高可靠性城市示范區建設探索與實踐

韓克存，李開燦

（1.山東電力集團公司，山東 濟南 250001；2.濟寧供電公司，山東 濟寧 272000）

0 引言

高可靠性示范區建設是貫徹落實國家電網公司提出的加強配電網規劃、設計、建設全過程管理要求的一項重要舉措。 以可靠性指標為引導，以全面提升供電可靠性水平和服務質量為目標，綜合運用電網風險管控、狀態評估、生產管理流程優化、網絡結構優化與智能電網建設等手段，建設青島配網管理指揮中心，有效集成可靠性、安全、生產、調度和營銷管理等信息資源，統一調控配網日常生產及中、低壓設備事故搶修，轉變現有安全生產管理理念，實現配網各專業人員高度協同，全面提升應對突發事件的能力和水平，建設具備國際先進水平的高可靠性示范區，為山東電力集團公司整體配網管理水平的提升積累經驗、提供示范。

1 項目背景

1.1 電力用戶對高供電質量的實際需求

隨著國家電網公司對城市配電網建設和改造力度的不斷加強，城市配電網網架結構、裝備和運行水平得到明顯改善，城市配電網管理水平得到持續提升，城市供電可靠性指標逐年提高。 但隨著社會經濟的迅速發展，城市用戶對高供電可靠性的需求呈快速上升趨勢。 因此，探索和實踐高可靠性城市示范區建設，積累高可靠性城市配網建設管理經驗，是目前供電企業持續提升供電可靠性的任務之一。

1.2 可靠性與經濟性兼顧的電網建設缺乏標準規范

隨著我國社會經濟的快速發展，負荷需求增長迅速，居民和商業用電量比例逐步增大，中低壓用戶，特別是重要用戶對供電可靠性的要求越來越高，迫切需要進行可靠性和經濟性相關的研究，建立與可靠性要求相適應的網架結構優化等相關規范。

1.3 供電可靠率與國際先進城市相比仍存在差距

目前國內排名前10名的城市供電可靠率指標大約在99.96%～99.985%之間，而以新加坡、東京、巴黎、倫敦為代表的國際大都市供電可靠率水平均在99.99%以上（表1）。 相比之下，我國城市大多仍處于快速發展階段，電力負荷增長迅速，配網規模不斷擴大，發展的重點仍是滿足負荷的快速發展需求，供電可靠率整體水平還存在一定差距。

表1 2009年國外部分先進城市供電可靠率水平

1.4 目前應用可靠性評估指導配電網規劃、建設和運行的能力不足

國外許多電力公司為了更全面地控制各種威脅電力設備和電網安全穩定運行的隱患，提高電網投資的經濟效益，已廣泛應用可靠性評價方法及評估體系以指導城市配電網的規劃和運行。而我國供電系統中可靠性評估應用較少，基本沒有針對城市特點的配電網可靠性規劃方法，沒有探討影響供電可靠性的其他相關因素的綜合優化，也較少研究具有針對性、兼顧經濟性和可靠性的配電網投資及其發展方向，還需進一步加強可靠性數據的深層次挖掘和應用工作。

2 示范區選取與評估

2.1 示范區選取

青島高可靠性示范區，地處青島東部沿海，涵蓋主要政治、經濟、商業、旅游等“成熟”城市規劃區，面積為5.7 km2。該區域共涉及8座變電站，由52條線路組成22個環網。區域內配網網架結構為電纜單環網、架空（架空、電纜混合）線路三分段二聯絡等。現狀負荷密度為10 MW/km2，已接近其遠景飽和負荷密度。2010年該區域供電可靠率RS-3指標為99.966%，依據《城市配電網運行水平和供電能力評估導則》對示范區進行了評估，運行水平得分為93.05分，供電能力得分為92.23分（百分制），均處于較高水平。示范區內綜合指標、裝備水平、負載能力和轉供能力水平總體較為優秀。

2.2 示范區配網可靠性評估與分析

建設高可靠性示范區，應從影響供電可靠性的因素入手進行分析，找出提升供電可靠性的措施。根據DL/T836-2003《供電系統用戶供電可靠性評價規程》的有關規定，將配電網停電原因分為預安排停電和故障停電兩大類，每大類中又分為若干項，每項中還有更進一步的細分。總體來看，這些因素基本涵蓋4個方面，即網絡、設備、技術、管理，其中網絡和設備是一次方面的因素，技術主要是二次方面的因素，表2所示。

