多維度配電網月度停電檢修任務智能優化方法

方偉，楊翼霞，陳興美，程先龍

[摘? ? 要]調度集約化后，地市供電局所管轄的配電網規模龐大，每天操作數量、操作優先順序進行優化排序仍靠人工進行。本文針對配電網規模龐大，建立月度停電檢修任務管理模型，搭建停電制度。基于JAVA，開發一款配電網月度停電檢修任務智能優化小工具，實現月度停電檢修任務排序一鍵優化，一鍵生成，真正實現月度檢修計劃編排的智能化。可保證每月上千條停電檢修工作合理有序的進行，降低人工優化模式在電網、人力資源方面存在的不可估量的風險。

[關鍵詞]配電網;月度停電;智能優化

[中圖分類號]TM76 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）12–0–03

Intelligent Optimization Method for the Monthly Power Outage Maintenance

Task of the Multi-dimensional Distribution Grid

Fang Wei，Yang Yi-xia，Chen Xing-mei，Cheng Xian-long

[Abstract]After the intensive scheduling， the distribution network under the jurisdiction of the municipal power supply bureau is huge， and the optimization of the daily operation quantity and operation priority order are still carried out manually.For the large scale of the distribution network， we establish a monthly power outage maintenance task management model， and build a battery shutdown.Based on JAVA， it will develop an intelligent optimization gadget for the monthly power outage maintenance task of the distribution network， to realize the one-click optimization of the monthly power outage maintenance task sorting and one-click generation， and truly realize the intelligent monthly maintenance plan arrangement.It can ensure the reasonable and orderly maintenance of thousands of power cuts every month， and reduce the immeasurable risk of manual optimization mode in the power grid， power and human resources.

[Keywords]distribution grid; monthly power outage; intelligent optimization

為建設更加“安全、智能、高效”的配網調度，電網的配調集約化管理全面推進。同時，電力服務綜合跨度的難度急劇增加，尤其是地區配電網停電精細化管理[1-3]。目前，紅河地區配電網設備檢修停電每月的任務數量已達上千項，因此，必須考慮更多的經濟、環保、智能化布局等影響因素[4]。同時，隨著電網的精細化管理要求不斷提升，如何利用有限的人力、物力資源，實現配電網月度檢修計劃的的科學編制，以提高配電網停電檢修效率，降低電網運行的風險，保障供電可靠性，已成為當前電網調度運行領域重要的研究內容。

1 現狀及存在的問題

目前，紅河地區配電網月度檢修任務主要是依靠電網運行方式人員，對每天檢修任務的數量、操作優先順序進行優化排序。人工處理如此巨大數量的綜合檢修計劃，不可避免地存在檢修遺漏、重復等問題。若對電網中停電設備分布不能合理安排和統籌，造成電網供電的可靠性降低，甚至可能會給電網運行帶來潛在的風險。

對于多任務情況下，人工分析優化模式很難充分考慮變電、調度等相關人員分布的合理性，很難兼顧帶電資源、變電資源、物資到位等各方面的統籌協調性，從而導致人工平衡每天的操作數量難度增大，致使當天操作數量超過調度、變電操作人員的操作能力，使電網操作風險等級進一步攀升。

檢修計劃的優化規則越來越復雜多變，人工分析優化模式工作效率和質量進一步降低。為適應復雜多變的需求，在停電檢修計劃填報、優化、調度操作、現場運維等環節，均需不斷投入更多的人力和物力資源，大大提升電網企業的運營成本。

2 停電分析與關鍵管控技術研究

2.1 配電網停電檢修計劃特點

配電網的功能是為各類用戶提供電力能源，隨著社會發展，用電客戶對供電質量、供電可靠性要求也越來越高。主要特點為：配電網具有供電半徑長、運行方式復雜、設備數量多，類型復雜。

配電網本身的特點決定其停電任務具有自己獨特之處。從設備方面分析，配電網主要包含直饋線、聯絡線、單一臺變、斷路器等;從停電類型上分析，有多設備配合主配網停電工作、聯絡線停電、直饋線停電、獨立的一次或者設備停電、不停電等類型;停電作業主要包括設備維護、預試、定檢、試驗、大修、技改、基建、設備接入等工作。

