供電可靠性指標自動化計算與應用研究

陳 雪，羅毅初，葉琳浩，魏長春

（1.廣東電網有限責任公司佛山供電局，佛山528000；2.廣州穗華能源科技有限公司，廣州510530）

供電可靠性指標自動化計算與應用研究

陳 雪1，羅毅初1，葉琳浩1，魏長春2

（1.廣東電網有限責任公司佛山供電局，佛山528000；2.廣州穗華能源科技有限公司，廣州510530）

供電可靠性統計往往需人工填報停電運行數據，數據的及時性、準確性受人為因素影響大，且統計滯后時間長，供電可靠性未能密切指導配電網的生產運行。基于計量自動化系統提供中壓用戶停電信息，研究了自動提取用戶停電時間、統計計算流程簡化、人工干預少的供電可靠性統計，其指標數據能及時反映電力系統對用戶的供電能力。從考核、分析和技術層面分析了供電可靠性理論在供電企業的應用現狀，通過案例對比了供電可靠性技術應用的典型方式。

供電可靠性；自動化計算；統計指標

引言

可靠性是指部件、元件、產品或系統在規定的環境下、規定的時間內、規定條件下無故障地完成其規定功能的概率度。供電可靠性是指供電系統持續供電的能力，其反映的是電力工業對國民經濟電能需求的滿足程度，已經成為衡量一個國家經濟發達程度的標準之一[1]。我國開展研究供電可靠性在電力系統中應用，在可靠性理論和技術研究取得了許多重要成果。據2008年統計，我國上海等很多城市地區供電可靠率達到了3個9（即99.9%）以上，用戶年平均停電時間小于3.5h；重要城市中心地區達到了4個9（即99.99%）以上，用戶年平均停電時間小于53min[2]。可見，供電可靠性相關理論和技術在電力企業生產管理過程中的重要作用，供電企業越來越重視供電可靠性指導生產運行[3]。目前，供電可靠性的研究和應用大部分都是基于供電企業所積累的歷史數據，主要滿足指標考核要求[4]，沒有充分利用歷史數據所包含的信息來促進電力生產管理的改善，缺乏對指標的有力監控，不能實時的反映指標變動和管理實施的效果，沒有發揮可靠性及時指導電力生產的重要作用。

1 供電可靠性理論的應用情況

目前國內外各地區和各城市之間的可靠性管理水平有較大差距，而且絕大部分供電企業主要集中在考核層面與分析層面。按照應用可靠性理論的程度不同，將其分為考核層面、分析層面和技術應用層面。

1.1 考核層面應用

為了分析對用戶持續供電的能力和配電系統中各種設備的特性和功能，以及設備對系統供電能力的影響等，對配電系統的供電可靠性需要建立一套比較完善的指標體系。我國現行的考核體系是以2003年發布的《供電系統用戶供電可靠性評價規程》為國家標準的[5]。供電企業則根據該規程的要求，利用國家統一要求實施的供電可靠性綜合信息管理系統輸出可靠性統計報表并進行初步比較分析，上級單位則主要依據該指標進行考核評價。

評估配電網供電可靠性的指標包括電力用戶點指標和配電網系統指標，主要有用戶平均停電持續時間指標（CAIDI）、用戶平均停電頻率指標 （CAIFI）、系統平均停電頻率指標（SAIFI）、系統平均停電持續時間指標SAIDI、系統平均供電可用率指標（ASAI）。從負荷側統計有如下統計計算公式。其中s表示統計對象集合，λs表示負荷點的平均停運率，Us表示負荷點的年平均停運時間，rs表示負荷點的平均停運持續時間。λi為元件的故障率，ri為元件的平均故障修復時間。

結合負荷點的用戶數Ni，整個配電系統的供電可靠性指標可由上述各負荷點的可靠性指標求得。而設備可靠性方面的指標（如故障率等）主要是通過直接的統計匯總獲取，其反映的是設備自身的可靠性，是可靠性評估計算的基礎數據。

通過對系統的停電數據的統計計算來求取供電可靠性指標，通過統計匯總獲得供電設備的可靠性指標，目的是為了滿足對系統的可靠性水平的評估考核，對于可靠性理論的應用也只停留在考核需要的層面。

1.2 分析層面應用

一般在供電企業按照要求，在積累了足夠的可靠性相關資料后就會采取對信息的分析整理，嘗試著得出一些結論[6]。通常供電企業對所管轄的電網進行可靠性評估分析時，會從以下幾個方面得出關于管轄電網的可靠性現狀的認識：①網絡結構方面，如網絡的結構型式是否合理；②設備方面，如設設備老化程度及更新情況；③運行維護和管理方面，如計劃停電安排的合理性；④環境方面，如地理條件；⑤負荷及上、下級網絡方面，如負荷高低及分布情況等。

通過對歷史運行數據的以及可靠性數據的分析認清系統現狀，找出系統的薄弱點。運用可靠性相關理論對可靠性指標信息進行發掘，盡量改善或避開限制供電可靠性指標提高的因素，從而促進電力生產企業提高電力生產管理水平。

