論供電系統(tǒng)配電線路預(yù)控管理措施

【摘 要】針對(duì)目前配電網(wǎng)可靠性預(yù)控管理中存在的目標(biāo)值分解方式過(guò)于粗糙和不能按線路分解的問(wèn)題，提出了一種新穎的配電線路可靠性預(yù)控管理方法，通過(guò)設(shè)備、技術(shù)、管理和規(guī)劃等預(yù)控措施預(yù)測(cè)設(shè)備可靠性基礎(chǔ)參數(shù)的變化趨勢(shì)，定量評(píng)估配電線路的可靠性指標(biāo)，并根據(jù)線路的可靠性指標(biāo)預(yù)測(cè)值進(jìn)行可靠性預(yù)控目標(biāo)值的分解。通過(guò)簡(jiǎn)單算例闡述了模型的建立與指標(biāo)分解的過(guò)程。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng)；可靠性；預(yù)控管理；停電時(shí)戶數(shù)

0.引言

配電網(wǎng)可靠性研究的內(nèi)容從以往的事后統(tǒng)計(jì)和規(guī)劃性預(yù)測(cè)進(jìn)一步拓展到生產(chǎn)全過(guò)程的監(jiān)控和管理中。如何有效地在電力生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)預(yù)控管理則成為供電部門當(dāng)前的緊要任務(wù)之一。

大多數(shù)供電局通常根據(jù)上級(jí)部門（省級(jí)電網(wǎng)公司）下達(dá)的可靠性考核指標(biāo)（供電可靠率或用戶年平均停電時(shí)間）以及歷年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，按一定的比例將指標(biāo)分解到各個(gè)責(zé)任部門。這種指標(biāo)分解方法的不足之處有：分解的依據(jù)比較粗糙，難以考慮由于技術(shù)進(jìn)步、管理完善甚至區(qū)域本身的地理差異而導(dǎo)致的責(zé)任量的變化；指標(biāo)僅分解到責(zé)任部門，未能分解到具體每一回線路，不便于基層人員的運(yùn)行和維護(hù)管理工作。

為使供電可靠性指標(biāo)的分解更為合理，可靠性預(yù)控管理更具操作性，本文提出了一種新穎的配電網(wǎng)供電可靠性預(yù)控管理模型，該模型將根據(jù)配電網(wǎng)的可靠性預(yù)控管理措施來(lái)定量預(yù)測(cè)設(shè)備的可靠性參數(shù)，以及配網(wǎng)的可靠性指標(biāo)（停電時(shí)戶數(shù)），并依此將可靠性目標(biāo)值分解至各回線路。

1.供電可靠性預(yù)控管理模式分析

可靠性的預(yù)測(cè)通常是根據(jù)設(shè)備的可靠性基本參數(shù)并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)計(jì)算得到網(wǎng)絡(luò)的可靠性指標(biāo)[1]。供電可靠性的預(yù)控管理也是通過(guò)基本元件和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的管理來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體目標(biāo)的。具體來(lái)說(shuō)，就是在電力生產(chǎn)過(guò)程中采取可靠性干預(yù)措施，通過(guò)設(shè)備、技術(shù)、管理體制或規(guī)劃方案的改進(jìn)或完善，降低設(shè)備的故障率或預(yù)安排停電次數(shù)，縮短搶修或檢修作業(yè)時(shí)間，提高線路的轉(zhuǎn)供能力，并最終實(shí)現(xiàn)供電可靠率指標(biāo)的提高，達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)[2]。

如果要進(jìn)一步將預(yù)控措施由各片區(qū)電網(wǎng)細(xì)化到具體線路，還必須考慮線路設(shè)備的數(shù)量和質(zhì)量、供電和轉(zhuǎn)供電能力、地理環(huán)境（是否適合開(kāi)展不停電作業(yè)）、未來(lái)建設(shè)和改造規(guī)劃、負(fù)荷發(fā)展趨勢(shì)等差異，以使得預(yù)控管理措施更為合理。為此，單純的根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的比例分解的方式已不能滿足要求，必須結(jié)合可靠性定量分析的方法，研究每一回線路的可靠性提升空間，并為每一回線路“量身定做”相應(yīng)的預(yù)控方案。

