集成模型。
（3）主数据管理技术
主数据是指IT系统之间需要共享的、不会频繁变化的、描述企业关键业务实体的数据。信息集成中非常关键的问题就是实现数据源的唯一性，因此本系统平台的建设必须采用主数据管理的思路进行相应的建设。本项目遵循南方电网公司主数据管理的技术路线，实现对组织机构、人员信息、设备台帐、用电客户、电网拓扑等核心主数据的集中存储和管理，避免数据多头管理、多点提供和多系统保存等问题。以全网统一的网省两级数据资源管理平台为基础，为系统提供核心主数据服务。
4应用与成效
基于电网线损实时分析及管理平台，我局主要应用在以下几个方面：
一、电网线损实时分析及管理平台的线损辅助决策功能，实现了全局线损的分层分级的实时计算及分析，为广州局管理决策层提供了及时了解本局的线损情况，并制定有针对性及有效的线损管理策略可视化平台。
二、电网线损实时分析及管理平台的线损四分统计分析功能，实现营销线损的精细化管理，做到“专变线损精确比对、台区趋势分析” 。能及时发现电压互感器、电流互感器、电能表等设备的异常情况，并及时得到处理，有助于线损异常分析工作的开展，通过对线损率的实时查询，能及时掌握线损波动和异常原因，有利于加强应配基础资料管理，提高配网运行及营销水平。保证设备和电网的安全运行，提高了供用电可靠性。
三、 电网线损实时分析及管理平台的应用，实现对重点用户的专变计量装置运行工况电能量数据远程实时在线监测，及时发现及治理用户违法违章的用电行为。计量中心自2012年10月接收计量自动化系统主站运行管理后，每月从系统大量报警信息中筛查出疑似计量装置异常信息，包括失压、断流和疑似偷电等，发至各区市局和计量中心业务一二部进行现场处理及违章违法用电的查处，有效降低线损，为企业挽回巨大损失。
5结束语
广州供电局还有大量的台区配网仪、总表及电流互感器的计量精度达不到要求，同时，仍需在线损基础管理上不断地在制度上、流程上深化和优化，并结合广州供电局的情况进一步完善线损考核体系，利用绩效考核形成部门间的相互监督机制和逐级考核制度。基于以上问题，广州供电局在线损管理的信息工作中，将继续进行深入研究前沿的自动化控制及信息化技术，逐步开展电网线损计量设备的在线监测管理平台、电能量数据管理平台、多级线损管理网络平台的研究与建设，实现对线损统计对象及单元的实时精确监测与责任定位，提高线损精细化管理水平。
参考文献：
[1] 濮贤成，程文，贾代球，降损节电实用技术[M].北京：中国电力出版社，2013.
[2] 党三磊，李健，肖勇，林声宏,线损与降损措施[M].北京：中国电力出版社，2014.
[3] 吴安官，倪保珊，电力系统线损分析与计算[M].北京：中国电力出版社，2013.
[4]肖勇，电能计量自动化技术[M]. 北京：中国电力出版社，2011.
[5]肖世杰.构建中国智能电网技术思考[J].电力系统自动化，2009,32（9）：1-5.
[6]杨秀台.电力网线损的理论计算和分析[M].北京：中国水利电力出版社,1985：76-99
[7]王紫瑶 SOA核心技术及应用.电子工业出版社， 2008 ,6
[8] 陈京民等.数据仓库与数据挖掘技术[M].北京:电子工业出版社,2002.设计,2004,25(4):543-545
论文作者:杨荣霞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/18
标签：线损论文; 数据论文; 实时论文; 电网论文; 异常论文; 系统论文; 技术论文; 《电力设备》2017年第17期论文;