基于抽樣采集方法的低壓供電可靠性研究

張震　劉愛　郭世剛　王寶英　姜蕾

摘要：本文首先在對低壓用戶可靠性統計及可行性分析的基礎上，確定了低壓用戶停電信息數據抽樣采集思路。并依托低壓可靠性系統，建立了低壓用戶臺賬，對照中壓用戶供電可靠性關鍵指標，梳理了低壓可靠性統計評估指標和評估方法。在實證研究階段，通過抽樣采集的方式，在低壓用戶可靠性統計分析系統實現了某供電公司部分低壓用戶停電信息的采集、上傳，初步實現了低壓可靠性的統計與計算。同時依托該公司配網全過程管理平臺建設，開展了網格化可靠性指標統計，實現了各個網格內的中壓可靠性指標統計計算，并依據可靠性的高低進行分顏色預警，為電網企業的配網規劃、建設及運維配置提供參考依據。

關鍵詞：抽樣采集;低壓供電可靠性;可靠性指標計算

1、研究背景

當前我國對電能需求不斷增加，配電網設備設施建設不斷增多，使得配網結構越來越復雜，造成配網運營管理難度逐步加大，也增加了其出現故障的概率，影響了供電的可靠性。

目前國內供電可靠性研究主要關注輸變電設施、系統和中壓用戶供電可靠性，低壓用戶可靠性研究在國內還處于理論階段，尚未真正開展。而世界一流發達城市可靠性管理已延伸至低壓可靠性領域，為實現與世界一流電網可靠性管理方式接軌，提升電網企業服務管理水平，本文開展了低壓供電可靠性研究工作。

2、低壓供電可靠性研究

2.1低壓用戶采集方式可行性分析

低壓供電可靠性數據的收集，難點在于如何采集停電信息。本文分別對全量采集、抽樣采集兩種方式進行了測試研究和可行性研究。經分析，全量采集方式準確性高，但開展全量采集的研究過程中存在以下問題：

1.智能電表覆蓋率有限

低壓用戶的停電信息依托其智能電表的信息采集，現階段大部分供電企業智能電表的覆蓋率還遠未達到100%，除極少新建或試點區域可達到，對于現有的用電用戶改造難度較大。

2.數據規模大

面對海量的電力用戶，如果按照每天對所有智能表進行數據采集，工作量將非常大。

3.數據采集帶寬有限

由于低壓用戶的停電信息數據量較大，只有采用光纖+485方式的區域數據通道能保證停電信息的采集。非光纖地區，采集低壓停電信息占用數據傳輸通道帶寬會影響到營銷其他業務的數據快速準確的上傳。

基于以上原因，本文從目前實際情況出發，進行了低壓可靠性抽樣采集的可行性研究，構建抽樣采集指標計算理論模型，研究抽樣采集原則，進行了抽樣采集的研究及實施工作。

2.2低壓用戶供電可靠性指標梳理

為實現低壓可靠性指標統計，開展國際對標，在進行低壓信息采集、傳輸的同時，還需要制定相關的量化指標。為此，本文通過全面梳理低壓可靠性指標（如表1），對照中壓可靠性指標和低壓用戶可靠性特點，對國網下發的低壓可靠性指標定義及計算公式進行分析與核對，及時反饋指標的梳理意見和建議，從而確保建立正確、合規的低壓可靠性指標體系。

