論供電系統配電線路預控管理措施

【摘 要】針對目前配電網可靠性預控管理中存在的目標值分解方式過于粗糙和不能按線路分解的問題，提出了一種新穎的配電線路可靠性預控管理方法，通過設備、技術、管理和規劃等預控措施預測設備可靠性基礎參數的變化趨勢，定量評估配電線路的可靠性指標，并根據線路的可靠性指標預測值進行可靠性預控目標值的分解。通過簡單算例闡述了模型的建立與指標分解的過程。

【關鍵詞】配電網；可靠性；預控管理；停電時戶數

0.引言

配電網可靠性研究的內容從以往的事后統計和規劃性預測進一步拓展到生產全過程的監控和管理中。如何有效地在電力生產過程中實現預控管理則成為供電部門當前的緊要任務之一。

大多數供電局通常根據上級部門（省級電網公司）下達的可靠性考核指標（供電可靠率或用戶年平均停電時間）以及歷年的運行經驗，按一定的比例將指標分解到各個責任部門。這種指標分解方法的不足之處有：分解的依據比較粗糙，難以考慮由于技術進步、管理完善甚至區域本身的地理差異而導致的責任量的變化；指標僅分解到責任部門，未能分解到具體每一回線路，不便于基層人員的運行和維護管理工作。

為使供電可靠性指標的分解更為合理，可靠性預控管理更具操作性，本文提出了一種新穎的配電網供電可靠性預控管理模型，該模型將根據配電網的可靠性預控管理措施來定量預測設備的可靠性參數，以及配網的可靠性指標（停電時戶數），并依此將可靠性目標值分解至各回線路。

1.供電可靠性預控管理模式分析

可靠性的預測通常是根據設備的可靠性基本參數并結合網絡的拓撲結構來計算得到網絡的可靠性指標[1]。供電可靠性的預控管理也是通過基本元件和網絡拓撲結構的管理來實現系統整體目標的。具體來說，就是在電力生產過程中采取可靠性干預措施，通過設備、技術、管理體制或規劃方案的改進或完善，降低設備的故障率或預安排停電次數，縮短搶修或檢修作業時間，提高線路的轉供能力，并最終實現供電可靠率指標的提高，達到預定的目標[2]。

如果要進一步將預控措施由各片區電網細化到具體線路，還必須考慮線路設備的數量和質量、供電和轉供電能力、地理環境（是否適合開展不停電作業）、未來建設和改造規劃、負荷發展趨勢等差異，以使得預控管理措施更為合理。為此，單純的根據以往的經驗進行簡單的比例分解的方式已不能滿足要求，必須結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”相應的預控方案。

為獲得 1 套較合理的預控方案，我們先大致分析一下各項影響因素的作用。

（1）設備因素。設備本身的質量和設備的運行維護水平與設備的故障率密切相關。

（2）技術因素。提高供電可靠性最明顯的技術措施是不停電作業技術和轉供電技術，前者包括帶電作業、移動發電技術等，可顯著地降低設備的預安排停電次數；后者則包括開環轉供和合環轉供，可大幅降低每次停電的時間，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；作業規范化管理；人員業務素質培訓。綜合停電的優化管理可以有效地降低重復停電率；作業規范化管理則可提高工作效率，縮短搶修和檢修的作業時間；人員的業務素質同樣關系著工作的效率，同時也能降低人因事故的發生率。

（4）規劃因素。規劃措施則通過改善網架結構來實現供電可靠性水平的提高。

2.預控模型的建立

假設預控規劃期為k年，建立預控模型如下。

2.1設備預控

根據現有設備現狀和設備更新計劃，結合對比目標地區的設備運行情況，選定設備在規劃末年度的預控目標為設備故障率降低 a1%，若當前設備的故障率為λ（0），即規劃末年度的設備故障率為：

λ（k）=λ（0）×（1-α1%） （1）

考慮設備更新換代和維護技術發展趨勢近似均勻分布，則第i（i=1，2，…，k）個規劃年度的設備故障率預控值為：

λ=λ+×i （2）

2.2技術預控

根據歷史統計，得出當前配電網規模（Nl回線路）下，年停電作業項目數為 Nt，預控目標為第 k 個規劃年度可實現其中的 Nd項作業可改進為不停電作業項目，則第i（i=1，2，…，k）個規劃年度線路的年平均預安排停電率為：

λp=[N-（N-N）×i]/L （3）

式中，λP（i）的單位為次/km·年；L為線路總長，單位為km。

轉供技術的提高，以轉供完成率為預控值。定義轉供完成率為：

α=×100% （4）

式中：A———實施轉供的作業次數；

B———具備轉供條件的作業次數。

若某項作業采用轉供操作時停電時戶數為m1，不進行轉供操作時停電時戶數為m2，平均轉供完成率為α，則該項作業的平均停電時戶數為αm1+（1-α）m2。

若當前的轉供完成率為 α0，規劃末年度的轉供完成率目標值為 αk，則第i（i=1，2，…，k）個規劃年度的轉供完成率為：

α=α0+×i （5）

2.3管理預控

綜合停電的預控選取線路重復停電率為預控值。若當前的線路重復停電率為β0，規劃末年度的轉供完成率目標值為βk，則第i（i=1，2，…，k）個規劃年度的線路重復停電率為