為獲得 1 套較合理的預(yù)控方案，我們先大致分析一下各項(xiàng)影響因素的作用。

（1）設(shè)備因素。設(shè)備本身的質(zhì)量和設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)水平與設(shè)備的故障率密切相關(guān)。

（2）技術(shù)因素。提高供電可靠性最明顯的技術(shù)措施是不停電作業(yè)技術(shù)和轉(zhuǎn)供電技術(shù)，前者包括帶電作業(yè)、移動(dòng)發(fā)電技術(shù)等，可顯著地降低設(shè)備的預(yù)安排停電次數(shù)；后者則包括開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)供和合環(huán)轉(zhuǎn)供，可大幅降低每次停電的時(shí)間，甚至不停電。

（3）管理因素。影響供電可靠性水平的主要管理措施包括：綜合停電管理；作業(yè)規(guī)范化管理；人員業(yè)務(wù)素質(zhì)培訓(xùn)。綜合停電的優(yōu)化管理可以有效地降低重復(fù)停電率；作業(yè)規(guī)范化管理則可提高工作效率，縮短搶修和檢修的作業(yè)時(shí)間；人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)同樣關(guān)系著工作的效率，同時(shí)也能降低人因事故的發(fā)生率。

（4）規(guī)劃因素。規(guī)劃措施則通過(guò)改善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)供電可靠性水平的提高。

2.預(yù)控模型的建立

假設(shè)預(yù)控規(guī)劃期為k年，建立預(yù)控模型如下。

2.1設(shè)備預(yù)控

根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備現(xiàn)狀和設(shè)備更新計(jì)劃，結(jié)合對(duì)比目標(biāo)地區(qū)的設(shè)備運(yùn)行情況，選定設(shè)備在規(guī)劃末年度的預(yù)控目標(biāo)為設(shè)備故障率降低 a1%，若當(dāng)前設(shè)備的故障率為λ（0），即規(guī)劃末年度的設(shè)備故障率為：

λ（k）=λ（0）×（1-α1%） （1）

考慮設(shè)備更新?lián)Q代和維護(hù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)近似均勻分布，則第i（i=1，2，…，k）個(gè)規(guī)劃年度的設(shè)備故障率預(yù)控值為：

λ=λ+×i （2）

2.2技術(shù)預(yù)控

根據(jù)歷史統(tǒng)計(jì)，得出當(dāng)前配電網(wǎng)規(guī)模（Nl回線路）下，年停電作業(yè)項(xiàng)目數(shù)為 Nt，預(yù)控目標(biāo)為第 k 個(gè)規(guī)劃年度可實(shí)現(xiàn)其中的 Nd項(xiàng)作業(yè)可改進(jìn)為不停電作業(yè)項(xiàng)目，則第i（i=1，2，…，k）個(gè)規(guī)劃年度線路的年平均預(yù)安排停電率為：

λp=[N-（N-N）×i]/L （3）

式中，λP（i）的單位為次/km·年；L為線路總長(zhǎng)，單位為km。

轉(zhuǎn)供技術(shù)的提高，以轉(zhuǎn)供完成率為預(yù)控值。定義轉(zhuǎn)供完成率為：

α=×100% （4）

式中：A———實(shí)施轉(zhuǎn)供的作業(yè)次數(shù)；

B———具備轉(zhuǎn)供條件的作業(yè)次數(shù)。

若某項(xiàng)作業(yè)采用轉(zhuǎn)供操作時(shí)停電時(shí)戶數(shù)為m1，不進(jìn)行轉(zhuǎn)供操作時(shí)停電時(shí)戶數(shù)為m2，平均轉(zhuǎn)供完成率為α，則該項(xiàng)作業(yè)的平均停電時(shí)戶數(shù)為αm1+（1-α）m2。

