双射式电缆配电网接线方式的线-变-表拓扑异常辨识方法与流程

本发明属于电力系统运行中的线损控制领域，尤其涉及一种双射式电缆配电网接线方式的线-变-表拓扑异常辨识方法。

背景技术：

电量与线损率是电网企业核心经营指标，是直观反映电力部门收入和成本的最重要的数据，特别是线损率指标综合反映电网运行中各环节的损耗，集中体现生产、调度、营销等各项核心业务的管理水平。

线损率是电力公司的一项重要的经济和技术指标。10kv分线的线损率通常在[-1％,6％]范围内被认为是合理的。

近年来，随着电能表覆盖率和拓扑数据信息化程度的不断提高，在保证供售电侧采用的计量电量都是同一时段的情况下，国网公司已经全面开展“分区、分压、分线、分台区”同期线损管理工作。

其中10kv分线线损分析工作是线损管理工作的一项重要内容，主要围绕国网一体化电量与线损管理系统来进行的，通过对线损率不合理的线路进行分析，找出线损率异常原因，并及时消缺治理。目前已有少量文献从管理的角度给出了线损率异常分析流程和处理策略，但都缺少量化分析，没有构建相应的数学模型并提出具体的处理方法。

在10kv分线线损率的同期统计值计算时，供售电侧线-变-表拓扑关系来源于电力生产管理系统(productionmanagementsystem，pms)。但由于同步异常、系统缺陷、人员疏忽等因素，可能导致pms系统中的拓扑关系存在异常，不仅影响到线损率的计算，还关系到现场作业人员的安全。同时考虑到部分分线涉及的售电侧设备较多、异常情况复杂，仅靠现场排查难度很大，而目前还缺乏线-变-表拓扑异常分析方面的研究。

同时，供电侧计量异常是造成分线线损率统计值为负值的一个重要原因，考虑到计量异常原因较多，仅靠现场排查难度很大。

此外，10kv配电网包含架空网和电缆网，随着中心城区架空线入地工程的不断深入，电缆配电网占比越来越高。在电缆配电网接线方式中，双射式接线方式是一种基本的接线方式，应用非常广泛。

在实际工作中，为了提高现场排查效率，迫切需要一种能够计量异常前后线损率变化关系，并结合数据分析和故障预判，提出计量异常的辨识方法，使得相关人员能够在现场排查前，分析出可能的异常原因，提升现场核查的准确性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种双射式电缆配电网接线方式的线-变-表拓扑异常辨识方法。其针对双射式的电缆配电网接线方式，基于分线线损率计算公式，分析了拓扑异常对线损率的影响，找出了相应的拓扑异常类型；提出了一种线-变-表拓扑异常辨识方法。通过推导出不同异常类型情况下线损率实际值与统计值的关系式并加以应用，保证了分析结果的客观性，提高了现场排查效率，能够在现场核查前，预判出异常原因。

本发明的技术方案是：提供一种双射式电缆配电网接线方式的线-变-表拓扑异常辨识方法，包括在日常供电管理工作中进行10kv分线进行线损率的统计和计算，其特征是：

对于双射式电缆配电网接线方式的供电分路，当分线线损率的统计值出现异常情况时，对于该10kv分线，按照出现线-变-表拓扑异常情况来进行辨识，进而真正查找到该10kv分线线损率统计值出现异常情况的原因；

具体的，其对线-变-表拓扑异常的辨识流程如下：

步骤1：对互为备用的第一线路n和第二线路m进行线损率异常分析，若第一线路n或第二线路m的部分线路线损率不合理，同时存在负线损的情况，但将第一线路n和第二线路m打包在一起后统计的线损率合理，则说明可能该分线路出现线-变-表拓扑异常问题，转步骤2；

步骤2：从互为备用的第一线路n和第二线路m的售电侧电量中筛选出同一用户甲乙表和同一配电站1号和2号配变表的情况，做交换试验，若还原后线路线损率合理，则表示可能存在变-表拓扑错误，存入疑似错误集合；

步骤3：针对互为备用的第一线路n和第二线路m的线路结构进行拆分，并结合线路线损率情况和图形开关状态，进行电量还原试验，若某种错误类型还原后线路线损率合理，则表示可能存在这种错误，存入疑似错误集合；

