摘要：该文提出了一种基于实测数据由GPRS数据传输、非量测节点由猜测产生的完备的运行数据库的配电网运行治理系统。该系统为用户提供了友好的界面，实现配电系统的科学运行治理，达到降低供电成本、节约能源、提高供电电能质量和供电可靠性的目的。

要害词：农村电网；经济治理；配电网

中图分类号：TM73文献标志码：B文章编号:1003-0867(2007)02-0044-02

近年来，随着信息与自动化技术的发展，配电自动化水平在不断提高。10kV配电变压器已安装大量综测仪记录配电变压器的运行数据，但是由于配变分布分散，对这些数据的采集和分析需要大量的人力。由于人力有限安装的大量综测仪无人治理，对综测仪的运行状况一无所知。同时，为了实现对配电网的运行治理，需要对配电数据实现实时、准确、高效的传输。所以开发出基于GPRS传输数据的配网运行治理系统。通过GPRS及时上传记录数据，并对数据进行分析和诊断，以提高配网运行的经济性和可靠性。

1系统结构设计

系统的硬件结构，GPRS模块与综测仪相连。GPRS模块通过无线网络与移动服务器连接。移动服务器通过ＤＤＮ、ＡＤＳＬ、ＩＳＤＮ等方式与主站服务器连接。它实现了串口设备的快速无线联网。采用透明传输的方式，用户不用知道复杂的GPRS通讯原理和TCP/IP协议，不用更改程序即可实现原有串口设备的无线网络连接，即插即用。

配网运行治理系统实际上是一个庞大的信息处理与加工系统，系统的体系结构如图1所示。系统可以分为五层：数据采集层、数据处理层、数据库层、高级分析计算与决策支持层、人机界面层。数据采集层是完成对远端数据的实时采集，并对数据进行封装；GPRS数据传输接收数据采集传来的数据，并将其打包成IP数据包，然后通过GPRS无线网络与远端的数据处理层建立端到端的连接，将数据传给数据处理层。数据处理层通过负荷猜测器对非量测节点进行负荷猜测。通过状态估计剔除和纠正来自不同配电数据源中的不良数据，滤除数据误差，获得高精度的运行数据和正确的网络拓扑信息，并将处理后的数据存入数据库层。高级分析计算与决策支持层将所有高级应用软件集成到人机界面上，实现配电系统的运行治理。



图1　系统体系结构图

2数据采集模块的基本功能

输入配网的网络拓扑信息，获得配电线路所有变压器负荷（包括局属与用户）完备的运行历史数据库，为配电生产运行系统打下良好的、坚实的数据基础。其包括五个功能模块：“数据导入”、“负荷曲线计算”、“负荷修正计算”、“参数输入”、“曲线查询”。

数据导入模块分成首端用电量导入、局变RTU导入、停电记录导入、高压用户导入。通过数据的导入可以完成原始运行数据的录入。负荷曲线计算可以查询测量负荷曲线计算、典型负荷曲线计算、负荷系数查询。负荷修正计算是对以上的录入的数据通过状态估计剔除和纠正来自不同数据源的不良数据，滤除数据误差，获得高精度的运行数据。参数输入通过输入线路、支路、支线、节点、开关的各实际参数及运行状态。设备技术参数模块用于输入各种线路、配变的技术参数用于计算配网的电气参数，获得配网的网络拓扑信息。曲线查询按时间和线路查询某台配变的电流、电压、功率、月负荷曲线。

