高可靠性城市示范區(qū)建設(shè)探索與實(shí)踐

韓克存，李開(kāi)燦

（1.山東電力集團(tuán)公司，山東 濟(jì)南 250001；2.濟(jì)寧供電公司，山東 濟(jì)寧 272000）

0 引言

高可靠性示范區(qū)建設(shè)是貫徹落實(shí)國(guó)家電網(wǎng)公司提出的加強(qiáng)配電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)全過(guò)程管理要求的一項(xiàng)重要舉措。 以可靠性指標(biāo)為引導(dǎo)，以全面提升供電可靠性水平和服務(wù)質(zhì)量為目標(biāo)，綜合運(yùn)用電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控、狀態(tài)評(píng)估、生產(chǎn)管理流程優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與智能電網(wǎng)建設(shè)等手段，建設(shè)青島配網(wǎng)管理指揮中心，有效集成可靠性、安全、生產(chǎn)、調(diào)度和營(yíng)銷(xiāo)管理等信息資源，統(tǒng)一調(diào)控配網(wǎng)日常生產(chǎn)及中、低壓設(shè)備事故搶修，轉(zhuǎn)變現(xiàn)有安全生產(chǎn)管理理念，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)各專(zhuān)業(yè)人員高度協(xié)同，全面提升應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力和水平，建設(shè)具備國(guó)際先進(jìn)水平的高可靠性示范區(qū)，為山東電力集團(tuán)公司整體配網(wǎng)管理水平的提升積累經(jīng)驗(yàn)、提供示范。

1 項(xiàng)目背景

1.1 電力用戶對(duì)高供電質(zhì)量的實(shí)際需求

隨著國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)城市配電網(wǎng)建設(shè)和改造力度的不斷加強(qiáng)，城市配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、裝備和運(yùn)行水平得到明顯改善，城市配電網(wǎng)管理水平得到持續(xù)提升，城市供電可靠性指標(biāo)逐年提高。 但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市用戶對(duì)高供電可靠性的需求呈快速上升趨勢(shì)。 因此，探索和實(shí)踐高可靠性城市示范區(qū)建設(shè)，積累高可靠性城市配網(wǎng)建設(shè)管理經(jīng)驗(yàn)，是目前供電企業(yè)持續(xù)提升供電可靠性的任務(wù)之一。

1.2 可靠性與經(jīng)濟(jì)性兼顧的電網(wǎng)建設(shè)缺乏標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，負(fù)荷需求增長(zhǎng)迅速，居民和商業(yè)用電量比例逐步增大，中低壓用戶，特別是重要用戶對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高，迫切需要進(jìn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性相關(guān)的研究，建立與可靠性要求相適應(yīng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化等相關(guān)規(guī)范。

1.3 供電可靠率與國(guó)際先進(jìn)城市相比仍存在差距

目前國(guó)內(nèi)排名前10名的城市供電可靠率指標(biāo)大約在99.96%～99.985%之間，而以新加坡、東京、巴黎、倫敦為代表的國(guó)際大都市供電可靠率水平均在99.99%以上（表1）。 相比之下，我國(guó)城市大多仍處于快速發(fā)展階段，電力負(fù)荷增長(zhǎng)迅速，配網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，發(fā)展的重點(diǎn)仍是滿足負(fù)荷的快速發(fā)展需求，供電可靠率整體水平還存在一定差距。

表1 2009年國(guó)外部分先進(jìn)城市供電可靠率水平

1.4 目前應(yīng)用可靠性評(píng)估指導(dǎo)配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行的能力不足

國(guó)外許多電力公司為了更全面地控制各種威脅電力設(shè)備和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的隱患，提高電網(wǎng)投資的經(jīng)濟(jì)效益，已廣泛應(yīng)用可靠性評(píng)價(jià)方法及評(píng)估體系以指導(dǎo)城市配電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行。而我國(guó)供電系統(tǒng)中可靠性評(píng)估應(yīng)用較少，基本沒(méi)有針對(duì)城市特點(diǎn)的配電網(wǎng)可靠性規(guī)劃方法，沒(méi)有探討影響供電可靠性的其他相關(guān)因素的綜合優(yōu)化，也較少研究具有針對(duì)性、兼顧經(jīng)濟(jì)性和可靠性的配電網(wǎng)投資及其發(fā)展方向，還需進(jìn)一步加強(qiáng)可靠性數(shù)據(jù)的深層次挖掘和應(yīng)用工作。