步骤4：按照疑似错误集合，针对第一线路n或第二线路m进行现场排查和消缺。

具体的，所述的10kv分线线损率的计算公式如下：

式中：βi为线路i的线损率；wgi为线路i供电侧关联电度表的计量电量；wsi为线路i售电侧总电量；wij和ni分别为售电侧公变、专变关联电度表的计量电量和总数。

进一步的，所述的线损率不合理是指10kv分线的线损率超出了[-1％,6％]的范围。

进一步的，所述的交换试验根据如下计算进行：

其中，βi为线路i的线损率；wgi为线路i供电侧关联电度表的计量电量；wsi为线路i售电侧总电量；wij和ni分别为售电侧公变、专变关联电度表的计量电量和总数；w′p1和w′p2分别对应同一配电站1号和2号配变的电量。

其所述的线-变-表拓扑异常情况包括：

1)变-表拓扑异常；

2)接线错误；

3)现场和pms图形开关状态不一致。

具体的，所述的变-表拓扑异常，是指分别对应同一用户的甲表和乙表的电量w′a1和w′a2，由于这两个表的变-表关系关联反了，即a用户的甲表电量w′a1被错误关联到了a用户的乙表电量w′a2，而a用户的乙表电量w′a2被错误关联到了a用户甲表电量w′a1。

具体的，所述的接线错误是指第一线路lr1错接到了第二开关kir2，第二线路lr2错接到了第一开关kir1。

具体的，所述的现场和pms图形开关状态不一致，是指现场自切保护动作而图形上还是常规运行状态或者是图形上是自切保护动作状态而现场是常规运行状态。

本发明技术方案所述的双射式电缆配电网接线方式的线-变-表拓扑异常辨识方法，当第一线路n线损率为负值同时第二线路m线损率为较大正值，或者第二线路m线损率为负值同时第一线路n线损率为较大正值时，即可判断为该分线路出现了线-变-表拓扑异常情况。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.本发明技术方案所推导的拓扑异常前后线损率变化关系式能够直观反映拓扑异常对每条线路线损率的影响，可以用于预判异常原因；

2.针对双射式电缆配电网接线方式，提炼了相应的拓扑异常类型，并推导了不同异常类型情况下线损率实际值与统计值的关系式，进而提出了一种线-变-表拓扑异常辨识方法；

3.所提出的线-变-表拓扑异常辨识方法能够有效地判断出异常原因，具有较高的适用性。

附图说明

图1是双射式接线方式的示意图；

图2是双射式接线方式的供电范围示意图；

图3是实施例中电缆配电网的网架结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

在10kv分线线损率的同期统计值计算时，供售电侧线-变-表拓扑关系来源于pms(productionmanagementsystem，电力生产管理)系统。但由于同步异常、系统缺陷、人员疏忽等因素，可能导致pms系统中的拓扑关系存在异常，不仅影响到线损率的计算，还关系到现场作业人员的安全。

同时，考虑到部分分线涉及的售电侧设备较多、异常情况复杂，仅靠现场排查难度很大。

此外，10kv配电网包含架空网和电缆网，随着中心城区架空线入地工程的不断深入，电缆配电网占比越来越高。在电缆配电网接线方式中，双射式是一种基本的接线方式，应用非常广泛，因此需要予以重点研究。

一、线-变-表拓扑异常对线损率的影响：

10kv分线线损率的计算公式如下：

式中：βi为线路i的线损率；wgi为线路i供电侧关联电度表的计量电量；wsi为线路i售电侧总电量；wij和ni分别为售电侧公变、专变关联电度表的计量电量和总数。对于线路n，其售电侧的公变或专变电量w′原本属于wnj，但由于pms中线-变-表拓扑关系出现异常，导致w′在线损率计算中被归属到了wmj，即线路m中。这样会导致线路n的线损率明显增加，甚至超过合理范围；而线路m的线损率明显减少，会出现负线损的情况。上述现象容易发生在电缆配电网中互为备用的接线方式上。发生此情况，就需要进行分析和消缺。