若當(dāng)前的轉(zhuǎn)供完成率為 α0，規(guī)劃末年度的轉(zhuǎn)供完成率目標(biāo)值為 αk，則第i（i=1，2，…，k）個(gè)規(guī)劃年度的轉(zhuǎn)供完成率為：

α=α0+×i （5）

2.3管理預(yù)控

綜合停電的預(yù)控選取線路重復(fù)停電率為預(yù)控值。若當(dāng)前的線路重復(fù)停電率為β0，規(guī)劃末年度的轉(zhuǎn)供完成率目標(biāo)值為βk，則第i（i=1，2，…，k）個(gè)規(guī)劃年度的線路重復(fù)停電率為

β=β+×i （6）

考慮到線路重復(fù)停電的關(guān)鍵因素是線路的檢修停電，可粗略根據(jù)預(yù)安排停電率和各線路的長(zhǎng)度，估算可能發(fā)生重復(fù)停電的線路數(shù)量，并由此預(yù)估預(yù)安排停電率的最大允許值。人因預(yù)控管理的成效主要體現(xiàn)在平均作業(yè)時(shí)間上，包括檢修時(shí)間、故障查找和故障修復(fù)時(shí)間等。

2.4規(guī)劃預(yù)控

規(guī)劃預(yù)控的目標(biāo)值包括線路聯(lián)絡(luò)率 γ、轉(zhuǎn)供能力 T、主干線長(zhǎng)度 L、線路負(fù)載率 σ。其中，第 i 回線路的轉(zhuǎn)供能力 Ti定義為：

T=×100% （7）

Cj是第j條線路段作業(yè)（或故障）時(shí)，非作業(yè)（或故障）段的可轉(zhuǎn)供容量；Aj是第j條線路段作業(yè)（或故障）時(shí)，非作業(yè)（或故障）段的總?cè)萘浚籗d為所有的線路段集合；Nt是線路的分段數(shù)。

若當(dāng)前的統(tǒng)計(jì)平均值分別為 γ（0）、T（0）、L（0）、σ（0），規(guī)劃末年度的目標(biāo)值分別為 γ（k）、T（k）、L（k）、σ（k），則第i（i=1，2，…，k）個(gè)規(guī)劃年度的目標(biāo)值分別為：

γ=γ+×i，T=T+×i

L=L+×i，σ=σ+×i （8）

3.線路預(yù)控目標(biāo)值分解

以一簡(jiǎn)單配電網(wǎng)為例，說(shuō)明線路預(yù)控目標(biāo)值的分解過(guò)程。該配網(wǎng)原有4回單輻射的饋線，F(xiàn)1和F2為兩分段，F(xiàn)3和 F4不分段，各線段的長(zhǎng)度如圖1所示。為簡(jiǎn)化分析，同時(shí)假設(shè)：各分支線均經(jīng)過(guò)分支開(kāi)關(guān)與主干線相連，分支線長(zhǎng)度為100m，每回分支線分別帶1個(gè)10kVA 的用戶，各線路的最大容量均為100kVA。各類設(shè)備當(dāng)前的可靠性統(tǒng)計(jì)參數(shù)如表1所示。

預(yù)控目標(biāo)為供電可靠率達(dá)到99.8%。參考國(guó)內(nèi)外同行的運(yùn)行可靠性經(jīng)驗(yàn)，制定預(yù)控措施的目標(biāo)如下：

（1）規(guī)劃措施：規(guī)劃年度要求實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)率50%，線路適當(dāng)分段，各線段長(zhǎng)度不超過(guò)2km。根據(jù)規(guī)劃要求，制定規(guī)劃建設(shè)方案為（如圖1虛線框所示）：F1與F2實(shí)現(xiàn)手拉手聯(lián)絡(luò)；F4加裝2個(gè)分段開(kāi)關(guān)。