1.3 技術層面高級應用

供電可靠性理論的應用在電力生產管理中的特殊作用要求其不僅要具有反映客觀情況的能力，更要能夠在實際的情況中起到輔助決策的作用。其技術應用主要有以下方面：①運用可靠性理論對配電系統（包括網絡結構、設計、安裝和運行管理）進行可靠性分析、評價；②進行預想故障分析等；③給出提高可靠性的措施；④進行故障分析；⑤開展可靠性指標預測；⑥確定最佳（合理）的檢修方式和更換周期；⑦進行運行方式的可靠性定量評價；⑧目標管理等。

國內大部分供電企業集中在考核層面和分析層面開展可靠性統計與管理工作，但從技術應用層面看，可靠性理論的技術應用對提高供電企業生產技術和與管理水平，具有更深層次的作用，因為可靠性的基礎數據越真實、自動化程度越高，促進作用就越大。

2 供電可靠性指標自動化計算與實現

為實現可靠性基礎數據的自動提取、指標的實時自動計算，并基于自動化計算結果對指標進行展示與預測，結合目前國內供電企業信息系統建設現狀，給出可行的系統技術方案。

可靠性的自動化統計最關心的停電時間數據，在現有的計量自動化系統中能夠獲取，這為可靠性的自動化計算提供了技術可能。GIS系統能夠提供配網的饋線與配變基礎數據，可作為可靠性統計的中壓用戶的基礎數據。而生產MIS系統則可作為可靠性高級應用功能（如停電計劃優化）提供數據來源[7]。通過接口程序抽取分散于各系統的數據源，接口程序直接面對數據庫，只需要在現有系統上增加讀數據和發送數據功能。系統的網絡拓撲如圖1所示。

圖1 系統網絡拓撲

在可靠性基礎數據的自動提取、可靠性指標的自動化計算基礎上，再開展可靠性指標的動態預控管理，實現指標的動態評估等高級應用功能。設計的系統特點有：①在線自動化提取可靠性指標計算的相關數據。突破了目前可靠性統計數據人工錄入、統計周期長的事后月度統計模式，保證了數據的及時性和準確性。②采用數據抽取技術[8]，通過接口程序自動從相關系統中獲取可靠性自動化計算所需的數據。③系統設計引入模塊概念，該自動化計算模塊在功能上具有獨立性。即使沒有達到可靠性技術應用的更高層面，對可靠性基礎數據的自動提取及對可靠性指標的實時計算，仍具有重要的實際應用價值。

3 結論

對可靠性理論在供電企業中的應用進行分析，并對可靠性技術應用水平較高的典型系統進行了剖析，提出了基于配電變壓器監測終端的計量自動化系統的供電可靠性指標自動化計算與應用系統，保證獲取停電運行數據的準確性、及時性和完整性，及時客觀反映實際線路和用戶的運行狀況，統計結果減少人工干預，實現了供電可靠性基礎數據自動提取、指標自動化計算和指標展示的管理功能。該技術方案基于Web方式在廣東某供電局進行了系統建設和試運行。

系統基于自動化計算數據以全新的模式實現可靠性指標的及時展示管理，是一種基于自動化計算指標的動態管理，還可進一步實現動態可靠性預測評估，極大降低手工錄入實際停電時間的滯后性和工作量，及時反映電力系統對用戶的供電能力、供電企業對用戶電能需求的滿足程度，對于提高供電企業的可靠性技術管理水平具有重要意義。

科技項目：廣東電網有限責任公司科技項目（GDKJ00000043）。

[1]國家電網公司組編.供電可靠性管理實用技術[M].中國電力出版社，2008.

[2]2008年電力安全監管報告和電力可靠性指標發布會在京召開[J].中國電力，2009（06）.

[3]酈 敏，高 山，錢朝陽，何云良，楊長英.電力可靠性預控管理系統的開發與應用[J].中國電力，2004（11）.

[4]周小波，宗 明.高速發展中的配電網管理實踐[J].供用電，2007（02）.

[5]《供電系統用戶供電可靠性評價規程》.《中華人民共和國電力行業標準》（DL/T836－2003），中華人民共和國國家經濟貿易委員會發布.

[6]劉松喜，劉金長，王永開.供電可靠性管理信息系統（網絡版）在配電GIS中的應用研究，2006（03）.

[7]張 斌，王俏文.生產管理信息系統的設計思想和技術策略[J].電力系統自動化，2000（14）.

[8]趙雙瑞.通用ETL工具的研究與開發[D].西安理工大學，2007.

[9]孫元章，劉海濤，程 林，王 鵬.運行可靠性在線短期評估方案[J].電力系統自動化，2008（03）.

TM732

A

2095-2066（2016）24-0099-02

2016-8-3

陳 雪（1989-），女，吉林長春人，工程師，工學學士，主要從事電網規劃相關工作。

羅毅初（1979-），男，廣東佛山人，高級工程師，工程碩士，主要從事電網規劃與電力系統分析工作。

葉琳浩（1983-），男，廣東廣州人，工程師，工學碩士，主要從事電網規劃與電力系統分析工作。

魏長春（1983-），男，江西奉新人，工程師，工學學士，主要從事電力設備監測與控制研究工作。