下面具体来分析一下双射式接线方式可能出现的线-变-表拓扑异常情况。

图1中，给出了双射式接线方式的示意图，其是由不同中压母线引出双回线路，形成双射接线。其中，kn和km分别对应第一线路n和第二线路m的出线开关，kr2是正常运行方式下的开环点。

当采用双射式接线方式时，部分情况下会增加分段开关kz1、kzr、kzr，并配有自切保护功能。当任一线路故障时，自切保护动作，可将负荷转供到另一条线路上。

对于双射式接线方式，出现线-变-表拓扑异常情况主要有两种：一种是接线错误，即第一线路lr1错误接到了第二开关kr2，第二线路lr2错误接到了第一开关kr1；另一种是现场和pms图形开关状态不一致，常见的错误类型如表1所示。

表1开关状态错误类型：

当发生接线错误和开关状态错误类型1时，会导致原属于线路n的电量wr′被错误关联到了线路m上，造成线路n和m线损率的统计值为：

式中：β′n和β′m分别为线路n和m线损率的统计值；βn和βm分别为线路n和m线损率的实际值。

进而可以得出：

同理，可以推导出其它开关状态错误类型下线损率实际值与统计值的关系式，具体如表2所示。

表2不同错误类型下线损率

通过上述分析可以看出，错误类型1和2可能导致线路n线损率为负值同时线路m线损率为较大正值，错误类型3和4可能导致线路m线损率为负值同时线路n线损率为较大正值。

二、拓扑异常分析：

对于双射式接线方式，出现线-变-表拓扑异常情况主要有三种：1)变-表拓扑异常；2)接线错误；3)现场和pms图形开关状态不一致。

(1)变-表拓扑异常：

图2中，w′r1和w′r2中可能包含用户、配变及其它负荷。

图2中，w′a1和w′a2分别对应同一用户的甲和乙表的电量，而这两个表的变-表关系很可能关联反了，即w′a1被错误关联到了a用户乙，而w′a2被错误关联到了a用户甲，造成线路n和m线损率的统计值为：

进而可以得出：

w′p1和w′p2分别对应同一配电站1号和2号配变的电量，而这两个表的变-表关系也很可能关联错误，同理可以推导出此问题对线损率的影响。

(2)接线错误：

接线错误主要出现的情况是：线路lr1错误接到了开关kir2，lr2错误接到了kir1。这种错误造成线路n和m线损率的实际值与统计值的关系式为：

(3)现场和pms图形开关状态不一致：

造成现场和pms图形开关状态不一致情况的原因主要有：现场自切保护动作而图形上还是常规运行状态或者是图形上是自切保护动作状态而现场是常规运行状态。具体类型如表3所示。

表3不同错误类型下的开关状态

当发生上述开关状态错误时，可推导出线损率实际值与统计值的关系式，具体如表4所示。

表4不同错误类型下线损率

从表4中可以看出，错误类型2和3可能导致线路n线损率为负值同时线路m线损率为较大正值，错误类型1和4可能导致线路m线损率为负值同时线路n线损率为较大正值。

三、线-变-表拓扑异常辨识流程：

针对双射式接线方式下的拓扑异常分析可以看出，主要异常原因包括：变-表拓扑错误、接线错误、现场和pms图形开关状态不一致。

所以，本发明的技术方案中对线-变-表拓扑异常的辨识流程如下：

步骤1：对互为备用的线路进行线损率异常分析，若部分线路线损率不合理，同时存在负线损的情况，但打包在一起线损率合理，则说明可能出现线-变-表拓扑异常问题，转步骤2。

步骤2：从互为备用线路售电侧电量中筛选出同一用户甲乙表和同一配电站1号和2号配变表等情况，根据公式(7)做交换试验，若还原后线路线损率合理，则表示可能存在变-表拓扑错误，存入疑似错误集合。

步骤3：针对互为备用线路结构进行拆分，并结合线路线损率情况和图形开关状态，按照表2和表4进行电量还原试验，若某种错误类型还原后线路线损率合理，则表示可能存在这种错误，存入疑似错误集合。

