基于供電可靠性的配電網(wǎng)檢修方案比選研究

萬凌云，劉 洪 ，李吉峰 ，李曉鵬 ，許懿洋

（1．國網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院，四川 重慶 401123；2．智能電網(wǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（天津大學(xué)），天津 300072；3．國網(wǎng)福建省三明市供電公司，福建 三明 365000；4．國網(wǎng)福建省電力公司，福建 福州 350003）

0 引言

配電網(wǎng)檢修是電力公司的主要工作之一。在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)檢修方案制定過程中，往往只考慮檢修工作的實(shí)際停電影響，而忽略了一個重要因素，那就是檢修停運(yùn)期間整個系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的上升［1］。最優(yōu)的檢修方案應(yīng)該使檢修工作對供電可靠性的影響盡可能小，既要考慮檢修作業(yè)區(qū)內(nèi)的停電影響，也要考慮作業(yè)區(qū)域外部相關(guān)電網(wǎng)的供電可靠性。當(dāng)檢修方案確定時，檢修作業(yè)區(qū)內(nèi)的停電影響可以依據(jù)《供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評價(jià)規(guī)程》［2］進(jìn)行估算，作業(yè)區(qū)域外部相關(guān)電網(wǎng)的供電可靠性則可以依據(jù) 《中壓配電網(wǎng)可靠性評估導(dǎo)則》［3］進(jìn)行計(jì)算。本文將探討如何以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)綜合考慮檢修方案對配電網(wǎng)供電可靠性的影響，并嘗試應(yīng)用于配電網(wǎng)檢修方案比選。

1 檢修作業(yè)類型

根據(jù)實(shí)際檢修作業(yè)的特點(diǎn)，將大型檢修作業(yè)方式分為順序檢修、并行檢修和綜合檢修3類。對上述3類檢修類型進(jìn)行定義：順序檢修為局部電網(wǎng)系統(tǒng)多項(xiàng)檢修項(xiàng)目按一定的先后順序逐項(xiàng)進(jìn)行；并行檢修為局部電網(wǎng)系統(tǒng)同時進(jìn)行多項(xiàng)檢修作業(yè)；綜合檢修為局部電網(wǎng)系統(tǒng)采取順序檢修與并行檢修相結(jié)合的檢修方式。

1）順序檢修。

假設(shè)多項(xiàng)檢修計(jì)劃的停電持續(xù)時間為T、第i項(xiàng)檢修項(xiàng)目的檢修時間為ti，則順序檢修的時間結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 順序檢修時間結(jié)構(gòu)

2）并行檢修。

假設(shè)多項(xiàng)檢修計(jì)劃的停電持續(xù)時間為T、第i項(xiàng)檢修項(xiàng)目的檢修時間為ti，則并行檢修的時間結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 并行檢修時間結(jié)構(gòu)

3）綜合檢修。

假設(shè)多項(xiàng)檢修計(jì)劃的停電持續(xù)時間為T、第i、i+j項(xiàng)檢修項(xiàng)目的檢修時間分別為ti、ti+j，則綜合檢修的時間結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 綜合檢修時間結(jié)構(gòu)

2 檢修作業(yè)對供電可靠性的影響分析方法

對作業(yè)有關(guān)區(qū)域的影響。在檢修作業(yè)開始前，需要一系列的倒閘操作將檢修設(shè)施有效隔離，倒閘操作將導(dǎo)致部分負(fù)荷點(diǎn)短時停電；在作業(yè)過程中，隔離的作業(yè)區(qū)域及相關(guān)負(fù)荷點(diǎn)始終處于停電狀態(tài)。可通過停電時戶數(shù)估算的方法分析上述兩個階段對作業(yè)有關(guān)區(qū)域供電可靠性的影響。

