基于供電服務指揮系統的供電可靠性過程管控技術研究

劉玉文，鄭敏，候旭亮，孫宏濤，李萬昌

（國網青海省電力公司海東供電公司，青海海東 810600）

供電可靠性反映了供電的持續能力，目前已成為國家經濟是否發達的衡量指標[1-4]。英國、加拿大、日本、法國等國的配電系統可靠性研究與應用較早，但由于不同地區的配電系統、實施設備、運行方式、電力用戶需求等多方面差異化較大，對供電可靠性的管控范圍、策略、指標并未形成統一的標準[5-7]。

文中結合海東地區經濟社會與電網發展實際情況，全面加強配電網停電精益化管理，有效降低了配電網停電對終端用戶的影響，努力為客戶提供安全、可靠、穩定、優質的供電服務。建設配網狀態負面清單管理、配網可靠性問題策略模型、配網供電可靠性管理三大模塊，提升了內部數據挖掘應用價值。

1 系統設計

1.1 總體架構

按照供電服務指揮系統的總體架構方式，該系統的總體架構如圖1 所示。其包括智能感知層、數據融合層、智能決策層[8]。

圖1 系統總體架構圖

智能感知層通過消息推送、數據總線、數據抽取等方式接入全業務數據中心。數據融合層是相關系統數據進入全業務數據中心后，進行統一的數據清洗及數據集成，為系統提供數據支撐。智能決策層主要實現配網狀態負面清單管理、配網可靠性問題策略模型、配網供電可靠性管理。

1.2 功能架構

系統的主要功能[9-10]如圖2 所示。

圖2 系統功能架構圖

1.3 數據架構

根據業務應用與數據特點，在大數據平臺內采用多種存儲方式結合的策略支撐業務應用的數據存儲及分析[11]。關系數據庫包含存儲組織機構、電力設備、電網拓撲、設備參數信息、電網運行信息等數據量變化較小的結構化數據。列式數據庫包含量測類、狀態類、雷電、山火等與時間序列相關的數據，采用時間戳與對象ID 作為鍵值在列式數據庫中存儲；列式數據庫具有數據存儲量大、數據檢索效率高的特點。系統的文檔、視頻、音頻等信息存儲在大數據平臺提供的分布式存儲文件系統中。

2 供電可靠性評價指標體系

常見的供電可靠性指標包括系統平均停電頻率（SAIFI）、系統平均停電持續時間（SAIDI）、電力用戶平均停電頻率（CAIFI）、電力用戶平均停電持續時間（CAIDI）、平均供電可用率（ASAI）、平均供電不可用率（ASUI）[12-16]。

1）SAIFI

系統平均停電頻率表示電力用戶在一年時間內的平均停電次數，單位為次（/用戶·年），公式如下：

其中，R表示系統中所有的負荷點，λ表示停運率，N表示系統中電力用戶數。

2）SAIDI

系統平均停電持續時間表示電力用戶一年時間內的平均停電持續時間，單位為h（/用戶·年），表達式如下：

其中，U表示系統中負荷點一年時間內的平均停運時間，單位為h/年。

3）CAIFI

電力用戶平均停電頻率表示一年時間內每個電力用戶的平均停電次數，單位為次（/停電電力用戶·年），如式（3）所示。

其中，M代表停電電力用戶數。

4）CAIDI

電力用戶平均停電持續時間指一年時間內每一個電力用戶每次停電的平均持續時間，單位為h（/停電電力用戶·年），公式如下：

5）ASAI

平均供電可用率表示一年時間內電力用戶供電時間與電力用戶總要求供電時間的占比，表達式如下：

6）ASUI

平均供電不可用率是指一年時間內電力用戶停電時間與電力用戶總要求供電時間的占比，公式如下：

3 供電可靠性管控技術

為提升供電系統可靠性、優化評價指標，文中通過建立配網狀態負面清單庫，形成負面清單銷號工單閉環管理，從而構建配網可靠性問題策略模型，實現供電可靠性過程管控。

3.1 配網狀態負面清單庫管理

通過對配電線路、配變運行數據進行采集、計算，結合配電網設備及拓撲結構，分析線路與配變的運行狀態。重點對線路故障、配變停運、線路重過載、配變重過載、低電壓、三相不平衡等進行分析。當發生以上事件時，自動生成一個負面清單。

