無功電壓管理與配網建設改造的多維融合

無功電壓管理與配網建設改造的多維融合

南京易司拓電力科技股份有限公司 羅定志

文中基于無功電壓管理“高指標、高投訴”，配網建設改造“穩增長、惠民生”的概況分析了二者融合的必要性，然后提出了專業管理、業務管理、信息支撐等無功電壓管理和配網建設改造的融合方向，介紹了無功電壓管理與配網建設改造融合支撐平臺建設的技術路線、數據來源及實際應用效果。

無功電壓管理；配網建設改造；融合；支撐平臺

1 概述

1.1 無功電壓管理概況

1.1.1 現狀

電壓質量（電壓合格率）是衡量電網能效、供電企業同業對標與績效考核的重要指標，也是供電企業社會承諾的首要指標，直接反映了電網網絡結構、運行管理和供電服務的水平。

隨著我國經濟社會的發展和人民生活水平的提升，特別是國家農業現代化、家電下鄉和新農村建設、新型城鎮化建設、智慧城市建設等項目的推進，電網負荷及其波動性越來越大，對電壓質量的穩定性提出了更高要求；受電網改造覆蓋面與改造水平、網架結構與裝備水平、調壓與補償能力、運行與監控能力等因素影響，電壓質量問題日趨突出，用戶電壓質量問題投訴不斷增多，甚至嚴重影響到農村經濟發展和居民日常生活。電壓質量治理已經與節能減排、治理霧霾、發展清潔能源、提升電網能效等同等成為每年兩會的熱點話題，成為國家和政府、社會和百姓、供電企業和電力用戶同時關注的焦點，更是成為服務三民活動、推動三農建設、踐行群眾路線、保障人民生活的一項政治任務和民生工程。

中央“一號文件”已經連續13年鎖定“三農”問題，“2016年一號文件”在第四部分“推動城鄉協調發展，提高新農村建設水平”中指出：要加快實施農村電網改造升級工程，開展農村“低電壓”綜合治理。

1.1.2 存在問題

目前各級供電企業生產系統的技術管理或綜合管理部門設置無功電壓專責崗位，根據能源局《供電監管辦法》要求，進行電壓監測點的設置、數據采集和統計、合格率上報和發布。受同業對標和社會承諾等影響，監測點設置數量少、且主要設置在合格率較高地方，因此造成目前“高指標、高投訴”的現象，這些電壓監測數據也無法支撐到“低電壓”治理與投訴處理。

1.2 配網建設改造概況

1.2.1 現狀

配電網作為聯系終端用戶與發、輸電系統的紐帶，是保證用戶安全可靠用電的重要環節。近幾年隨著經濟的快速發展，用戶對安全可靠供電的要求也越來越高，配電網存在的問題及薄弱環節日益顯現，嚴重制約了地方經濟的發展。為此，各級政府加大了對配電網建設改造的投資力度；供電企業管理、發展以及建設的重點也逐步從輸變電轉變為配電，電網投資也逐步向配電領域轉移；配電網的管理、建設與改造也朝著精益化、專業化、多元化、智能化等方向發展。

2015年7月31日，國家能源局制定下發了《配電網建設改造行動計劃（2015-2020年）》，計劃將用五年左右時間，投入至少2萬億元，加大建設改造力度，全面加快現代配電網建設，“穩增長、惠民生”。計劃要求到2020年，鄉村及偏遠地區全面解決電網薄弱問題，基本消除長期“低電壓”，有效緩解春節、農忙等季節性負荷突增引起的供電問題。要求通過配電網建設和改造，綜合電壓合格率達到表1所示指標

1.2.2 主要問題

為保障經濟社會發展，支撐小康社會全面建成，配電網的發展出現契機，但配電網規模龐大、自動化系統數據分散、監測點數量多、集成難度大，配電網建設改造也同時面臨著許多挑戰。具體如下：

(1)配電網的問題到底在哪？如何根據生產、運行和管理需要，確定配電網建設改造的科學評價指標，以有效、準確、及時地發現配電網問題，替代前期僅以《配電網建設改造技術原則》為依據的評價方法？

(2)針對大量的建設改造工程、有限的投資，如何反映各指標對配電網問題的影響程度和權重？如何進行合理的歸類和排序，確定建設改造的迫切度等級、投資優先級等投資策略，替代前期的人為判斷？

菌株：傷寒沙門菌GIFU 10007(野生株，WT)，rpoE缺陷株(ΔrpoE)， rpoS缺陷株(ΔrpoS)，RNase E缺陷株(Δrne)，RNase III缺陷株(Δrnc)由本實驗室保存，缺陷株使用自殺質粒法制備.asrC啟動子缺陷株(ΔPasrC)，WT+pBAD(WT含pBAD/gIII)，WT+pBAD-asrC(WT含pBAD-asrC)由本實驗室制備[18].

