[发明专利]配电网中的非技术性损失

说明书

关于申请的交叉参考

本申请要求申请号为61/834567，申请日期为2013年6月13日的美国的临时专利，， 其公开内容引入本文，将其整体作为参考。

技术领域

本发明针对在网通信的应用，用于优化配电网，尤其用于发生于服务变压器局域网的非 技术性损失的实时识别和定位。

背景技术

配电变电站包括一个或多个配电变压器，在一个配电服务区中电力分配给消费者的过程 中，电压从高传输线路电平(通常130KV至700KV)降到中压水平(通常4KV至35KV)。在 配电网的边缘设有一些服务变压器，这些变压器将配电网的中压改变为低压(在美国，通常 为120，208，240，277，或480)以满足商业、工业和住宅消费者的要求。除了其中的一些， 其他电压可在世界其他地方使用。每个服务变压器向一个或多个计量广告供电。负载可以是 住宅、商业或工业建筑物，城市基础设施的一个元件，如一系列的路灯，或农业设备，诸如 灌溉系统。

除了连接用户负载和相关仪表至服务变压器的电线，该服务变压器是供电被实际被递送 给用户前配电网的最外元件。仪表通常安装于电力从服务变压器送到用户的结点。服务变压 器可以是三相，双相或单相，如仪表。在此处，电气设备的包括从一服务变压器到至少两个 通信仪表的集合称为一个变压器局域网(TAN)。一个变压器局域网可以具有径向拓扑结构， 在美国是很常见的，或者它可以有一个直线或“总线”拓扑，这在欧洲和世界其他地方更常 见。

传统的，在电力公用事业中，抄表是属于最大运营成本的那一类。原始的电表是模拟设 备，带有一个光学读数，读数必须每月手动检查，以进行账单处理。从1970年代开始，数字 化仪表数据和自动化的收集机制已经开始进行部署。这些收集机制演变于步行或者骑行系统， 在这些系统中，仪表可能通过短程无线电信号来广播其当前读数，读数通过仪表读取器所携 带的装置接收。这些系统在早期作为自动抄表(AMR)系统时就已经被大众所知晓了。随后， 一批专用的通常采用装有用于输送汇总读数的宽带回程方法的收集点的网状结构的短程射频 中继的组合装置的数据采集网络开始被部署。

这些网络能够在数据采集网络的边缘的仪表和一个公用服务中心的“计量头端”之间进 行双向通信，其通常被称为先进计量基础设施(AMI)。先进计量基础设施能够频繁收集并储 存读数，典型频率高达每15分钟一次，并且可以以同样的频率进行报告。他们能够按需读取 任何仪表，此功能被节制使用，并且也能够按需连接或断开的任何仪表。出于节约能源、需 求管理和可变费率计费的目的，先进计量基础设施能够传递信号给用户设备。因为先进计量 基础设施与配电网是分离的，除了在仪表的交叉点，先进计量基础设施仪表对电网的电网拓 扑的变化或某些条件既不知道也不敏感。然而，先进计量基础设施的介绍基本上被看做是分 布式智能电网的开端。除此之外，由于在美国通常使用AMI的网状结构，对于个别电表，发 送它自己数据的可用带宽是相当有限的。

在计费周期中，如在一个配电站进行测量的那样，在世界任何地方产生的总的可计费千 瓦时基本上小于分配的实际功率。功率的损耗可分为两组。技术损失来自分布式基础设施的 整体阻抗，来自负载的人口需要和在每一个负载点的电网所能提供电力之间的功率因子不匹 配，和来自一个事实，即公用事业提供过量的电压供以确保在不可预测的负载峰值期间将不 会出现功率下降。这些公用事业能够最小化这些技术损失，但是有一些技术损失是不可避免 的。

实际功率小时(相对于收入)的非技术性损失来自用户窃电，这些用户通过篡改仪表的 方式或将电线接在计量的负载点之上来消除或者破化仪表的计量进度。非技术性收入损失也 包括用户的不付费和公用事业的计算错误。然而，这种类型的收入损失被与先进计量基础设 施相结合的仪表数据管理系统解决了。这些自动系统有能力避免笔误，以立即给不付费的用 户切断服务，以及要求拥有少量的付款记录的用户以现收现付的方式进行付款。因为先进计 量基础设施几乎不提供关于一个电表与另一个电表之间的网络原理关系的信息，以及电表和 给它提供功率的服务变压器之间的关系的信息，所以先进计量基础设施在寻找窃电源头方面 没有用处。一些智能仪表能够检测和报告篡改信息。另一方面，抄表员不去居民区抄表减少 了非法窃电非发现和报告的机会。