泛在电力物联网在同期线损管理中的建设与应用

国网北京延庆供电公司 何彦彬 常 媛 余 谦 王天一

以往线损指标主要是人工统计，由于统计周期的影响，线损指标管理工作存在线损异常周期处理长、核查数据的真实性与全面性难度大、业务数据集成度不高、专业融合不足、线损率波动大等问题，且线损管理存在工作界面不明确的问题。当前应用的国网同期线损管理平台在很大程度上提高了同期线损管理水平，但存在跨专业业务流程不明确、线损异常处理缓慢、人机交互不友好、现场排查异常困难、缺乏窃电行为预防手段、降损与规划衔接不足等问题。

为提高线损精益化管理水平，对应用范围进行拓展，某公司建设泛在电力互联网，以海量数据、全业务线作为基础建立多层级的多业务生态系统，通过该系统来全息感知网络拓扑结构及设备运行状态，实现数据平台、现场设备以及数据终端的泛在互联，全面监测异常数据，精准定位故障，就地处理并反馈问题的业务闭环管理。

1 平台建设

1.1 整体架构

泛在电力物联网应用于电网，其承载对外客户服务、企业经营管理、电网生产运行的业务流、数据流及能源流，建立“三流合一”的能源互联网。泛在电力物联网充分利用大数据、云计算、物联网、移动数字通信、人工智能等现代信息技术，建立网络化、智能化、数字化、共享型的综合管理平台。该平台集一体化线损、营销基础数据平台、PMS2.0、电能量采集、用电信息采集等实现电网线损可视化管理。扩展应用综合能源管家来掌握用户的内部用电信息数据，通过管控用户内部低压线路线损，扩展研究低压配网同期线损模块化管理。从系统架构上可划分为安全、平台、网络、终端以及运维5部分。实现可视可维、智能防御、能力开放、泛在互联、云物协同的目标[1]。泛在电力物联网体系架构的建设对全面提升能源互联网的安全、业务、网络、终端能力及实现新一代电力系统均具有积极作用。

以泛在电力物联网为基础的同期线损生态系统架构分为4层结构。感知层（现场采集部件、智能业务终端、本地通信接入、边缘物联代理）通过计量采集装置来全息感知源头数据，自动上传边缘计算结果；网络层（接入网、骨干网、业务网、支撑网）以高速载波的方式来稳定传输多渠道数据；平台层（企业中台、全业务统一数据中心、物联管理中心、一体化“国网云”平台）可智能研判异常数据，实现数据之间的共享；应用层（对内业务、对外业务）的作用在于拓展新兴业务范围，提高传统线损管理水平。

1.2 数据采集

当前系统为电网生产业务提供服务的物联网终端数量高达十几亿，仅约5亿终端连接入网，通过业务系统来管理。随着新型互联网业务的开展及能源互联网的不断建设，将会有更多终端得以接入同期线损管理系统中[2]。为满足终端需求，提出从上而下功能架构为边缘物联代理、现场通信网络、智能业务中断、现场采集部件的终端体系。其中现场采集部件的传感器用于感知、采集需要相关数据，多点部署的专业智能业务终端接收这些数据，数据经现场通信网络传输到边缘物联代理，经网络层传输到平台层的物联管理中心。就数据采集方面，同期线损生态系统要全面覆盖站内关口，表底正确，系统数据稳定，可以实现自动推送。

1.3 数据传输

网络层总体架构为网络人工智能、网络边缘计算、业务系统、卫星通信、覆盖网、数据网、传输网及接入网等构成。网络层上承与平台层物联管理中心连接，下启终端层的边缘物联代理，实现网络可定制、网络异构融合、低延时、高可靠、广覆盖、大连接的功能目标，建立空、天、地协同的电力泛在通信网，形成网络即服务的电力通信网，满足泛在电力物联网对全时空通信覆盖目标的要求，从泛在互联的角度为新一代能源互联网、电力系统的建设提供支持。就数据传输上，应用低压宽带载波技术，免布线自动识别台区拓扑，提高电网已有资源的利用率，快速建网，为数据采集、拓扑分析提供全面支持。

1.4 边缘计算技术

应用边缘计算技术，以台区智能管理单元、集中器建立的硬件平台来抄读、监控、分析边缘化数据，基于开放API 及标准linux 编程环境，屏蔽硬件基础协议及复杂底层户表，本地分析台区内数据后上传数据与平台配合实现云端协同。通过整网协同本地解决数据分散、异构问题，本地过滤数据从而节省通道流量；采用TPM 安全芯片、VPN 等为本地数据的安全提供保障[3]。边缘物联代理具备边缘计算、回传远程信号及本地统一通信接入等功能，边缘物联主要有通信网络接口、统一数据模型、边缘计算、安全模块、管控模块、数据存储及处理等模块。边缘物联代理向上与通信网络及平台连接，向下经现场通信统一接入智能业务终端。

