基于供電可靠性的配電網檢修方案比選研究

萬凌云，劉 洪 ，李吉峰 ，李曉鵬 ，許懿洋

（1．國網重慶市電力公司電力科學研究院，四川 重慶 401123；2．智能電網教育部重點實驗室（天津大學），天津 300072；3．國網福建省三明市供電公司，福建 三明 365000；4．國網福建省電力公司，福建 福州 350003）

0 引言

配電網檢修是電力公司的主要工作之一。在傳統的配電網檢修方案制定過程中，往往只考慮檢修工作的實際停電影響，而忽略了一個重要因素，那就是檢修停運期間整個系統運行風險的上升［1］。最優的檢修方案應該使檢修工作對供電可靠性的影響盡可能小，既要考慮檢修作業區內的停電影響，也要考慮作業區域外部相關電網的供電可靠性。當檢修方案確定時，檢修作業區內的停電影響可以依據《供電系統用戶供電可靠性評價規程》［2］進行估算，作業區域外部相關電網的供電可靠性則可以依據 《中壓配電網可靠性評估導則》［3］進行計算。本文將探討如何以統一的標準綜合考慮檢修方案對配電網供電可靠性的影響，并嘗試應用于配電網檢修方案比選。

1 檢修作業類型

根據實際檢修作業的特點，將大型檢修作業方式分為順序檢修、并行檢修和綜合檢修3類。對上述3類檢修類型進行定義：順序檢修為局部電網系統多項檢修項目按一定的先后順序逐項進行；并行檢修為局部電網系統同時進行多項檢修作業；綜合檢修為局部電網系統采取順序檢修與并行檢修相結合的檢修方式。

1）順序檢修。

假設多項檢修計劃的停電持續時間為T、第i項檢修項目的檢修時間為ti，則順序檢修的時間結構如圖1所示。

圖1 順序檢修時間結構

2）并行檢修。

假設多項檢修計劃的停電持續時間為T、第i項檢修項目的檢修時間為ti，則并行檢修的時間結構如圖2所示。

圖2 并行檢修時間結構

3）綜合檢修。

假設多項檢修計劃的停電持續時間為T、第i、i+j項檢修項目的檢修時間分別為ti、ti+j，則綜合檢修的時間結構如圖3所示。

圖3 綜合檢修時間結構

2 檢修作業對供電可靠性的影響分析方法

對作業有關區域的影響。在檢修作業開始前，需要一系列的倒閘操作將檢修設施有效隔離，倒閘操作將導致部分負荷點短時停電；在作業過程中，隔離的作業區域及相關負荷點始終處于停電狀態。可通過停電時戶數估算的方法分析上述兩個階段對作業有關區域供電可靠性的影響。

對停電隔離區域以外相關電網的影響。在作業過程中，作業區域始終處于停電隔離狀態，停電隔離區域以外相關電網采取臨時方式供電，造成檢修期間電網運行風險上升，供電可靠性降低，可通過可靠性評估分析檢修期間電網的供電可靠性水平［4］，得出相應的系統停電時戶數期望。需要說明的是，運行方式每變化一次都需要重新進行可靠性評估，順序進行的各項檢修在執行期間的停電時戶數期望應進行累加。同時，考慮到不同檢修方案的累積作業持續時間一般不同，應選取其中最長的累積作業持續時間作為統一的評估時間區間［1］。

綜合停電時戶數（停電時戶數估算值與停電時戶數期望之和）反映了檢修作業對配電網供電可靠性的綜合影響，可作為檢修方案比選的標準。

圖5 F2線路拓撲結構

3 應用案例

3.1 確定評估對象

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

3.2 基礎資料收集

3.2.1 基礎參數

配電網拓撲結構。根據從該市配網線路運檢部門獲取F1、F2線路的CAD電氣接線圖，在計算軟件中人工繪制形成配電網網絡拓撲結構圖，如圖4、圖5所示。其中：DL為斷路器；GL為隔離開關；RD為熔斷器；LP為負荷點；圖中紅色標記為待修設備。

配電設施基礎參數。通過PMS系統獲取配電線路和配電變壓器基礎參數，在計算軟件的參數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。

負荷點數據。電網中每一臺配電變壓器為一個負荷點、一個用戶。由于以停電時戶數作為比選指標，且F1、F2線路均滿足N-1校驗準則，因此，本案例不需要收集詳細的負荷數據。

3.2.2 可靠性參數

本案例中的故障停電相關可靠性參數，如表1、表2所示。

3.2.3 檢修項目及檢修方案

檢修項目。F1、F2配電線路的檢修計劃，包括檢修項目內容、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 設備停運率及修復時間類參數

表3 配電系統的檢修計劃安排以及工作量

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 可靠性計算分析

1）檢修方案對作業有關區域供電可靠性的影響估算。

表5 檢修方案對比

通過停電時戶數估算，分析各個檢修方案對作業有關區域供電可靠性的影響，具體結果如表6所示。在本案例中，考慮到短時停電持續時間很短，計算停電時戶數時忽略短時停電的影響。

表6 各檢修方案對作業有關區域供電可靠性的影響

2）檢修方案對停電隔離區域以外相關電網的影響評估。

通過可靠性評估分析檢修期間電網的供電可靠性水平，得出相應的系統停電時戶數期望值，如表7所示。

表7 各方案各項檢修執行期間的停電時戶數期望

方案A、方案B和方案C的累積作業持續時間分別46 h、8 h和35 h，時間區間不同將導致不具備可比性，因此，統一選取46 h為評估時間區間，分時間階段評估計算不同檢修方案的停電時戶數期望值，并進行累加，計算結果如表8所示。

表8 各項檢修執行期間的停電時戶數期望

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

結合表9，分析可得：

在對作業區域供電可靠性的影響方面，方案C作業區域內實際停電345時戶，供電可靠性最高；在評估時間區間內的可靠性影響方面，方案B的停電時戶數期望值最小，為1.03時戶；在綜合可靠性影響方面，方案C的綜合停電時戶數最小，為346.35時戶；

方案B的停電時戶數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；

綜合停電時戶數由停電時戶數估算值和期望停電時戶數兩部分構成，同時考慮了停電的確定性和概率特性（隨機性），是最為理想的比選指標。因此，方案C為最優檢修方案；

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

當采用不停電作業方式開展檢修工作時，停電時戶數估算值為0，因此應采用期望停電時戶數作為比選指標。

4 結論

提出了檢修作業對供電可靠性的影響分析方法，在此基礎上提出了綜合停電時戶數的概念和基于供電可靠性的配電網檢修方案比選方法。結合實例分析，可得出：

1）最優的檢修方案應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區內的停電影響，也要考慮對作業區域外部相關電網的供電可靠性影響。

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

3）為保證可比性，應選取不同檢修方案中最長的累積作業持續時間作為統一的評估時間區間計算停電時戶數期望。

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

5）當采用不停電作業方式開展檢修工作時，停電時戶數估算值為0，應采用期望停電時戶數作為比選指標。

［1］李汶元，周家啟譯.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］電力行業可靠性管理標準化技術委員會.供電系統用戶供電可靠性評價規程：DL／T 836—2012［S］.北京：中國電力出版社，2012.

［3］電力行業可靠性管理標準化技術委員會.中壓配電網可靠性評估到則：DL／T 1563—2016［S］．北京：中國電力出版社，2016.

［4］萬凌云，王主丁，伏進，等.中壓配電網可靠性評估技術規范研究［J］.電網技術，2015，39（4）：1 096-1 100.