步骤4：按照疑似错误进行现场排查和消缺。

实例分析：

为了验证所提线-变-表拓扑异常辨识方法的有效性，对某供电公司的一组互为备用的线路进行分析。其中：共16联谊开关站甲的周线损率为-148.91％，共57联谊开关站乙周线损率为40.16％，两条线路对应的具体分量信息分别如表5和表6所示。经分析，两条关联线路线损一正一负，同时两条线路打包线损率为1.68％，是合理的，可初步判断存在线-变-表拓扑异常。

表5共16的线损分量信息

表6共57的线损分量信息

首先分析变-表拓扑错误的情况。该组线路涉及8个供电用户，其中北京泰德和联谊泵站存在甲乙表，针对这两个用户点，根据式(7)计算调换用户点表计后的线损，从而判断是否存在用户表反的问题。计算结果如表7所示。

表7变-表拓扑分析结果

由表7的计算结果可看出，调换用户表计后，共16和共57线路线损并未合理。同理也对配变进行了交换试验，还原后线路线损率也都不合理，可暂时排除变-表拓扑出现异常，需要进一步对其进行线变拓扑分析。

图3是实施例所涉及到的电缆配电网的网架结构(亦称供电拓扑)示意图。

如图3中“共16”及“共57”的供电拓扑图所示，其中，实线为共16供电部分，虚线为共57供电部分。

从图3中可以看出，该组线路共涉及两个双射式接线，其中共16开关供电对象为大楼箱变和共富476弄箱变a。由于共16线损率为负值，根据表2可知，每个双射式接线可能存在的是错误类型1。计算拓扑修正后对应的线损率，结果如表8所示。

表8双射式接线拓扑异常分析结果

从表8中可以看出，三种错误类型还原后的线损率仍然不合理，可暂时排除线损超标是由单环式拓扑异常导致。

由图3可知，共16拓扑中的双射接线共涉及6个站，分别是联谊开关站、联谊路501弄一号站、联谊路501弄二号站、联谊路501弄三号站、共富路476弄一号站、共富路476弄二号站。由于共16的线损率为负值，按照表4，可以看出可能出现的是错误类型2。采用自下而上的分析方法，对6个站的拓扑进行分析。计算拓扑修正后对应的线损率，具体结果如表9所示。

表9双射式接线拓扑异常分析结果

根据表9的分析结果，判断异常发生在联谊路501弄一号站，具体现象为：现场k′5断开，kz2闭合；图形k′5闭合，kz2断开，疑似由于自切动作引起。依据判断结果，前往现场进行核查，现场开关k′5因故障断开，联谊路501弄一号站自切动作，分段开关kz2合上，导致联谊路501弄一号站_1号配变、共富476弄箱变a、共富路476弄二号站_一号配变、联谊路501弄二号站_一号配变、联谊路501弄三号站_一号配变、大楼箱变、共富路476弄一号站_1号配变、联谊开关站_10千伏1号站用变实际由共57供电，与判断结果相同。将现场设备恢复至正常运行状况后，共16和共57两条线路线损恢复合理。

利用本发明的技术方案所述的方法对67组打包统计线损率合理、分开统计不合理的线路进行异常辨识，都能准确找出存在的线-变-表的拓扑异常原因，排查结果如表10所示，由此可见本技术方案所述的辨识方法具有较好的适用性。

表10排查结果

综上，由于线-变-表拓扑异常是造成分线线损率统计值不合理的一个主要原因，同时考虑到部分分线涉及的设备量较多、异常情况复杂，仅靠现场排查难度很大。

为了克服这一难题，本技术方案针对双射式的电缆配电网接线方式，基于分线线损率计算公式，分析了拓扑异常对线损率的影响，提炼了相应的拓扑异常类型，提出了一种线-变-表拓扑异常辨识方法。

通过上述内容可以得出以下结论：

1)当互为备用的线路发生线-变-表拓扑异常时，若把所有线路打包在一起统计，线损率合理；若分开统计，部分线路线损率不合理，同时存在负线损的情况；

2)所推导的拓扑异常前后线损率变化关系式能够直观反映拓扑异常对每条线路线损率的影响，可以用于预判异常原因；

3)所提出的线-变-表拓扑异常辨识方法能够有效地判断出异常原因，具有较高的适用性。

该技术方案的实施，保证了分析的客观性，提高了现场排查效率，能够在现场核查前，预判出异常原因。

本发明可广泛用于电力系统运行中的线损监控领域。