沿海地區配電網建設改造后評估體系研究

劉 波，富雨晴，陶紅華

（1.上海電力大學經濟與管理學院，上海；2.國網舟山供電公司，浙江 舟山）

引言

在電力系統“發-輸-變-配-用”的架構中，配電網位于系統的下游，直接連接主網與廣大電力用戶，起到電能輸送“毛細血管”的作用。配網建設改造工程竣工投運后，常常需要對工程投資成效和運行效益進行量化評價，即對配網工程開展后評估[1]。工程后評估，是指對建設工程綜合投資效果的一系列評價，其目的是檢驗工程項目投資管理和實施質量，總結工程項目全過程決策的經驗，從而進一步提高工程項目的管理決策水平。對于我國配網工程管理，特別是本文所研究的沿海地區來說，目前仍缺少一套科學完善的后評估指標體系。

沿海地區對配電網的運行要求更為嚴苛，主要表現在以下幾個方面。

（1）沿海地區高濕度、高鹽分、高風速的氣候特點，導致電力設備容易發生腐蝕和斷裂，設備可靠運行年限大大縮短。

（2）對于沿海的海島地區，島際供電線路可靠性差，絕大多數島嶼都是由單線供電，無法實現負荷轉供，不滿足N-1 要求。過往船舶容易勾斷架空跨海線路，或拋錨砸斷海底電纜，發生外力破壞情況。

（3）由于海上交通不便，一旦發生配網故障，搶修人員和物資難以第一時間趕往現場，故障定位和修復所需時間較長。特別是在臺風等惡劣天氣下，航班停航，島上電力用戶可能要面對長達數天的停電。

綜上所述，鑒于沿海地區特殊的電網運行情況，需建立一套配電網建設改造后評估體系，用以對近年來已完工的配網工程進行后評估，全面分析工程實施的過程管控、產生的效益和對配電網運行帶來的作用。

1 配電網建設改造后評估體系的總體原則

1.1 系統性原則

后評價體系的建立，需從系統整體的出發，應用系統性思維，全面反映配電網整體情況，而非配電網某個局部或某個節點。

1.2 科學性原則

建立后評估指標體系，應具有可操作性和可推廣性，能夠科學、準確地反映評估結果。各個指標之間做好分類和分級，盡量避免互相交叉或互相影響。

1.3 客觀性原則

后評估指標力求客觀、公正，盡可能排除人的主觀因素干擾，客觀反映配網網架結構、運行狀況等。

1.4 實用性原則

后評估指標的建立應具有可操作性，便于計算。評估的內容應清晰易懂，范圍明確。整個后評估體系應能夠作為工具，在配電網建設領域具有推廣應用價值。

筆者在充分調研的基礎上，結合實際工作經歷，建立了一套由以下幾類指標構成的配電網建設改造后評估體系，并以浙江舟山群島地區的配電網作為應用示例，以近三年的建設改造為評估對象，驗證了指標體系的實用性。

2 配電網建設改造后評估指標體系的構成

2.1 供電可靠性指標

供電可靠性是指電力系統按照可接受的質量標準和數量標準，不間斷地向電力用戶供應電能的能力的度量，是衡量電網穩定供電能力和安全運行水平的重要基礎性指標[2]。

根據配電網運行特點和管理要求，本文確定以下4 個二級指標為后評估體系的關鍵指標。

2.1.1 系統平均停電時間（用戶平均停電時間）

系統平均停電時間是指供電系統用戶在統計期間內的平均停電小時數，是反映供電系統對用戶停電時間長短的指標，記作SAIDI（h/戶），其計算公式為

2.1.2 平均供電可靠率（用戶供電可靠率）

平均供電可靠率是指在統計周期內，對用戶有效供電小時數與統計期間內總的小時數的比值，記作ASAI（%），其計算公式為

2.1.3 系統平均停電頻率（用戶平均停電次數）

系統平均停電頻率是指電力系統用戶在統計期間內的平均停電次數，記作SAIFI（次/戶），其計算公式為

2.1.4 平均系統等效停電時間

平均系統等效停電時間是指在統計期間內，因系統對用戶停電的影響折算（等效）成全系統（全部用戶）停電的等效小時數，記作ASIDI（h），其計算公式為

2.2 電能質量指標

電能質量是指電壓、電流和頻率的質量，是供電質量的重要指標。考核電能質量的目的是維護電氣設備的安全使用環境，使電網電能質量指標符合有關標準，保證電網安全穩定、優質、經濟、可靠運行，向客戶提供合格的電能和維持全社會的正常用電秩序，保護發、供、用各方的合法權益。