1.5 人工神经网络智能分析

以往对故障进行分析研判时主要是多专业会诊，其效率不高，要求不同专业的专家都来参与会诊分析问题的发生原因。对此应用人工神经网络智能分析，利用大量线损异动案例、故障原因的数据，通过人工智能的深度学习来智能识别各种故障的典型特征，建立分区域、分台区、分电压、分线的线损异动案例库。人工校验辅助来更正深度学习的结果，迭代形成智能识别故障、自动分类并生成处置方案的自动化处理模式。

2 同期线损精益化管理

同期线损精益化管理的实施需有先进管理理念的支持。遵循业务流和信息流穿透、末端融合、五位一体、大数据分析的管理理念，在战略规划的引导下，将科技创新作为管理先导，加强系统建设、实现专业融合，进行同期线损精益化管理，建立了同期线损精益化管理体系。同期线损精益化管理体系中，通过发布监控报告、展示异常监控等实现平台监督保障；通过重点课题研究、专项技术分析实现技术分析保障；通过制定、完善公司管理细则、国网管理制度提供体系制度保障；通过接入基础数据与修正档案信息来提供系统基础保障。通过开展劳动竞赛、各级新闻报道来强化氛围引导；通过现场帮扶、差异化培训来加强队伍培养；通过治理工程及采集工程来加强工程支撑。

进一步加强同期线损管理体系的建设，夯实信息化基础的保障。积极顺应大数据时代的发展趋势，不断推进中低压关口全覆盖、全采集，提高数据抑制率、档案模型完整率，建设全专业、全层级、全过程的大数据线损管理系统[4]；建立监控线损数据、预警、发布及处置结合的闭合管控流程，开发线损助手来融合业务末端，通过桌面终端静态监测，通过运检大屏分析异常动态，从而确保有序落实降损措施，提高同期数据的客观性、真实性。

合理安排线损专项工程，大力开展智能电表全覆盖、全采集，应用低压宽带载波技术自动识别台区拓扑。合理控制线损治理成本，加大数据治理工作力度，深入挖掘降损潜力，加强合理降损力度与数据归真的力度，为同期线损管理的数据采集、通信、拓扑分析提供支持；固化业务与业务流程，提高增强数据维护信息流的规范性，对各专业的管理进行统筹，对存量问题消解业务流进行优化，从而做到业务层面有规范、执行层面有标准、管理层面有制度，确保各层级管理都有章可循。

进一步完善分单位、分电压等级、分专业的线损分析机制，贯通分析线损全业务链条，实现平稳降低综合线损率，有序提高线损合格率，提高数据治理及降损策略的针对性；建立各级人员、各系统、各专业的培训体系，开展针对性、差异化培训，提高工作人员的业务能力、管理水平，增强其认知程度，打造一支协同密切、素质过硬、思想统一的顶尖专业队伍；加强考核评价体系的建设，强化降损增效意识，持续开展降损增效竞赛，加强经营管理，形成全员参与的氛围，增强单位强化同期线损管理的热情。

3 实现效果

3.1 精准降损

监控线路或台区线损异常类型构成比，重点展示引起线损不合格的因素，分析其构成比，从而明确治理方向。整合用户户外电源线路长度、型号等参数，进行理论线损的计算，实时展示理论线损值，对线路经济性运行状况进行分析，从而实现精准降损。

3.2 用户内部线损精益化管理

低压分段线损可计算。对重点用户线损进行实时监测，将电压、电流信息采集装置布置于用户高压侧、低压侧以及末端，通过拟合计算确定相应电量，实现用户内部0.4kV 分压、分线的线损可算，实现用户内部线损精益化管理，可拓展到其他台区0.4kV 分线线损计算。

故障预警及智能研判。对重点用户的配电室、分支箱的用电量、电流以及用电电压等信息实施实时展示，掌握用户内部线路异常变动，结合用户数据的突然变化情况来对用户线路状态进行判断，同时可用于初步判断故障点的位置，节约查处故障的时间，进而实现智能研判用户线路。对用户内部风机、空调、热水器等大功率电器设备的运行时间、特性进行监控，实时记录相关数据，分析用户的用电行为，提供用能报告等增值服务。

3.3 调研收获

该公司现有10kV 线路171条、5月20日日损合格率为87%；台区3116个，5月20日日损合格率为87.6%，1～4月区域累计线损率为-8.67%，同比下降5.22个百分点。公司目前仍处于数据大规模集中治理阶段，需进一步强化公司重视程度，集中各方力量进行攻坚，细化过程管控，消灭存量问题、杜绝增量问题，支撑同期线损指标持续向好发展，线损管理水平稳步提升。

该公司自2017年启动同期线损管理工作以来，经过三年努力同期线损管理工作取得显著成效，10千伏分线、低压台区线损合格率分别突破99%、98%；区域综合线损率实现“三连降”，由2017年的8.76%持续降低至2019年的5.39%；同期线损管理工作评价指标持续位于北京公司前列；入选国网公司同期线损管理十强地市公司。