對停電隔離區(qū)域以外相關(guān)電網(wǎng)的影響。在作業(yè)過程中，作業(yè)區(qū)域始終處于停電隔離狀態(tài)，停電隔離區(qū)域以外相關(guān)電網(wǎng)采取臨時方式供電，造成檢修期間電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)上升，供電可靠性降低，可通過可靠性評估分析檢修期間電網(wǎng)的供電可靠性水平［4］，得出相應(yīng)的系統(tǒng)停電時戶數(shù)期望。需要說明的是，運(yùn)行方式每變化一次都需要重新進(jìn)行可靠性評估，順序進(jìn)行的各項(xiàng)檢修在執(zhí)行期間的停電時戶數(shù)期望應(yīng)進(jìn)行累加。同時，考慮到不同檢修方案的累積作業(yè)持續(xù)時間一般不同，應(yīng)選取其中最長的累積作業(yè)持續(xù)時間作為統(tǒng)一的評估時間區(qū)間［1］。

綜合停電時戶數(shù)（停電時戶數(shù)估算值與停電時戶數(shù)期望之和）反映了檢修作業(yè)對配電網(wǎng)供電可靠性的綜合影響，可作為檢修方案比選的標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 F2線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3 應(yīng)用案例

3.1 確定評估對象

以某市兩條相互聯(lián)絡(luò)的10 kV配電線路（分別稱為F1線路及F2線路）及相應(yīng)的檢修方案為評估對象，分析比較不同檢修方案對配電網(wǎng)供電可靠性的影響。

3.2 基礎(chǔ)資料收集

3.2.1 基礎(chǔ)參數(shù)

配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。根據(jù)從該市配網(wǎng)線路運(yùn)檢部門獲取F1、F2線路的CAD電氣接線圖，在計(jì)算軟件中人工繪制形成配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，如圖4、圖5所示。其中：DL為斷路器；GL為隔離開關(guān)；RD為熔斷器；LP為負(fù)荷點(diǎn)；圖中紅色標(biāo)記為待修設(shè)備。

配電設(shè)施基礎(chǔ)參數(shù)。通過PMS系統(tǒng)獲取配電線路和配電變壓器基礎(chǔ)參數(shù)，在計(jì)算軟件的參數(shù)輸入界面人工選定各線段的類型、型號和長度以及變壓器型號和容量。

負(fù)荷點(diǎn)數(shù)據(jù)。電網(wǎng)中每一臺配電變壓器為一個負(fù)荷點(diǎn)、一個用戶。由于以停電時戶數(shù)作為比選指標(biāo)，且F1、F2線路均滿足N-1校驗(yàn)準(zhǔn)則，因此，本案例不需要收集詳細(xì)的負(fù)荷數(shù)據(jù)。

3.2.2 可靠性參數(shù)

本案例中的故障停電相關(guān)可靠性參數(shù)，如表1、表2所示。

3.2.3 檢修項(xiàng)目及檢修方案

檢修項(xiàng)目。F1、F2配電線路的檢修計(jì)劃，包括檢修項(xiàng)目內(nèi)容、檢修時長如表3所示，檢修停電涉及用戶范圍如表4所示。

表1 設(shè)備停運(yùn)率及修復(fù)時間類參數(shù)

表3 配電系統(tǒng)的檢修計(jì)劃安排以及工作量

表4 檢修停電對用戶的影響

檢修方案。F1、F2配電線路的3種檢修方案，包括順序檢修、并行檢修和綜合檢修，如表5所示。

3.3 可靠性計(jì)算分析

1）檢修方案對作業(yè)有關(guān)區(qū)域供電可靠性的影響估算。

表5 檢修方案對比

通過停電時戶數(shù)估算，分析各個檢修方案對作業(yè)有關(guān)區(qū)域供電可靠性的影響，具體結(jié)果如表6所示。在本案例中，考慮到短時停電持續(xù)時間很短，計(jì)算停電時戶數(shù)時忽略短時停電的影響。

表6 各檢修方案對作業(yè)有關(guān)區(qū)域供電可靠性的影響

2）檢修方案對停電隔離區(qū)域以外相關(guān)電網(wǎng)的影響評估。

通過可靠性評估分析檢修期間電網(wǎng)的供電可靠性水平，得出相應(yīng)的系統(tǒng)停電時戶數(shù)期望值，如表7所示。

表7 各方案各項(xiàng)檢修執(zhí)行期間的停電時戶數(shù)期望

方案A、方案B和方案C的累積作業(yè)持續(xù)時間分別46 h、8 h和35 h，時間區(qū)間不同將導(dǎo)致不具備可比性，因此，統(tǒng)一選取46 h為評估時間區(qū)間，分時間階段評估計(jì)算不同檢修方案的停電時戶數(shù)期望值，并進(jìn)行累加，計(jì)算結(jié)果如表8所示。