（2）技術(shù)措施：綜合裝備、人員及現(xiàn)場(chǎng)情況，其中20%的停電作業(yè)項(xiàng)目改為帶電作業(yè)項(xiàng)目；故障狀態(tài)下，轉(zhuǎn)供完成率達(dá)60%，檢修狀態(tài)下，轉(zhuǎn)供完成率達(dá)100%。

（3）設(shè)備措施：規(guī)劃年度設(shè)備的故障率降低10%。

（4）管理措施；制定各項(xiàng)作業(yè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，令故障搶修時(shí)間降低10%，檢修時(shí)間降低15%，并預(yù)計(jì)前者的完成率達(dá)到 80%，后者的完成率規(guī)定達(dá)到100%。根據(jù)上述要求，計(jì)算得到規(guī)劃年度的設(shè)備可靠性參數(shù)預(yù)測(cè)值如表2所示。

規(guī)劃年度的配網(wǎng)供電可靠性目標(biāo)值為99.75%，根據(jù)表2完成以下的線路預(yù)控目標(biāo)值分解。步驟1：應(yīng)用計(jì)及轉(zhuǎn)供的模型等值法[3]來(lái)計(jì)算規(guī)劃年度各回線路的故障停電時(shí)戶數(shù)和檢修停電時(shí)戶數(shù)指標(biāo)，結(jié)果如表3所示。

步驟2：計(jì)算停電時(shí)戶數(shù)的目標(biāo)值為（1-0.998）×8760×28=490.56

步驟3：預(yù)控目標(biāo)值預(yù)留5%的裕度作為緊急備用，則可供分配的目標(biāo)值為：490.56×0.95=466.032

步驟4：除了重要的建設(shè)和改造工程外，其余預(yù)安排作業(yè)和故障均近似為均勻分布。因此，先分配規(guī)劃年度的重要改造建設(shè)工程（2 項(xiàng)）所需的停電時(shí)戶數(shù)，剩余的預(yù)控值再按表2中各線路的停電時(shí)戶數(shù)預(yù)測(cè)值的比例進(jìn)行分配。

其中，第1項(xiàng)工程需F1與F2的II段線路的7個(gè)用戶停電8h，第 2項(xiàng)工程需饋線4全線9個(gè)用戶停電6h，兩項(xiàng)工程分別需要停電時(shí)戶數(shù)指標(biāo) 56h·戶和54 h·戶。尚余 466.032-（56+54）=356.032h·戶，按表2的比例分配到各回線路，得到各線路的預(yù)控目標(biāo)值如表4所示。

計(jì)算中發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的停電時(shí)戶數(shù)預(yù)測(cè)值（467.07）稍大于系統(tǒng)可分配的停電時(shí)戶數(shù)預(yù)控值（466.032），為保守起見(jiàn)，可適當(dāng)加強(qiáng)預(yù)控措施的力度，如將線路的預(yù)安排停電率控制在0.45次/km·a，得到的系統(tǒng)停電時(shí)戶數(shù)預(yù)測(cè)值為458.03h·戶/a。根據(jù)新的預(yù)測(cè)結(jié)果可適當(dāng)調(diào)整線路停電時(shí)戶數(shù)的預(yù)控值。

4.結(jié)語(yǔ)

本文提出了一種新穎的配電線路可靠性預(yù)控管理方法，通過(guò)設(shè)備、技術(shù)、管理和規(guī)劃等預(yù)控措施預(yù)測(cè)設(shè)備可靠性基礎(chǔ)參數(shù)的變化趨勢(shì)，定量評(píng)估配電線路的可靠性指標(biāo)，并根據(jù)線路的可靠性指標(biāo)預(yù)測(cè)值進(jìn)行可靠性預(yù)控目標(biāo)值的分解。通過(guò)簡(jiǎn)單算例闡述了模型的建立與指標(biāo)分解的過(guò)程。所提的模型與方法可以彌補(bǔ)目前配電網(wǎng)可靠性預(yù)控管理中的目標(biāo)值分解方式過(guò)于粗糙和不能按線路分解的不足，為實(shí)際工程的預(yù)控管理提供了一種實(shí)用的手段。

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