β=β+×i （6）

考慮到線路重復停電的關鍵因素是線路的檢修停電，可粗略根據預安排停電率和各線路的長度，估算可能發生重復停電的線路數量，并由此預估預安排停電率的最大允許值。人因預控管理的成效主要體現在平均作業時間上，包括檢修時間、故障查找和故障修復時間等。

2.4規劃預控

規劃預控的目標值包括線路聯絡率 γ、轉供能力 T、主干線長度 L、線路負載率 σ。其中，第 i 回線路的轉供能力 Ti定義為：

T=×100% （7）

Cj是第j條線路段作業（或故障）時，非作業（或故障）段的可轉供容量；Aj是第j條線路段作業（或故障）時，非作業（或故障）段的總容量；Sd為所有的線路段集合；Nt是線路的分段數。

若當前的統計平均值分別為 γ（0）、T（0）、L（0）、σ（0），規劃末年度的目標值分別為 γ（k）、T（k）、L（k）、σ（k），則第i（i=1，2，…，k）個規劃年度的目標值分別為：

γ=γ+×i，T=T+×i

L=L+×i，σ=σ+×i （8）

3.線路預控目標值分解

以一簡單配電網為例，說明線路預控目標值的分解過程。該配網原有4回單輻射的饋線，F1和F2為兩分段，F3和 F4不分段，各線段的長度如圖1所示。為簡化分析，同時假設：各分支線均經過分支開關與主干線相連，分支線長度為100m，每回分支線分別帶1個10kVA 的用戶，各線路的最大容量均為100kVA。各類設備當前的可靠性統計參數如表1所示。

預控目標為供電可靠率達到99.8%。參考國內外同行的運行可靠性經驗，制定預控措施的目標如下：

（1）規劃措施：規劃年度要求實現聯絡率50%，線路適當分段，各線段長度不超過2km。根據規劃要求，制定規劃建設方案為（如圖1虛線框所示）：F1與F2實現手拉手聯絡；F4加裝2個分段開關。

（2）技術措施：綜合裝備、人員及現場情況，其中20%的停電作業項目改為帶電作業項目；故障狀態下，轉供完成率達60%，檢修狀態下，轉供完成率達100%。

（3）設備措施：規劃年度設備的故障率降低10%。

（4）管理措施；制定各項作業時間標準，令故障搶修時間降低10%，檢修時間降低15%，并預計前者的完成率達到 80%，后者的完成率規定達到100%。根據上述要求，計算得到規劃年度的設備可靠性參數預測值如表2所示。

規劃年度的配網供電可靠性目標值為99.75%，根據表2完成以下的線路預控目標值分解。步驟1：應用計及轉供的模型等值法[3]來計算規劃年度各回線路的故障停電時戶數和檢修停電時戶數指標，結果如表3所示。

步驟2：計算停電時戶數的目標值為（1-0.998）×8760×28=490.56

步驟3：預控目標值預留5%的裕度作為緊急備用，則可供分配的目標值為：490.56×0.95=466.032

步驟4：除了重要的建設和改造工程外，其余預安排作業和故障均近似為均勻分布。因此，先分配規劃年度的重要改造建設工程（2 項）所需的停電時戶數，剩余的預控值再按表2中各線路的停電時戶數預測值的比例進行分配。

其中，第1項工程需F1與F2的II段線路的7個用戶停電8h，第 2項工程需饋線4全線9個用戶停電6h，兩項工程分別需要停電時戶數指標 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，得到各線路的預控目標值如表4所示。

計算中發現，系統的停電時戶數預測值（467.07）稍大于系統可分配的停電時戶數預控值（466.032），為保守起見，可適當加強預控措施的力度，如將線路的預安排停電率控制在0.45次/km·a，得到的系統停電時戶數預測值為458.03h·戶/a。根據新的預測結果可適當調整線路停電時戶數的預控值。

4.結語

本文提出了一種新穎的配電線路可靠性預控管理方法，通過設備、技術、管理和規劃等預控措施預測設備可靠性基礎參數的變化趨勢，定量評估配電線路的可靠性指標，并根據線路的可靠性指標預測值進行可靠性預控目標值的分解。通過簡單算例闡述了模型的建立與指標分解的過程。所提的模型與方法可以彌補目前配電網可靠性預控管理中的目標值分解方式過于粗糙和不能按線路分解的不足，為實際工程的預控管理提供了一種實用的手段。

【參考文獻】

[1]李文沅.電力系統風險評估：模型、方法和應用[M].北京：科學出版社，2006.

[2]鐘志東，陳碧云，梁小冰.加強城市電網供電可靠性管理的探討[J].廣西電業，2008（96）：58-59.

[3]管霖，劉莎，石東.大規模配電網可靠性指標的近似估測算法[J].中國電機工程學報，2006，26（10）：92-98.