2 示范區(qū)選取與評(píng)估

2.1 示范區(qū)選取

青島高可靠性示范區(qū)，地處青島東部沿海，涵蓋主要政治、經(jīng)濟(jì)、商業(yè)、旅游等“成熟”城市規(guī)劃區(qū)，面積為5.7 km2。該區(qū)域共涉及8座變電站，由52條線路組成22個(gè)環(huán)網(wǎng)。區(qū)域內(nèi)配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為電纜單環(huán)網(wǎng)、架空（架空、電纜混合）線路三分段二聯(lián)絡(luò)等?，F(xiàn)狀負(fù)荷密度為10 MW/km2，已接近其遠(yuǎn)景飽和負(fù)荷密度。2010年該區(qū)域供電可靠率RS-3指標(biāo)為99.966%，依據(jù)《城市配電網(wǎng)運(yùn)行水平和供電能力評(píng)估導(dǎo)則》對(duì)示范區(qū)進(jìn)行了評(píng)估，運(yùn)行水平得分為93.05分，供電能力得分為92.23分（百分制），均處于較高水平。示范區(qū)內(nèi)綜合指標(biāo)、裝備水平、負(fù)載能力和轉(zhuǎn)供能力水平總體較為優(yōu)秀。

2.2 示范區(qū)配網(wǎng)可靠性評(píng)估與分析

建設(shè)高可靠性示范區(qū)，應(yīng)從影響供電可靠性的因素入手進(jìn)行分析，找出提升供電可靠性的措施。根據(jù)DL/T836-2003《供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評(píng)價(jià)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，將配電網(wǎng)停電原因分為預(yù)安排停電和故障停電兩大類(lèi)，每大類(lèi)中又分為若干項(xiàng)，每項(xiàng)中還有更進(jìn)一步的細(xì)分?？傮w來(lái)看，這些因素基本涵蓋4個(gè)方面，即網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、技術(shù)、管理，其中網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備是一次方面的因素，技術(shù)主要是二次方面的因素，表2所示。

3 建設(shè)目標(biāo)

供電可靠率指標(biāo)目標(biāo)。示范區(qū)內(nèi)供電可靠率指標(biāo)達(dá)到99.999 5%～99.999 9%，平均停電時(shí)間為0.5～3 min，達(dá)到法國(guó)、日本等先進(jìn)國(guó)家電力可靠性管理水平。

配電管理目標(biāo)。加強(qiáng)配電全過(guò)程管理，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維、搶修各環(huán)節(jié)的全過(guò)程優(yōu)化，變被動(dòng)管理為主動(dòng)管理，最終實(shí)現(xiàn)供電高可靠性的目標(biāo)。

成果推廣應(yīng)用目標(biāo)。通過(guò)高可靠性示范區(qū)建設(shè)，建立以“可靠性”為中心的生產(chǎn)管理模式，總結(jié)配網(wǎng)精益化管理經(jīng)驗(yàn)，提煉適合高可靠性的管理方法，推廣高可靠性示范區(qū)建設(shè)先進(jìn)成果。

4 實(shí)施策略

評(píng)估先行，明確目標(biāo)。 以全面提升供電可靠性水平和服務(wù)質(zhì)量為目標(biāo)，以配電網(wǎng)發(fā)展整體規(guī)劃為指導(dǎo)，通過(guò)全面開(kāi)展示范區(qū)內(nèi)配網(wǎng)結(jié)構(gòu)和主要設(shè)備可靠性指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)、分析和評(píng)價(jià)，明確青島高可靠性示范區(qū)建設(shè)目標(biāo)，深化、細(xì)化示范區(qū)內(nèi)配網(wǎng)規(guī)劃、改造方案，綜合協(xié)調(diào)，積極開(kāi)展高可靠性示范區(qū)建設(shè)。

表2 不同供電可靠率水平用戶制約因素差異對(duì)比

管、建兼顧，管理為重。 在完善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、提升裝備水平的同時(shí)，特別注重管理水平的提升。成立青島配網(wǎng)管理指揮中心，建立全過(guò)程主動(dòng)式配網(wǎng)管理組織體系，通過(guò)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、生產(chǎn)、營(yíng)銷(xiāo)等多管理部門(mén)的充分協(xié)調(diào)和配合，綜合運(yùn)用電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控、狀態(tài)評(píng)估、生產(chǎn)管理流程優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、智能電網(wǎng)建設(shè)等成熟手段，有效整合相關(guān)信息資源，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)“被動(dòng)管理”向“主動(dòng)管理”的變革，通過(guò)管理水平的提升，彌補(bǔ)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的不足。

圖1 配網(wǎng)指揮中心

預(yù)防為主，超前防控。轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的、以被動(dòng)式搶修管理為主的配網(wǎng)管理模式，完善配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化管理體系和標(biāo)準(zhǔn)化搶修體系，充分應(yīng)用成熟的電網(wǎng)和設(shè)備監(jiān)控手段，配合智能設(shè)備的應(yīng)用，通過(guò)建設(shè)國(guó)內(nèi)首家面向運(yùn)行的 “配電網(wǎng)在線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)”，主動(dòng)分析配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，在線評(píng)估配網(wǎng)安全運(yùn)行水平和供電能力，及早發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)的不安全運(yùn)行狀態(tài)并及時(shí)采取措施，提前預(yù)防停電故障的發(fā)生。