表1 配電網建設改造目標

(3)如何為建設改造方案提供完整的數據支撐，提升方案的科學性、系統性、經濟性和適應性？如何通過輔助決策、方案優選來提升資金的使用效率，替代前期的“經驗”決策？

(4)如何對大量的配電網建設改造項目進行閉環管理，確保一個個零碎、細小的配電網投資按質按時完成？如何開展配電網投資的綜合評價、產出效益評估？

1.3 無功電壓管理與配網建設改造融合的必要性

面臨“高指標、高投訴”的壓力，無功電壓專業必須尋求指標全面提升、降低投訴率的途徑，必須由前期的考核監管兼顧到全面電壓水平的評估、指標和投訴問題的發現、問題成因的分析與切實的改造提升，這些都是配網建設改造的主要內容；面臨“穩增長、惠民生”的壓力，配網管理專業也必須尋求類似電壓合格率、可靠性等相關指標，以及基于這些指標的評價體系，實現配網全面水平的評價，進而科學、系統、適應性地發現、分析與解決問題。

2 無功電壓管理與配網建設改造融合的必然性

2.1 行業政策的要求

《配電網建設改造行動計劃（2015-2020年）》已經投入大量資金進行現代配電網的建設與改造，并提出了基本消除長期“低電壓”、電壓合格率的目標值等目標；中央“2016年一號文件”也提出要加快實施農村電網改造升級工程、開展農村“低電壓”綜合治理。所以行業政策層面已經將無功電壓管理與配網建設改造相互融合。

2.2 供電企業生產與管理的要求

2.2.1 國家電網公司現狀

國家電網公司無功電壓管理專業在2016年度工作方向中就提出了“全面支撐‘低電壓’治理，發現與分析問題”的要求，已經啟動全部臺區首端“過電壓”、“低電壓”情況的成因分析工作，并將分析質量納入了年度考核。

國家電網公司配網管理專業也將配電網規劃建設、技術改造工作與“低電壓”治理工作進行了全面融合，于2015、2016年每年投入200多億元用于“低電壓”治理。2015年初發布了《配網“低電壓”治理技術原則》，要求全面提高治理項目的質量，確保治理完成后三年內無同類型問題發生；要求按照“先管理、后工程”、“一臺區、一方案”的要求，綜合管理、基建、技改、大修等多種手段，科學制定治理方案。根據該原則，技術層面需要對智能配電網大數據進行完整準確收集、挖掘分析、輔助決策，需要系統平臺與現場設備有機互動，需要實現問題發現、定位、分析、治理全過程的集成解決方案；管理層面需要實現配電網建設改造與優化治理的系統性、科學性、有效性、適應性，需要實現“低電壓”問題、建設改造項目的閉環管理。

2.2.2 南方電網公司現狀

早在2014年，南方電網公司無功電壓專業就發布了《電壓合格率提升工作方案》，包含了三年臺區改造計劃，計劃用3年時間完成3.9萬臺“低電壓”臺區的改造。2015年年底，南方電網公司更是將無功電壓專業管理職能轉入配網管理處，實現了無功電壓與配網專業管理的徹底融合。

3 無功電壓管理與配網建設改造的多維融合

在中國進入新常態的形勢下，供電企業的管理也步入新常態。為徹底釋放“高指標、高投訴”、“穩增長、惠民生”的壓力，根據行業政策方向，國家電網公司、南方電網公司均在專業管理、業務管理、信息支撐等方面實現了無功電壓管理、配網建設改造的多維深度融合。

3.1 專業管理融合

根據南方電網公司總部及廣東、廣西等省區電網公司的專業職能調整情況，無功電壓管理專業職能已經納入配網部門，甚至將無功電壓專責與配網專責落實到一個人；國家電網公司也開始了兩個專業的聯合工作。專業管理融合不但有助于在配網規劃、設計、建設、運維、改造時兼顧兩個專業的需求，更有利于生產、運行和管理過程中兩個專業的協調一致。

3.2 業務管理融合

無功電壓管理與配網建設改造的專業管理融合也有效推動了專業內、專業間的業務融合。

3.2.1 無功電壓指標管理與“低電壓”治理的融合。

受長期以來同業對標的影響，無功電壓專業“重指標、輕管理和改造”觀念嚴重，導致指標管理與生產實際脫節，也是“高指標、高投訴”的根源所在。在專業管理融合以后，無功電壓專業的部分業務逐步滲透到監測能力提升、“低電壓”問題定位、“低電壓”原因分析、“低電壓”及投訴問題的解決等領域，實現無功電壓指標管理與“低電壓”治理的融合。