指標梳理結果舉例如下：

（1）平均供電可靠率，記作ASAI-1：

平均供電可靠率ASAI-1=（1-用戶平均停電時間/統計期間時間）×100%

（2）若不計外部影響時，則記作ASAI-2：

平均供電可靠率ASAI-2（不計外部影響）=（1-（用戶平均停電時間-用戶平均受外部影響停電時間）/統計期間時間）×100%

（3）若不計系統電源不足限電時，則記作ASAI-4：

平均供電可靠率ASAI-4（不計系統電源不足限電）=（1-（用戶平均停電時間-用戶平均限電停電時間）/統計期間時間）×100%

（4）系統平均停電時間，記作SAIDI-1：

系統平均停電時間SAIDI-1=用戶平均停電時間=∑（每戶每次停電時間）/總用戶數=∑（每次停電持續時間*每次停電用戶數）/總用戶數h/戶

（5）若不計外部影響時，則記為SAIDI-2：

系統平均停電時間 SAIDI-2=∑（每次外部影響停電持續時間*每次受其影響的停電用戶數）/總用戶數h/戶

（6）若不計系統電源不足限電時，則記為SAIDI-3：

系統平均停電時間 SAIDI-3=∑（每次限電停電持續時間*每次限電停電用戶數）/總用戶數h/戶

2.3低壓用戶停電信息采集

如圖1所示，10千伏中壓饋線為若干個臺區（公變）供電，臺區通過低壓線路為多個低壓分支箱供電，低壓分支箱再通過低壓分支線為每個低壓用戶供電。本文設置同一單元的低壓用戶計量表虛擬在一個虛擬表箱（集中計量箱）中進行統一管理。

在研究過程中，將虛擬表箱做基礎研究對象，其運行狀態信息是通過虛擬表箱下所有低壓用戶智能電表的運行狀態來反映。根據抽樣模型理論，將每個虛擬表箱的全部低壓用戶智能電表做為一個層進行統計，再根據隨機理論，隨機采集虛擬表箱中2個低壓用戶智能電表的運行狀態來反映虛擬表箱的運行狀態，從而實現基于虛擬表箱的低壓可靠性數據采集。

根據供電用戶與虛擬表箱的供電拓撲關系，若一個虛擬表箱發生停電事件時，其中必有一個低壓用戶發生的停電事件。

對于抽樣實踐來說，通過隨機采集虛擬表箱中一個用戶的（抽樣點庫中隨機抽取）停運事件，來反映該虛擬表箱停運狀態。然后根據單戶停電發生概率和事件采集概率剔除單戶停電影響。

3、實證研究及成效

根據上文提出的研究方法，本文選取某供電公司開展低壓供電可靠性管理工作。該公司通過建立低壓用戶可靠性系統，在系統中建立了低壓用戶基礎臺賬，實現了所有的低壓用戶抽樣點的停送電信息均已上傳至系統，基本具備了低壓可靠性初步統計與計算。

根據該公司低壓用戶實際情況，選定A地區作為低壓供電可靠性開展試點。A區域所轄供電面積1.67平方公里，供電人口3萬人;用戶數28590萬戶，其中專變用戶134戶，公用配變用戶235戶，低壓用戶28224萬戶。

全面搜集試點區域低壓用戶、智能表、集中器、通訊方式等臺賬信息。同時在用采項目組支持下，選定臺區進行停電信息采集測試，開展低壓用戶停電信息采集可行性分析。在進行采集測試的同時，對低壓可靠性涉及的各項指標進行梳理。

依托已建立的低壓用戶可靠性系統，通過抽樣采集的方式，在低壓用戶可靠性統計分析系統實現了部分低壓用戶停電信息的采集、上傳，初步實現了低壓可靠性的統計與計算。

在低壓可靠性系統中建立了低壓用戶臺賬，為低壓用戶可靠性統計打好臺賬基礎。開展低壓可靠性指標的梳理工作，對照中壓可靠性指標和低壓用戶可靠性特點，對國網公司下發的低壓可靠性指標定義及計算公式進行梳理與核對，保證建立正確、合規的低壓可靠性指標體系。

目前已在低壓用戶可靠性系統建立了試點區域低壓用戶臺賬，如圖2所示。

系統實現了低壓用戶可靠性的初步試計算，計算實例如圖3所示。

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作者簡介：

張震，男，1975年04月12日 大學本科，高級工程師，主要研究方向：電力系統可靠性，安全性評價等。

劉愛（1974-），女，大學本科，工程師，主要研究方向：電力系統繼電保護及自動裝置。

郭世剛（1976-），男，本科，高級工程師，主要研究方向：配網設備改造。

王寶英（1970-），女，大學本科，高級工程師，主要研究方向：電力系統及其自動化。

姜蕾（1977-），女，本科，政工師，主要研究方向：電網運維檢修。

（作者單位：1國網天津市電力公司;2國網天津市電力公司城西供電分公司）