配電網(wǎng)評價指標(biāo)體系研究

崔凱，史梓男，趙娟

(國網(wǎng)北京經(jīng)濟技術(shù)研究院，北京市100052)

0 引言

配電網(wǎng)直接面向終端用戶，在可靠供電、促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、保持社會和諧穩(wěn)定等方面發(fā)揮著舉足輕重的作用。經(jīng)過多年的建設(shè)與改造，我國配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和供電能力得到了不斷改善。但是，由于歷史欠賬較多，配電網(wǎng)發(fā)展總體上仍較為滯后，與發(fā)達(dá)國家相比，配電網(wǎng)的電能質(zhì)量、供電可靠性還存在較大差距［1-2］。隨著我國城鄉(xiāng)一體化進程的加速推進，特別是社會主義新農(nóng)村建設(shè)的不斷深入，部分地區(qū)電力需求增勢強勁，為滿足持續(xù)增長的用電需求，我國配電網(wǎng)迫切需要進一步加快發(fā)展。

為提高配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的科學(xué)性、指導(dǎo)性和可操作性，開展了配電網(wǎng)評價體系的研究工作。一方面，通過建立合理的評價指標(biāo)體系，逐步積累覆蓋配電網(wǎng)各項業(yè)務(wù)的指標(biāo)數(shù)據(jù)，為配電網(wǎng)規(guī)劃提供工作基礎(chǔ);另一方面，依據(jù)評價指標(biāo)體系，對配電網(wǎng)現(xiàn)狀進行診斷，對規(guī)劃實施效果進行理論檢驗，為配電網(wǎng)的建設(shè)改造提供有力的依據(jù)。本文綜合考慮我國配電網(wǎng)發(fā)展情況的差異，將評價區(qū)域劃分為A、B、C、D 4類，分別給出各類供電區(qū)域評價指標(biāo)的參考值，并通過設(shè)定各類供電區(qū)域?qū)φ麄€評價區(qū)域的影響權(quán)重，實現(xiàn)對配電網(wǎng)發(fā)展情況的科學(xué)、合理評價，為配電網(wǎng)建設(shè)、改造提供有益指導(dǎo)。

1 評價指標(biāo)的選取

1.1 評價原則

配電網(wǎng)點多、面廣、線長，處于電網(wǎng)的最末端，與用戶緊密相連，影響因素眾多，地區(qū)間差別很大。配電網(wǎng)評價指標(biāo)體系的構(gòu)建，必須充分考慮配電網(wǎng)的特點，確保評價指標(biāo)體系的實用性和可操作性。在評價指標(biāo)選擇方面，應(yīng)準(zhǔn)確、規(guī)范、可比。同時，在指標(biāo)數(shù)據(jù)來源方面，應(yīng)真實、可靠，以確保評價結(jié)果的客觀、公正，具有指導(dǎo)意義。

1.2 評價范圍

根據(jù)我國配電網(wǎng)的特點，配電網(wǎng)評價指標(biāo)體系主要針對110(66)、35、10 kV電網(wǎng)，適度反映0.4 kV電網(wǎng);重點應(yīng)用于地(市)、縣配電網(wǎng)評價，參考應(yīng)用于對省級及以上配電網(wǎng)的評價。

1.3 評價內(nèi)容

配電網(wǎng)評價指標(biāo)體系旨在全面衡量配電網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r，通過對配電網(wǎng)的供電質(zhì)量、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、運行水平、技術(shù)裝備、經(jīng)濟與社會性等要素進行評價［3-4］，深入了解配電網(wǎng)現(xiàn)狀及存在問題，促進配電網(wǎng)規(guī)劃方法和規(guī)劃手段的創(chuàng)新和實踐，推進配電網(wǎng)各項工作的精細(xì)化、精準(zhǔn)化，不斷滿足新形勢下經(jīng)濟社會發(fā)展對配電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展提出的新要求?；谏鲜隹紤]，本文提出配電網(wǎng)評價指標(biāo)體系的評價內(nèi)容如圖1所示。

圖1 配電網(wǎng)評價指標(biāo)體系的評價內(nèi)容Fig.1 Evaluation contents of evaluation system for power distribution network

2 評價指標(biāo)參考值

為使配電網(wǎng)評價工作與當(dāng)前工作要求有效銜接，各評價指標(biāo)參考值的確定綜合考慮了現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)劃成果以及統(tǒng)計數(shù)據(jù)等資料［5-8］。按照差異化的原則［8］，確定各指標(biāo)由高到低 A、B、C、D 4 類參考標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 各評價指標(biāo)參考值的確定Tab.1 Evaluation standards of different indices