科技引領(lǐng)，標(biāo)準(zhǔn)先行。 特別注重科技成果的應(yīng)用，在已取得科技成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加大綜合風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控、配電自動(dòng)化、智能電網(wǎng)設(shè)備等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，建設(shè)以“三維空間地理信息系統(tǒng)”為平臺(tái)，“配電網(wǎng)管理指揮系統(tǒng)”為指揮中樞，“配電網(wǎng)在線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)”和“配電網(wǎng)狀態(tài)檢修系統(tǒng)”為輔助決策的集監(jiān)控、指揮、預(yù)警功能為一體的配電網(wǎng)綜合管理信息系統(tǒng)，以高科技智能電網(wǎng)技術(shù)支撐高可靠性示范區(qū)建設(shè)和運(yùn)行管理。

5 主要做法

5.1 管理提升方面

成立“一個(gè)中心”，即配網(wǎng)指揮中心（圖1）。在實(shí)現(xiàn)配電專(zhuān)業(yè)化管理的基礎(chǔ)上，建立配網(wǎng)指揮中心，統(tǒng)一組織協(xié)調(diào)配網(wǎng)日常生產(chǎn)及中、低壓設(shè)備事故搶修，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)各專(zhuān)業(yè)人員高度協(xié)同，全面提升應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力和水平。

完善“兩套體系”，即配網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化管理體系、標(biāo)準(zhǔn)化搶修體系。建立健全配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化管理體系，完成各項(xiàng)管理規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化體系平臺(tái)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維；實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、通用造價(jià)、通用設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)工藝；提升配網(wǎng)集約化運(yùn)行、專(zhuān)業(yè)化檢修、精益化管理水平。 通過(guò)組建配網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化搶修體系，編制配網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化搶修方案、流程和工藝，加強(qiáng)配網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化搶修車(chē)輛及工器具配置，實(shí)現(xiàn)介入超前、流程優(yōu)化、手段先進(jìn)、處理快速、多方互動(dòng)、優(yōu)質(zhì)高效的配網(wǎng)搶修。

實(shí)現(xiàn)“一種變革”，即由配網(wǎng)“被動(dòng)管理”向“主動(dòng)管理”的變革。充分利用紅外測(cè)溫、在線測(cè)溫、局放測(cè)試、SF6氣體檢漏等帶電檢測(cè)、在線、離線監(jiān)測(cè)手段和分析診斷技術(shù)，積極探索先進(jìn)的配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法。通過(guò)對(duì)配網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)狀態(tài)評(píng)估及對(duì)各類(lèi)異常的預(yù)警性提示，明確檢修策略，及時(shí)做出檢修安排，變事故被動(dòng)搶修為主動(dòng)式預(yù)防檢修。

5.2 網(wǎng)架優(yōu)化及設(shè)備改造方面

借鑒巴黎、東京、新加坡配電網(wǎng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)示范區(qū)線路網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。 結(jié)合網(wǎng)架優(yōu)化，同時(shí)開(kāi)展配電自動(dòng)化建設(shè)，目前已完成示范區(qū)內(nèi)12條線路的配電自動(dòng)化改造，圖2所示。10 kV媒體甲、乙線路在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了基于“面保護(hù)”原理的智能分布式饋線自動(dòng)化功能，在麥島污水處理廠實(shí)現(xiàn)了沼氣發(fā)電機(jī)分布式電源接入。

圖2 示范區(qū)內(nèi)配電自動(dòng)化改造

對(duì)各類(lèi)配電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估，結(jié)合設(shè)備隱患排查和環(huán)網(wǎng)柜、分接箱、箱式變電站的專(zhuān)項(xiàng)治理，對(duì)不滿足安全運(yùn)行要求的設(shè)備進(jìn)行更換或改造，提高設(shè)備的抗外力破壞和抵御惡劣天氣的能力，降低設(shè)備故障率。目前已經(jīng)完成了示范區(qū)內(nèi)所有配電設(shè)備的普查工作，并對(duì)存在安全隱患及缺陷的設(shè)備進(jìn)行了集中整治。

5.3 技術(shù)支撐方面

建成以“配電網(wǎng)管理指揮系統(tǒng)”為平臺(tái)，“配電網(wǎng)在線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)”、“配電網(wǎng)狀態(tài)檢修系統(tǒng)”為輔助決策的配電網(wǎng)監(jiān)控、指揮、預(yù)警，三位一體立體展現(xiàn)的綜合管理信息系統(tǒng)。