3.2.2 運維管控與建設改造的融合。

導致“低電壓”的原因很多，既有電壓無功控制系統及裝置控制策略設置不科學、配變分接頭運行檔位不合理、配變低壓三相負荷不平衡、低壓無功補償裝置運行異常等運維管控問題，也有變電站中低壓母線、中壓配電線路、配變臺區等節點供電能力、補償能力、調壓能力等問題。要切實消除“低電壓”，必須采用多種運維控制手段優先、配網建設改造相結合的策略。

3.2.3 基礎建設與技術改造的融合。

根據“低電壓”治理、配網建設改造的科學性、系統性、經濟性和適應性要求，必須實現治理和建設改造策略、投資策略的優選。在綜合分析“低電壓”產生原因后,必須按照輕重緩急，實現合電網規劃、基礎建設與農網改造升級、技改大修、節能改造等工程的融合。

3.2.4 電壓合格率與可靠性、線損率的融合。

安全可靠的電力供應和優質高效的供電服務是現代配電網建設改造的總體目標。在“低電壓”綜合治理、配電網建設改造提升電壓合格率的同時，必須全面兼顧供電可靠性、線損率等指標，并建立配電網評價的綜合指標體系。

3.2.5 電壓質量與綜合電能質量指標的融合。

電壓質量是配電網電能質量的基礎指標之一。隨著國家精準扶貧的逐步推行，新能源接入容量及其對配電網電能質量的影響越來越大；隨著農業現代化建設、新農村建設、新型城鎮化建設的逐步推行，電動汽車數量越來越多，配電網沖擊負荷、敏感負荷也越來越多，所以需要實現電壓質量與綜合電能質量指標的融合，尤其是與諧波、波動、暫降等指標的融合，綜合體現在配電網建設與改造方案中。

圖1 無功電壓管理與配網建設改造融合支撐平臺技術路線

3.3 信息支撐融合

信息支撐融合是專業管理融合、業務管理融合的基礎和前提條件。

要實現無功電壓質量的全面體現，必須夯實監測能力，實現現有電壓監測儀數據與主網各電壓等級母線電壓數據、10 kV專用配電變壓器和公用配電變壓器電壓數據的融合，尤其是與千萬級居民用戶側電壓數據的融合，因為大部分“低電壓”發生在居民端。

要提升“低電壓”治理和配網建設改造方案的科學性、系統性、經濟性和適應性，必須建立準確及時地發現問題、科學系統地分析問題、閉環切實地解決問題的技術路線，離不開完整、準確的數據支撐，必須實現營銷、配網、調度等電網模型、設備臺賬、運行數據信息的充分融合。

4 無功電壓管理與配網建設改造融合支撐平臺

4.1 技術路線

要實現無功電壓管理與配網建設改造的融合，必須有配電網信息平臺的支撐。根據配電網各自動化系統的建設和應用情況，本文提出無功電壓管理與配網建設改造融合支撐平臺的建設技術路線，如圖1

平臺基于“發現問題—分析問題—解決問題”的閉環技術路線，針對“低電壓”治理、配電網建設改造、供電可靠性提升、降損優化等應用領域，基于大數據接入、異構集成、質量評估、異常辯識、標記清洗、挖掘應用等技術，結合運維管控、供電能力、補償能力、調壓能力等全方位評估指標體系與評估模型、仿真分析模型的建立與應用，真正解決“問題到底在哪里、問題原因何在、問題如何解決、是否最佳投資性價比”等困擾。

4.2 數據來源

平臺能夠支持電網側、用戶需求側GIS信息、電網模型和拓撲信息、設備臺賬和參數信息、運行數據信息、氣象數據信息等的接入，實現電壓監測系統、調度自動化系統、用電信息/計量自動化系統、生產管理系統、需求側管理系統、GIS等系統的集成，可全面支撐全網電壓質量全監測和統計、可靠性全監測和統計、四分同期線損的統計和理論計算分析。

4.3 實踐應用

該平臺已經在浙江、遼寧、新疆、廣西、貴州等現場穩定運行，分別實現了各自動化系統的數據集成和電壓監測儀、補償和調壓設備監測裝置的數據采集，實現了電壓質量二級指標體系的統計、多維指標權重的設置、各單位配網水平的綜合評價、投資策略的支撐、具體問題的發現與定位、問題成因的分析、問題解決方案的輔助決策、多方案的優選、治理改造項目的全過程管理、投資和治理改造效果的評估等功能，實現了動態評價與閉環管理，完整地支撐了無功電壓管理、“低電壓”綜合治理與配網建設改造等業務。