3 建設目標

供電可靠率指標目標。示范區內供電可靠率指標達到99.999 5%～99.999 9%，平均停電時間為0.5～3 min，達到法國、日本等先進國家電力可靠性管理水平。

配電管理目標。加強配電全過程管理，實現配網規劃、設計、建設、運維、搶修各環節的全過程優化，變被動管理為主動管理，最終實現供電高可靠性的目標。

成果推廣應用目標。通過高可靠性示范區建設，建立以“可靠性”為中心的生產管理模式，總結配網精益化管理經驗，提煉適合高可靠性的管理方法，推廣高可靠性示范區建設先進成果。

4 實施策略

評估先行，明確目標。 以全面提升供電可靠性水平和服務質量為目標，以配電網發展整體規劃為指導，通過全面開展示范區內配網結構和主要設備可靠性指標的統計、分析和評價，明確青島高可靠性示范區建設目標，深化、細化示范區內配網規劃、改造方案，綜合協調，積極開展高可靠性示范區建設。

表2 不同供電可靠率水平用戶制約因素差異對比

管、建兼顧，管理為重。 在完善網架結構、提升裝備水平的同時，特別注重管理水平的提升。成立青島配網管理指揮中心，建立全過程主動式配網管理組織體系，通過規劃、設計、建設、生產、營銷等多管理部門的充分協調和配合，綜合運用電網風險管控、狀態評估、生產管理流程優化、網絡結構優化、智能電網建設等成熟手段，有效整合相關信息資源，實現配網“被動管理”向“主動管理”的變革，通過管理水平的提升，彌補網架結構的不足。

圖1 配網指揮中心

預防為主，超前防控。轉變傳統的、以被動式搶修管理為主的配網管理模式，完善配電網標準化管理體系和標準化搶修體系，充分應用成熟的電網和設備監控手段，配合智能設備的應用，通過建設國內首家面向運行的 “配電網在線風險評估系統”，主動分析配電網的運行狀態，在線評估配網安全運行水平和供電能力，及早發現電網的不安全運行狀態并及時采取措施，提前預防停電故障的發生。

科技引領，標準先行。 特別注重科技成果的應用，在已取得科技成果的基礎上，進一步加大綜合風險預控、配電自動化、智能電網設備等先進技術的應用，建設以“三維空間地理信息系統”為平臺，“配電網管理指揮系統”為指揮中樞，“配電網在線風險評估系統”和“配電網狀態檢修系統”為輔助決策的集監控、指揮、預警功能為一體的配電網綜合管理信息系統，以高科技智能電網技術支撐高可靠性示范區建設和運行管理。

5 主要做法

5.1 管理提升方面

成立“一個中心”，即配網指揮中心（圖1）。在實現配電專業化管理的基礎上，建立配網指揮中心，統一組織協調配網日常生產及中、低壓設備事故搶修，實現配網各專業人員高度協同，全面提升應對突發事件的能力和水平。

完善“兩套體系”，即配網標準化管理體系、標準化搶修體系。建立健全配電網標準化管理體系，完成各項管理規范、技術標準和標準化體系平臺建設，實現配電網標準化規劃、建設、運維；實行標準化設計、通用造價、通用設備和標準工藝；提升配網集約化運行、專業化檢修、精益化管理水平。 通過組建配網標準化搶修體系，編制配網標準化搶修方案、流程和工藝，加強配網標準化搶修車輛及工器具配置，實現介入超前、流程優化、手段先進、處理快速、多方互動、優質高效的配網搶修。

實現“一種變革”，即由配網“被動管理”向“主動管理”的變革。充分利用紅外測溫、在線測溫、局放測試、SF6氣體檢漏等帶電檢測、在線、離線監測手段和分析診斷技術，積極探索先進的配網設備狀態監測方法。通過對配網設備進行科學狀態評估及對各類異常的預警性提示，明確檢修策略，及時做出檢修安排，變事故被動搶修為主動式預防檢修。