配電網(wǎng)管理指揮系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)配電自動(dòng)化、PMS、EMS、營(yíng)銷(xiāo)管理、需求側(cè)管理、95598等系統(tǒng)進(jìn)行信息集成、整合，開(kāi)發(fā)部署“配電網(wǎng)管理指揮系統(tǒng)”（圖3），實(shí)現(xiàn)設(shè)備從報(bào)裝到生產(chǎn)運(yùn)行的全流程、全過(guò)程閉環(huán)管理。實(shí)現(xiàn)智能停電分析、指標(biāo)在線統(tǒng)計(jì)與實(shí)時(shí)故障處理，變客戶被動(dòng)撥打95598服務(wù)熱線為主動(dòng)預(yù)警和實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)客戶服務(wù)主動(dòng)化、互動(dòng)化。

配電網(wǎng)在線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)。配網(wǎng)在線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)跟蹤獲取電網(wǎng)、配網(wǎng)運(yùn)行中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)評(píng)估結(jié)果，在線評(píng)估配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)由于負(fù)荷增長(zhǎng)和運(yùn)行方式變化等因素產(chǎn)生的在線運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，給出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提示，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)隨配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)變化的實(shí)時(shí)在線評(píng)估，達(dá)到提前預(yù)警、及時(shí)消除隱患，進(jìn)一步提升供電可靠性的目標(biāo)。

圖3 配電網(wǎng)管理指揮系統(tǒng)

表3 高可靠性示范區(qū)改造后網(wǎng)架可靠性統(tǒng)計(jì)

配電網(wǎng)狀態(tài)檢修系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)配電設(shè)備各類(lèi)在線監(jiān)測(cè)裝置、智能電表等設(shè)備信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集成、分析、展示和越限報(bào)警等功能，為配電設(shè)備進(jìn)行在線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和開(kāi)展提供技術(shù)支撐。

三維空間地理信息系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)示范區(qū)內(nèi)地上及地下設(shè)備進(jìn)行全面測(cè)繪及數(shù)字三維建模，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)架空及電纜線路的三維全景可視化展現(xiàn)和對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域、隱患區(qū)域、重要設(shè)備的實(shí)時(shí)直觀監(jiān)測(cè)。 通過(guò)集成配電網(wǎng)運(yùn)行、檢修、在線監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)故障區(qū)域快速定位，縮短故障處理時(shí)間，進(jìn)一步提高配電設(shè)備精益化管理水平。

6 實(shí)施效果

技術(shù)指標(biāo)。隨著網(wǎng)架改造和大量的技術(shù)及管理措施的落實(shí)，高可靠性示范區(qū)內(nèi)的設(shè)備故障率得到有效控制和明顯下降，供電可靠率實(shí)現(xiàn)了較大幅度的提高，各種特征基本滿足高可靠性的相關(guān)要素。經(jīng)中國(guó)電科院測(cè)算，示范區(qū)內(nèi)供電可靠率達(dá)到99.999 5%，設(shè)備故障率明顯降低，故障搶修時(shí)間有效縮短。示范區(qū)改造后網(wǎng)架可靠性統(tǒng)計(jì)如表3所示。

管理成效。青島高可靠性示范區(qū)建設(shè)，在加強(qiáng)配電專(zhuān)業(yè)化管理的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維、搶修各環(huán)節(jié)的全過(guò)程優(yōu)化，成立了“一個(gè)中心”（配網(wǎng)管理指揮中心），完善了“兩套體系”（配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化管理體系和標(biāo)準(zhǔn)化搶修體系），實(shí)現(xiàn)了“一種變革”（配網(wǎng)“被動(dòng)管理”向“主動(dòng)管理”變革），建成了以“三維空間地理信息系統(tǒng)”為平臺(tái)、“配電網(wǎng)管理指揮系統(tǒng)”為指揮中樞、“配電網(wǎng)在線風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)”和“配電網(wǎng)狀態(tài)檢修系統(tǒng)”為輔助決策，集監(jiān)控、指揮、預(yù)警功能為一體的配電網(wǎng)綜合管理信息系統(tǒng)。 通過(guò)管理改革和創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)了供電高可靠性的目標(biāo)，為國(guó)家電網(wǎng)公司整體配網(wǎng)管理水平的提升積累了經(jīng)驗(yàn)、提供了示范。

7 結(jié)語(yǔ)

青島供電公司在高可靠性示范區(qū)建設(shè)中做出了積極貢獻(xiàn)，在全省率先實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維、搶修全過(guò)程的優(yōu)化，建成了集監(jiān)控、指揮、預(yù)警功能為一體的配電網(wǎng)綜合管理信息系統(tǒng)，大大提高了城市供電可靠性和供電質(zhì)量，提升了配網(wǎng)綜合管理水平，為全省高可靠性城市建設(shè)的全面實(shí)施積累了經(jīng)驗(yàn)，奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。