3高级分析计算与决策支持系统的功能及实现

系统在提供给用户一个友好的人机界面的基础上，设计了如图1中所示“高级分析计算与决策支持层”中的各项主要功能，以下对各项功能简单地做一下介绍。

配变运行分析系统包括“三相不平衡度分析”、“配变历史数据查询”、“配变经济运行”、“配变寿命诊断”、“配变异常诊断”、“谐波分析”六个模块，其各自的基本功能分述如下。“三相不平衡度分析”可以输出配变某天各个时刻的三相电流不平衡度、三相电压不平衡度，并重点提示最大、最小不平衡度发生的时间，方便用户观察。“配变历史数据查询”可以按日对配变低压侧的实测数据、状态估计后配变低压侧数据、线路首端数据进行数据查询和曲线查询。“配变经济运行”用于诊断配变是否经济运行。将运行情况分成五个区域：最佳运行区、经济运行区、不经济运行区、轻载运行区、过载运行区。工作人员在参数编辑框中自行定义运行数据在各个区域的概率定义配变的运行状态。统计配变日运行数据在各区域的分布情况，确定配变的运行现状。“配变寿命诊断”由用户自定义范围来评估配变在某个运行月的寿命损失情况。用户设定过负荷参数、变压器参数、环境温度参数，经过统计评估计算出实际寿命损失小时数、平均老化系数、过负荷存在的小时数等，并可以查询月寿命损失曲线等。“异常诊断模块”可以诊断某个运行期内配变异常情况,包括配变低压侧越限、配变中性点断线，并显示异常时刻、异常相及相应的电压值。“谐波分析”随着工业负荷的不断发展及电力电子设备的大量应用，非线性负荷已经成为电力系统负荷的重要组成部分。非线性负荷产生的谐波对电力设备及用户都有很大的影响，需要对其进行研究，限制谐波的产生。“谐波分析”就是诊断配变日运行电压、电流的0～19次谐波。

线路运行分析系统的基本功能包括“线损分析”、“线路潮流重演”、“线路配变寿命评估”、“线路配变异常诊断”四个功能模块。“线损分析”模块对于配电网的规划及运行具有非常重要的意义，其结果不仅是配电网络电网结构是否合理，运行是否经济的直接体现，也是线路诊断、扩容及系统改造的重要依据。“线损计算”能够计算各条线路、线路上各元件的月理论电能损耗和实际电能损耗，诊断可能的漏电元件和窃电现象。“线路运行模拟”模块可以重演任意历史时刻的系统运行状态，模拟在最大负荷、最小负荷和平均负荷情况下，系统各节点三相电压、各元件的三相电流以及三相功率分布。“线路配变寿命评估”对线路所有配变进行评估，其他同“配变寿命评估”相同。“线路配变异常诊断”模块可以诊断某个运行期内线路异常情况，包括配变低压侧越限、配变中性点断线。

电容器效益分析包括“电容器投切记录”和“电容器效益分析”。“电容器投切记录”可以查询配变所连电容器的投切情况。“电容器效益分析”可以计算投入电容器后配变每月节约的网损，安装前后的节电效益对比。

优化与规划包括“线路改造方案”、“低压无功补偿方案”、“配变档位优化方案”三个模块。线路改造方案：随着负荷的增加、线路传输容量已经不能满足负荷的需求，需要对线路进行改造。根据线路的负荷水平，选择改造线路，对线路备选类型进行经济和可靠性评估，选择最佳导线类型，并对更新前后平均年费用对比，计算线路更新的综合投资、更新后平均每年可节约的费用以及总投资、投资回收年限。提供线路改造时可参考的更新导线型号。低压无功补偿方案：对于未安装无功补偿设备或无功不足的配电线路上，为了减少网损和提高电压水平，同时考虑了投资、运行和维护费用等经济因素以及潮流约束及电压水平等，在线路的某些节点上需安装并联补偿电容器组。“低压无功补偿方案”模块就是通过优化确定电容器组的安装位置、组数、分组容量和总容量。配变档位优化方案：根据历史负荷数据，为了减少网损和提高电压水平对配电变压器分接头的档位进行优化。获得各配变分接头的调整位置，对调整前后的网损和低压侧最低电压进行对比，为决策者提供参考。

统计计算与报表打印系统可以打印以下报表，如电能质量报表：电压不平衡度日报、配变电压合格率月报、电压谐波测量日报、配变谐波电流测量日报、越限记录表等。负荷治理报表：配电负荷日报表、配变极值月报表和年报表、配变供电量月报表等。还有无功补偿效果月年报、电容器动作记录表、电容器失效事件记录等。用户也可以自行定制报表。

4结束语

本文提出的配网运行治理系统是基于实测节点，由GPRS上传数据和非实测节点猜测数据，经过状态估计后形成的高精度的运行数据库，对配电网的运行情况进行统计分析与诊断。该系统具有配变运行分析系统、线路运行分析系统、优化与规划、统计计算与报表打印功能。目前本系统已经在顺义供电公司现场运行，实现了配电系统运行的科学治理，达到降低供电成本、节约能源、提高供电可靠性的目的。