表1中，A類標(biāo)準(zhǔn)適用于對供電可靠性要求很高的政治或經(jīng)濟中心區(qū)、國家級經(jīng)濟開發(fā)區(qū)或高新科技工業(yè)園區(qū);B類標(biāo)準(zhǔn)適用于對供電可靠性要求較高的生產(chǎn)生活集中區(qū)、省級經(jīng)濟開發(fā)區(qū)或工業(yè)園區(qū);C類標(biāo)準(zhǔn)適用于對供電可靠性有一定要求的生產(chǎn)生活相對集中區(qū);D類標(biāo)準(zhǔn)適用于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟活動區(qū)。

3 評價方法

3.1 評價指標(biāo)的分類

按照評價指標(biāo)數(shù)值大小與期望結(jié)果的關(guān)系，評價指標(biāo)可分為正向指標(biāo)、逆向指標(biāo)和中間指標(biāo)3類。

(1)正向指標(biāo)的指標(biāo)數(shù)值越大越好，包括電壓合格率、供電可靠率、主變壓器N－1通過率、線路N－1通過率、配電自動化終端覆蓋率、10 kV架空線路絕緣化率、戶戶通電率、一戶一表率等。

(2)逆向指標(biāo)的指標(biāo)數(shù)值越小越好，包括10 kV線路單放射比例、10 kV線路配變裝接容量大于12 MVA線路比例、重(輕)載主變壓器(線路)比例、10 kV高損變比例、綜合線損率、單位負(fù)荷投資等。

(3)雙向指標(biāo)的指標(biāo)越接近于區(qū)間中部效果越好，包括電網(wǎng)變電容載比等。

3.2 評價指標(biāo)分值的計算

評價指標(biāo)分值計算的方法有很多，目前應(yīng)用較為廣泛的是模糊隸屬度法。應(yīng)用線性插值原理，配電網(wǎng)評價指標(biāo)體系采用如下簡化方法構(gòu)建各類指標(biāo)的隸屬函數(shù)。

(1)正向指標(biāo)。高于指標(biāo)參考值下限的，得滿分;否則，每低于參考值下限一定數(shù)值扣除相應(yīng)分?jǐn)?shù)(扣分多少視具體指標(biāo)確定，下同)。

(2)逆向指標(biāo)。低于指標(biāo)參考值上限的，得滿分;否則，每超過參考值上限一定數(shù)值扣除相應(yīng)分?jǐn)?shù)。

(3)雙向指標(biāo)。介于指標(biāo)參考值范圍內(nèi)的，得滿分;否則，每偏離參考值一定數(shù)值(高于上限或低于下限)扣除相應(yīng)分?jǐn)?shù)。

為便于下文描述，定義指標(biāo)臨界值為基準(zhǔn)值，對應(yīng)為正向指標(biāo)參考值的下限或逆向指標(biāo)參考值的上限。雙向指標(biāo)包括高、低2個基準(zhǔn)值。

3.3 評價指標(biāo)權(quán)重的確定

不同指標(biāo)對評價目標(biāo)的影響程度不同，一般通過加權(quán)予以反映。即重要的指標(biāo)賦予較大的權(quán)重，相對次要的指標(biāo)賦予較小的權(quán)重。配電網(wǎng)評價指標(biāo)體系需要確定的權(quán)重包括2類，一類是反映各個指標(biāo)之間的重要性;另一類是反映與A、B、C、D 4類標(biāo)準(zhǔn)相對應(yīng)的不同類型供電區(qū)的影響程度。

確定指標(biāo)權(quán)重的方法很多，大致分為定量計算法和定性分析法。前者以判斷矩陣法為代表，后者主要為專家經(jīng)驗判斷法。

3.4 評價流程

(1)將評價對象按照區(qū)域特征和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，劃分為 A、B、C、D 4類供電區(qū)。

(2)分別統(tǒng)計4類供電區(qū)負(fù)荷大小，按照各供電區(qū)負(fù)荷所占比例，結(jié)合實際情況得到各類供電區(qū)的影響權(quán)重 ωA、ωB、ωC、ωD。

(3)將各個指標(biāo)分類基準(zhǔn)值通過供電區(qū)權(quán)重系數(shù)進行加權(quán)，計算得到各個指標(biāo)的綜合基準(zhǔn)值。