配電網月度停電檢修計劃綜合管理的核心內容是在停電計劃，合理安排多項停電作業工作，以減少設備的停運次數或停運時間，降低檢修對電網運行及供電的影響。因此，根據對配電網及其停電任務的特點的分析，結合紅河配電網實際停電綜合管理情況，可從紅河配電網停電檢修任務邏輯關系出發，建立月度停電制度。

2.2 月度停電制度

紅河供電局配電網月度停電計劃安排需要整合13個所轄縣級區域的停電計劃，優化并構造完整的月度停電計劃。本文采用管理與技術手段相結合，設置準許停電條件，符合停電要求的任務才能進入月度停電制度。根據任務間的邏輯關系將任務劃分為配合型、獨立型、互斥型3種類型。

上述準許停電條件主要包含：同一設備在某時間段內停電次數需要滿足要求，如果不滿足則需要走其他停電審批流程。本文中對不滿足停電要求的任務直接進行忽略處理，并不詳細介紹其他相關停電審批流程。例如：原則上同一用戶年度預安排停電不超過4次、同一季度預安排停電不超過一次。若某一設備在第2季度需要停電兩次，則需要進行其他停電審批流程。

2.3 目標函數

由于配電網的自身特性和停電任務的特點，本文以紅河配電網月度停電檢修任務每日任務的停電優先級為目標，將停電時戶數、設備重要程度、任務類型作為影響因子對目標函數的分值進行計算，并考慮帶電資源、物資到位、班組工作量裕度等因素，計算每日任務的具體得分情況，調度根據任務的得分情況對每日任務的優化排序。在現有的人力物力條件下，采用這種智能優化的模式，可獲最優配電網月度停電檢修計劃。

每日停電任務的得分作為目標，由各任務所對應的可靠性指標、設備重要程度、任務類型構成，其函數表達式為：

其中，F為任務的分值;f1為任務類型分值;f2為設備重要程度分值;f3為可靠性指標分值。

2.3.1 停電任務類型建模

（1）配合型任務。配合型任務，是指配網檢修任務必須配合主網或配網其他檢修任務，不同檢修任務需同時開展，需對應設備全部停電完成才可開展檢修工組。對于任意兩項配合型任務，應滿足下列關系：

（1）

式中，t1，t2為不同檢修工作的時間段;，分別表示在對應時間段t1和t2內，配合型任務中第m項和第n項檢修任務的檢修狀態變量。當該任務執行時，其檢修狀態變量取值為1，否則取值為0。

（2）獨立型任務。獨立型任務，是指配網檢修任務不會影響其他檢修任務的進程，對應設備停送電時間互不干擾，停送電時間與任務工期、操作順序有關。對于獨立型任務，應滿足下列關系：

Am，t=1或0 （2）

式中，Am，t表示在時間段t任意任務的檢修狀態變量。當該任務執行時，其檢修狀態變量取值為1，否則取值為0。

（3）互斥型任務。互斥型任務，是指配網檢修任務不能同時開展，必須在其中一個任務對應設備送電完成后才能開展下一個任務。對于互斥型任務，應滿足下列關系：

（3）

式中，Am，t，An，t分別表示在時間段t第m項和第n項任務的檢修狀態變量。

當該任務執行時，其檢修狀態變量取值為1，否則取值為0。

因此，根據三種任務類型的劃分，對應任務的評分為：

（4）

式中，f1為任務類型分值，表示同一時間段內有邏輯關系的任務。其中，當該設備在停電檢修時，其檢修狀態變量取值為1，否則取值為0。因此，若任務為互斥型或者獨立型，則f1取值為1;若任務為多項配合型任務，則f1取值大于等于2。