表8 各項(xiàng)檢修執(zhí)行期間的停電時戶數(shù)期望

3）可靠性綜合影響分析。

綜合以上分析，得到3種檢修方案對配電網(wǎng)供電可靠性的綜合影響見表9。

表9 3種檢修方案的可靠性綜合影響 h·戶

結(jié)合表9，分析可得：

在對作業(yè)區(qū)域供電可靠性的影響方面，方案C作業(yè)區(qū)域內(nèi)實(shí)際停電345時戶，供電可靠性最高；在評估時間區(qū)間內(nèi)的可靠性影響方面，方案B的停電時戶數(shù)期望值最小，為1.03時戶；在綜合可靠性影響方面，方案C的綜合停電時戶數(shù)最小，為346.35時戶；

方案B的停電時戶數(shù)期望最少的原因是采用并行檢修方式時，未停電用戶比其余兩種方案少很多；

綜合停電時戶數(shù)由停電時戶數(shù)估算值和期望停電時戶數(shù)兩部分構(gòu)成，同時考慮了停電的確定性和概率特性（隨機(jī)性），是最為理想的比選指標(biāo)。因此，方案C為最優(yōu)檢修方案；

在絕大多數(shù)造成用戶停電的配電網(wǎng)檢修工作中，由于檢修時間相對于一年短得多，檢修期間（評估時間區(qū)間）的期望停電時戶數(shù)往往很小，停電時戶數(shù)估算值相對期望停電時戶數(shù)要大得多，采用停電時戶數(shù)估算值進(jìn)行檢修方案比選得出的結(jié)論與采用綜合停電時戶數(shù)時是一樣的，因此，可直接采用停電時戶數(shù)估算值作為比選指標(biāo)；

當(dāng)采用不停電作業(yè)方式開展檢修工作時，停電時戶數(shù)估算值為0，因此應(yīng)采用期望停電時戶數(shù)作為比選指標(biāo)。

4 結(jié)論

提出了檢修作業(yè)對供電可靠性的影響分析方法，在此基礎(chǔ)上提出了綜合停電時戶數(shù)的概念和基于供電可靠性的配電網(wǎng)檢修方案比選方法。結(jié)合實(shí)例分析，可得出：

1）最優(yōu)的檢修方案應(yīng)該使檢修工作對供電可靠性的綜合影響最小，綜合影響既要考慮檢修作業(yè)區(qū)內(nèi)的停電影響，也要考慮對作業(yè)區(qū)域外部相關(guān)電網(wǎng)的供電可靠性影響。

2）綜合停電時戶數(shù)反映了檢修作業(yè)對配電網(wǎng)供電可靠性的綜合影響，是理想的檢修方案比選指標(biāo)。

3）為保證可比性，應(yīng)選取不同檢修方案中最長的累積作業(yè)持續(xù)時間作為統(tǒng)一的評估時間區(qū)間計(jì)算停電時戶數(shù)期望。

4）在絕大多數(shù)造成用戶停電的配電網(wǎng)檢修工作中，采用停電時戶數(shù)估算值進(jìn)行檢修方案比選得出的結(jié)論與采用綜合停電時戶數(shù)時是一樣的，可直接采用停電時戶數(shù)估算值作為比選指標(biāo)。

5）當(dāng)采用不停電作業(yè)方式開展檢修工作時，停電時戶數(shù)估算值為0，應(yīng)采用期望停電時戶數(shù)作為比選指標(biāo)。

［1］李汶元，周家啟譯.電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評估模型、方法和應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，2006．

［2］電力行業(yè)可靠性管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評價(jià)規(guī)程：DL／T 836—2012［S］.北京：中國電力出版社，2012.

［3］電力行業(yè)可靠性管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.中壓配電網(wǎng)可靠性評估到則：DL／T 1563—2016［S］．北京：中國電力出版社，2016.

［4］萬凌云，王主丁，伏進(jìn)，等.中壓配電網(wǎng)可靠性評估技術(shù)規(guī)范研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2015，39（4）：1 096-1 100.