(4)根據(jù)指標(biāo)的綜合基準(zhǔn)值和指標(biāo)的分類，構(gòu)建不同指標(biāo)的隸屬函數(shù)。

(5)將指標(biāo)的實際值與其隸屬函數(shù)進行比較，計算得到指標(biāo)的評價得分。

(6)根據(jù)指標(biāo)的評價得分，通過各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，得到評價對象的總得分。

(7)根據(jù)評價對象的總得分和分項得分情況，詳細(xì)分析評價結(jié)果，總結(jié)評價結(jié)論，提出有關(guān)建議。

在構(gòu)建指標(biāo)隸屬函數(shù)過程中，上述評價流程不僅考慮了不同供電區(qū)的差異性，同時也更加強調(diào)評價對象的整體性，方便和評價指標(biāo)現(xiàn)有統(tǒng)計口徑相銜接。對于評價對象區(qū)域范圍較大的情況，也可按照A、B、C、D 4類供電區(qū)對不同指標(biāo)分別構(gòu)建隸屬函數(shù)，具體評價過程與之類似。

4 應(yīng)用舉例

以某市配電網(wǎng)現(xiàn)狀評估為例，說明配電網(wǎng)評價指標(biāo)體系在實際工作中的應(yīng)用。2010年該市全社會用電量113.6億kW·h，全社會最高負(fù)荷2 050 MW，供電可靠性(RS－3)99.712%，綜合電壓合格率97.358%。到2010年底，該市共有110 kV變電站53座，主變壓器86臺、總?cè)萘? 204 MVA，110 kV電網(wǎng)容載比為1.68;35 kV變電站50座，主變壓器80臺、總?cè)萘?99 MVA，35 kV電網(wǎng)容載比為1.53;10 kV線路710回，線路總長度1.0萬km，10 kV配電變壓器20 450臺、總?cè)萘? 822 MVA。

根據(jù)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合地區(qū)總體規(guī)劃，確定該市分為B、C、D類供電區(qū)。按照各分區(qū)負(fù)荷所占比重，結(jié)合人工修正，得到A、B、C、D 4類供電區(qū)的權(quán)重系數(shù)分別為 0、0.4、0.35、0.25。

根據(jù)前述評價流程，計算得到評價結(jié)果如表2所示。表中，各指標(biāo)的權(quán)重主要根據(jù)各指標(biāo)對電網(wǎng)影響程度通過專家經(jīng)驗取值，每個指標(biāo)的滿分值均按100分計算。

由表2可知，該市配電網(wǎng)現(xiàn)狀評價總得分為84.27，與理想得分存在一定差距。以下從供電質(zhì)量、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、運行水平、技術(shù)裝備以及經(jīng)濟與社會性5個方面對評價結(jié)果進行分析。

(1)供電質(zhì)量。該項內(nèi)容理想得分26分，實際得分21.77分。產(chǎn)生偏差的原因主要是10 kV線路供電半徑偏大、線路絕緣化率不高，加之近些年來配電網(wǎng)建設(shè)改造頻繁，造成供電可靠性和電壓合格率偏低。

(2)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。該項內(nèi)容理想得分20分，實際得分14.06分。產(chǎn)生偏差的原因一是局部區(qū)域電源點不足，存在一定比例的單線單變;二是網(wǎng)架布局不盡合理，110、35 kV網(wǎng)架主要為輻射和鏈?zhǔn)焦╇娊Y(jié)構(gòu)。

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(3)運行水平。該項內(nèi)容理想得分18分，實際得分16.61分。產(chǎn)生偏差的原因主要是存在一定數(shù)量的重、過載主變壓器和10 kV線路。

(4)技術(shù)裝備。該項內(nèi)容理想得分15分，實際得分10.83分。產(chǎn)生偏差的原因主要是配網(wǎng)自動化終端覆蓋率較低，僅為5%。

(5)經(jīng)濟與社會性。該項內(nèi)容理想得分21分，實際得分21分。指標(biāo)情況完成較好，體現(xiàn)了該市配電網(wǎng)管理和建設(shè)水平較高。

總體上來說，目前該市配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)還比較薄弱，設(shè)備裝備水平有待提高，應(yīng)在此方面進一步加大配電網(wǎng)建設(shè)改造力度。

5 結(jié)語

配電網(wǎng)評價指標(biāo)體系的建立，為科學(xué)評價配電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展能力，確定影響配電網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵因素提出了可量化的手段。有條件地區(qū)應(yīng)加快推進將配電網(wǎng)評價工作的常態(tài)化、制度化，通過及時發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)發(fā)展過程的難點和重點問題，有針對性地提出準(zhǔn)確有效的解決措施，促進配電網(wǎng)科學(xué)發(fā)展。

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