2.3.2 停電設備重要程度

文獻[5]中提出的一種考慮元件綜合重要度的電網安全性風險評估方法。本文運用此方法，綜合考慮配電網中設備屬性、社會屬性，將配電網中的停電設備的重要程度進行評分：

（5）

式中，f2為停電設備重要程度分值，表示同一時間段內有邏輯關系的任務下所有設備重要程度的總分;α、β分別表示此停電設備的設備屬性和社會屬性系數，值越大，表示設備越重要。一般取值范圍為0.2～1.2，電力人員可根據實際情況進行取值;L、T、K分別表示線路、變壓器、開關等設備類型。

2.3.3 可靠性指標

可靠性指標用于量化電力供給的持續性，本文中主要以停電時戶數來進行計算評分：

（6）

式中，f3為可靠性指標分值，表示同一時間段內有邏輯關系的任務下可靠性指標的總分值。cm，t為此任務執行時停電的戶數;t為停電時長;C為任務所屬地區的總用戶數。

2.4 約束條件

配電網月度停電計劃需要考慮現有人力物力條件下的決策變量約束，本文主要考慮停電檢修任務量約束、資源約束、保供電約束。

2.4.1 停電檢修任務量約束

為降低停電次數并提高用戶滿意度，減少電網運行的風險，本文根據年度檢修計劃，對每月、每日的檢修任務總量進行均衡控制。

（7）

式中，Ai為某日的檢修任務總量，為年度檢修計劃任務的月度平均檢修任務的項數。kd、ki表示月、日檢修任務差。

2.4.2 資源約束

檢修資源約束主要考慮調度、運維、檢修人員技術等條件，能夠同時進行的工作任務的有限情況，盡量均衡各班組工作量。

2.4.3 保供電約束

根據用戶的保供電需求，在某區域某時段內不允許停電，即所有設備檢修狀態均為0。

3 其他改進措施

通過本文對紅河地區配電網月度停電計劃的研究，為了保證配電網可靠運行還可以從以下幾個方面加強管理：①加強配電網停電過程管理。構建配電網供電可靠性預算式管控體系，持續完善供電可靠性統計、監測、分析、管控功能。常態化開展供電可靠性指標異常監測，按月開展指標預測、診斷、分析和跟蹤管控。定期開展跨專業數據質量現場稽查，確保基礎臺賬和停電數據完整準確，確保供電可靠性統計數據的真實性。②加強供電可靠性指標分析結果應用。開展不同停電性質專項統計，分析各類停電責任原因占比及變化趨勢，為電力企業相關部門的可靠性管理質量提升提供決策支持的依據。嚴格審查停電作業方案，加強計劃停電作業方案編制管理，積極采用移動變、配電站提高輻射線路聯絡轉供能力，采取負荷轉移和不停電作業措施減少用戶停電，做到“能轉必轉、先轉后停、能帶不停”。③建立施工檢修停電方案多部門聯合審查機制，加強停電合理性審核力度。在停電計劃擬定時，對影響范圍開展停電模擬計算，按照“先算后報、先算后停”的原則，嚴格落實供電可靠性管控要求，確保配電網計劃停電方案最優、影響范圍最小、停電時間最短。④嚴格停電作業方案，審查計劃停電作業方案編制管理，積極采用移動變、配電站提高輻射線路聯絡轉供能力，采取負荷轉移和不停電作業措施減少用戶停電，做到“能轉必轉、先轉后停、能帶不停”。

4 結束語

配電網停電計劃優化排程是電力系統運行中的重要組成部分，制定配電網停電計劃目的為使電力系統運行更加安全化和可靠化，提升配電系統的穩定性，從而提升企業的經濟效益和社會效益。本文分析了紅河地區配電網停電計劃的制定原則和各種制約因素，停電計劃中的原則和局限性，提出了配電網停電計劃優化排程模型及其計算機算法，但在計劃實施過程中發現還有進一步提升的空間。由此可見，紅河地區配電系統的停電計劃的實施還需要結合電網的實際情況進行不斷的嘗試和改進。

參考文獻

[1] 吳龍騰，董鍇.基于配調集約化的配網調度運行管理提升[J]電工技術，2021（8）：122-124.

[2] 竇迅，王俊，葉飛，等.考慮虛擬電廠組合策略的售電公司優化調度及購售電決策[J].電網技術，2020，44（6）：9.