5.2 網架優化及設備改造方面

借鑒巴黎、東京、新加坡配電網建設經驗，對示范區線路網架結構進行調整。 結合網架優化，同時開展配電自動化建設，目前已完成示范區內12條線路的配電自動化改造，圖2所示。10 kV媒體甲、乙線路在國內首次實現了基于“面保護”原理的智能分布式饋線自動化功能，在麥島污水處理廠實現了沼氣發電機分布式電源接入。

圖2 示范區內配電自動化改造

對各類配電設備進行狀態評估，結合設備隱患排查和環網柜、分接箱、箱式變電站的專項治理，對不滿足安全運行要求的設備進行更換或改造，提高設備的抗外力破壞和抵御惡劣天氣的能力，降低設備故障率。目前已經完成了示范區內所有配電設備的普查工作，并對存在安全隱患及缺陷的設備進行了集中整治。

5.3 技術支撐方面

建成以“配電網管理指揮系統”為平臺，“配電網在線風險評估系統”、“配電網狀態檢修系統”為輔助決策的配電網監控、指揮、預警，三位一體立體展現的綜合管理信息系統。

配電網管理指揮系統。通過對配電自動化、PMS、EMS、營銷管理、需求側管理、95598等系統進行信息集成、整合，開發部署“配電網管理指揮系統”（圖3），實現設備從報裝到生產運行的全流程、全過程閉環管理。實現智能停電分析、指標在線統計與實時故障處理，變客戶被動撥打95598服務熱線為主動預警和實時監控，實現客戶服務主動化、互動化。

配電網在線風險評估系統。配網在線風險評估系統通過自動跟蹤獲取電網、配網運行中的實時數據，結合配網設備狀態評估結果，在線評估配電網運行狀態，自動發現電網由于負荷增長和運行方式變化等因素產生的在線運行風險，給出風險預警提示，實現風險隨配電網運行狀態變化的實時在線評估，達到提前預警、及時消除隱患，進一步提升供電可靠性的目標。

圖3 配電網管理指揮系統

表3 高可靠性示范區改造后網架可靠性統計

配電網狀態檢修系統。通過對配電設備各類在線監測裝置、智能電表等設備信息進行統一管理，實現各類在線監測數據的統一集成、分析、展示和越限報警等功能，為配電設備進行在線風險評估和開展提供技術支撐。

三維空間地理信息系統。通過對示范區內地上及地下設備進行全面測繪及數字三維建模，實現重點架空及電纜線路的三維全景可視化展現和對危險區域、隱患區域、重要設備的實時直觀監測。 通過集成配電網運行、檢修、在線監測等數據，實現故障區域快速定位，縮短故障處理時間，進一步提高配電設備精益化管理水平。

6 實施效果

技術指標。隨著網架改造和大量的技術及管理措施的落實，高可靠性示范區內的設備故障率得到有效控制和明顯下降，供電可靠率實現了較大幅度的提高，各種特征基本滿足高可靠性的相關要素。經中國電科院測算，示范區內供電可靠率達到99.999 5%，設備故障率明顯降低，故障搶修時間有效縮短。示范區改造后網架可靠性統計如表3所示。

管理成效。青島高可靠性示范區建設，在加強配電專業化管理的基礎上，實現了配網規劃、設計、建設、運維、搶修各環節的全過程優化，成立了“一個中心”（配網管理指揮中心），完善了“兩套體系”（配電網標準化管理體系和標準化搶修體系），實現了“一種變革”（配網“被動管理”向“主動管理”變革），建成了以“三維空間地理信息系統”為平臺、“配電網管理指揮系統”為指揮中樞、“配電網在線風險評估系統”和“配電網狀態檢修系統”為輔助決策，集監控、指揮、預警功能為一體的配電網綜合管理信息系統。 通過管理改革和創新，最終實現了供電高可靠性的目標，為國家電網公司整體配網管理水平的提升積累了經驗、提供了示范。

7 結語

青島供電公司在高可靠性示范區建設中做出了積極貢獻，在全省率先實現了配網規劃、設計、建設、運維、搶修全過程的優化，建成了集監控、指揮、預警功能為一體的配電網綜合管理信息系統，大大提高了城市供電可靠性和供電質量，提升了配網綜合管理水平，為全省高可靠性城市建設的全面實施積累了經驗，奠定了堅實基礎。