建立負面清單銷號管理流程，如圖3 所示，從工單生成、派發、退回、回復、審核、評價、督辦形成負面清單銷號工單閉環管理。

圖3 負面清單銷號管理流程

3.2 配網供電可靠性管理

配網供電可靠性管理分為：

1）基礎數據管理

通過數據接口程序，從PMS 系統、營銷管理系統、用電管理系統、調度自動化系統、配電自動化系統、OMS 系統、配網工程系統獲取基礎臺賬、運行數據、業務數據三類信息。基于這些基礎數據（如圖4所示），建立停電信息池管理、基礎臺賬管理、數據維護及檢驗、數據異常整改工單等功能模塊。

圖4 基礎數據

2）可靠性指標管控

針對該單位的計劃目標，進行年度與月度的分解。按時間等維度縱向分析用戶平均停電時間、停電戶數、停電時戶數等關鍵指標，進行可靠性管理成效分析。

基于下月停電計劃，實現下月計劃停電時戶數目標值預算，生成下月計劃停電時戶數可使用量。將計算結果發送到可靠性管控預警模塊，實現停電計劃的“先算后報、先算后停”。統計每月時戶數的目標值、實際值、差異值與偏差率，以及當年累計值與可用值并進行環比、同比分析。同時，實現可靠性管理成效對比分析。通過對中、低壓用戶供電可靠性數據進行計算，實現對停電總時長、總時戶數、戶均停電次數、戶均停電時長、供電可靠率等指標的統計分析。

3）可靠性過程管控

對停電計劃執行過程中出現的負荷可轉移但未轉移情況、能帶電作業但未帶電作業情況、停電時間超過計劃時間情況、兩個月內重復停電多次情況、同一設備24 h 內停電兩次情況、同一設備不同原因停電未合并情況進行監控，并支持對已執行完畢的停電計劃進行班組工作成效評價，從而實現可靠性指標控制的全過程管控。

4 系統應用與分析

文中選取海東地區8 個10 kV 配網線路作為試點載體，分別記作X1～X8，梳理其2018 年、2019 年線路（配變）重過載、頻繁停電、三相不平衡、網架結構、供電能力、故障率等問題。以配網“負面清單”為問題導向，按照一線一策、一臺區一方案原則建立配網狀態負面清單庫，實現配網狀態負面清單數據匯集、驗證、核查、整改及質量評價，如圖5 所示。

圖5 負面清單庫

基于負面清單管控式構建配網可靠性問題策略模型，并對基礎數據、過程進行管控，通過可靠性指標反饋供電可靠性。2018 年、2019 年各可靠性指標情況如表1 和表2 所示。

表1 2018年X1～X8可靠性指標情況

表2 2019年X1～X8可靠性指標情況

2018 年和2019 年，電力用戶側用電可靠性基本低于供電系統供電可靠性，電力用戶平均每年停電次數及持續時間均大于供電系統側。各配網供電可 靠性水平從高到低依次為X2、X1、X3、X7、X6、X8、X4、X5。從 時間維度對比，2018 年X1～X8配 網線路的平均供電可用率為99.715%，2019 年X1～X8配網線路的平均供電可用率為99.727%，平均提高了0.012%。

5 結束語

該文基于配網狀態負面清單庫管理，構建了配網可靠性問題策略模型，并研究供電可靠性過程管控技術。通過海東地區8 個10 kV 配網線路作為試點載體，對2018 年、2019 年可靠性指標情況進行同期比較，系統平均停電頻率、系統平均停電持續時間、電力用戶平均停電頻率、電力用戶平均停電持續時間均有所下降，供電可靠性提高了0.012%。下一步將擴大研究范圍，進一步梳理負面清單庫，完善負面清單銷號管理流程，提升配網可靠性問題策略模型的全覆蓋性，實現配網可靠性過程全面管控。