根據配電網電能質量管理要求，本文確定以下4個二級指標為后評估體系的關鍵指標。

2.2.1 電壓偏移率

節點電壓與系統額定電壓之間的偏差，即為電壓偏移。以單條線路為例，線路首端電壓記為U1，線路末端電壓記為U2，額定電壓記為Ue，

2.2.2 功率因數

功率因數為有功功率和視在功率之比，一般的情況下系統的功率因數小于1。由于系統內大量感性負載，產生較大無功功率，造成系統功率因數偏低，影響電網的輸送能力和電壓穩定。計算公式為

2.2.3 諧波

電網中存在的除基波分量之外的高次諧波分量即為電網諧波，以總諧波畸變率（THD）來計算電網諧波水平，不大于H 階的所有所有諧波分量有效值為Gn，基波分量有效值為G1，則總諧波畸變率的計算公式為

按照《配電網技術導則》要求，低壓配電網（220V/380V）公共連接點電壓總諧波畸變率應小于5%，中壓配電網（10 kV）公共連接點電壓總諧波畸變率應小于4%，分配給所接帶用戶的諧波電流允許值應保證各級電網公共連接點處諧波電壓在限值之內。

2.2.4 三相不平衡度

不平衡度指三相電力系統中三相不平衡的程度，用電壓、電流負序基波分量或零序基波分量與正序基波分量的方均根值百分比表示。

2.3 自動化水平

根據配電自動化建設改造的方向和成果，本文確定以下3 個二級指標為后評估體系的關鍵指標。

2.3.1 海島自動化覆蓋率

自動化設備和通信網絡有效覆蓋的海島占全部供電海島的百分比。

2.3.2 海島N-1 通過率

即配網線路和設備滿足“N-1”原則的海島占全部供電海島的百分比。

2.3.3 故障研判動作正確率

故障發生時，智能設備能夠正確研判，自行完成故障定位并短信告知搶修人員的數量，占總體故障數量的百分比。

2.4 供電能力指標

配電網供電能力指標，主要是指配電網向電力用戶輸送穩定電能、并容納新增負荷接入系統的能力。本文采用以下3 個指標進行衡量。

2.4.1 變電站主變容載比

變電站主變壓器的總容量與其接帶的供電總負荷之比。容載比過大會增加電網建設投資，使供電企業經濟效益降低；容載比過小會使電網適應性變差，容易出現“卡脖子”的問題。按照《導則》所推薦的變電站容載比，一般取值應在1.6～2.1 為宜。

2.4.2 配網線路負載率

線路負載率調用電網潮流計算結果可以得出，同樣應該兼顧電網運行的經濟性和靈活性，不宜過高或過低，一般應在30%～60%之間為宜。

2.4.3 單線負荷電流超300A 占比

按照配網運維經驗，將300A 的負荷電流作為線路運行監控的閾值。電流值大于300A 的線路，說明已經接近輸送限額，電流的熱效應會更加顯著，特別是在沿海地區易發生金屬設備銹蝕，連接部位發熱會導致故障頻發，需要加強巡視和測溫。

2.5 綜合評價指標

上述幾大類評價指標，分別從不同維度對配電網建設改造后的運行指標進行后評估，側重的方面不盡相同。為了系統地對配網整體進行評估，還需要對上述幾大類指標進行整合，形成綜合指標。本文采用層次分析法計算得出綜合指標。

層次分析法（AHP）通常被用于解決各類復雜問題，其核心思想是建立清晰的層次結構[3]。在電網建設與規劃領域，層次分析法已有成熟應用[4]。本文指標包含3 個層次，見表1。

表1 綜合指標的AHP 層次結構

建立表1 的指標層次后，由業內專家確定各個指標的權重。通過逐層向上計算，得到各指標的分值，最終得到后評估得分[5]。計算公式為

3 應用舉例

運用本文所建立的后評估體系，對舟山配網進行評估，綜合電網運行管理系統中的指標以及計算。綜合以上分析，結合電網公司生產經營管理經驗，確定各類指標權重，具體指標權重見表2。

表2 指標權重設定

基于此權重設定，供電可靠性、電能質量指標均在《配電網技術導則》要求范圍之內，2 項指標得分100分。對于自動化水平，按照每有一條不滿足N-1 的線路，扣除1 分，該項得分81 分。對于供電能力，按照每有一個變電站容載比低于1.6 扣2 分、每有一條線路負載率過高扣5 分的標準，該指標得分79 分。最終，按照層次分析法計算公式可以得到舟山配電網當前評價得分為94.45 分。

4 結論

本研究針對沿海地區配電網建設改造后評估問題，建立了一套系統、全面的指標體系，選取了17 個三級指標用以研究評估配電網運行水平，并設置相應得分規則。采用AHP 層次分析法建立了綜合指標計算方法，評估方法實用有效，已在舟山電網建設改造項目后評估中開展應用。