基于抽樣采集方法的低壓供電可靠性研究

張震　劉愛(ài)　郭世剛　王寶英　姜蕾

摘要：本文首先在對(duì)低壓用戶可靠性統(tǒng)計(jì)及可行性分析的基礎(chǔ)上，確定了低壓用戶停電信息數(shù)據(jù)抽樣采集思路。并依托低壓可靠性系統(tǒng)，建立了低壓用戶臺(tái)賬，對(duì)照中壓用戶供電可靠性關(guān)鍵指標(biāo)，梳理了低壓可靠性統(tǒng)計(jì)評(píng)估指標(biāo)和評(píng)估方法。在實(shí)證研究階段，通過(guò)抽樣采集的方式，在低壓用戶可靠性統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了某供電公司部分低壓用戶停電信息的采集、上傳，初步實(shí)現(xiàn)了低壓可靠性的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算。同時(shí)依托該公司配網(wǎng)全過(guò)程管理平臺(tái)建設(shè)，開(kāi)展了網(wǎng)格化可靠性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的中壓可靠性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，并依據(jù)可靠性的高低進(jìn)行分顏色預(yù)警，為電網(wǎng)企業(yè)的配網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)及運(yùn)維配置提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：抽樣采集;低壓供電可靠性;可靠性指標(biāo)計(jì)算

1、研究背景

當(dāng)前我國(guó)對(duì)電能需求不斷增加，配電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施建設(shè)不斷增多，使得配網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，造成配網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理難度逐步加大，也增加了其出現(xiàn)故障的概率，影響了供電的可靠性。

目前國(guó)內(nèi)供電可靠性研究主要關(guān)注輸變電設(shè)施、系統(tǒng)和中壓用戶供電可靠性，低壓用戶可靠性研究在國(guó)內(nèi)還處于理論階段，尚未真正開(kāi)展。而世界一流發(fā)達(dá)城市可靠性管理已延伸至低壓可靠性領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)與世界一流電網(wǎng)可靠性管理方式接軌，提升電網(wǎng)企業(yè)服務(wù)管理水平，本文開(kāi)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(shù)據(jù)的收集，難點(diǎn)在于如何采集停電信息。本文分別對(duì)全量采集、抽樣采集兩種方式進(jìn)行了測(cè)試研究和可行性研究。經(jīng)分析，全量采集方式準(zhǔn)確性高，但開(kāi)展全量采集的研究過(guò)程中存在以下問(wèn)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(xiàn)階段大部分供電企業(yè)智能電表的覆蓋率還遠(yuǎn)未達(dá)到100%，除極少新建或試點(diǎn)區(qū)域可達(dá)到，對(duì)于現(xiàn)有的用電用戶改造難度較大。

2.數(shù)據(jù)規(guī)模大

面對(duì)海量的電力用戶，如果按照每天對(duì)所有智能表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，工作量將非常大。

3.數(shù)據(jù)采集帶寬有限

由于低壓用戶的停電信息數(shù)據(jù)量較大，只有采用光纖+485方式的區(qū)域數(shù)據(jù)通道能保證停電信息的采集。非光纖地區(qū)，采集低壓停電信息占用數(shù)據(jù)傳輸通道帶寬會(huì)影響到營(yíng)銷其他業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確的上傳。

基于以上原因，本文從目前實(shí)際情況出發(fā)，進(jìn)行了低壓可靠性抽樣采集的可行性研究，構(gòu)建抽樣采集指標(biāo)計(jì)算理論模型，研究抽樣采集原則，進(jìn)行了抽樣采集的研究及實(shí)施工作。

2.2低壓用戶供電可靠性指標(biāo)梳理

為實(shí)現(xiàn)低壓可靠性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，開(kāi)展國(guó)際對(duì)標(biāo)，在進(jìn)行低壓信息采集、傳輸?shù)耐瑫r(shí)，還需要制定相關(guān)的量化指標(biāo)。為此，本文通過(guò)全面梳理低壓可靠性指標(biāo)（如表1），對(duì)照中壓可靠性指標(biāo)和低壓用戶可靠性特點(diǎn)，對(duì)國(guó)網(wǎng)下發(fā)的低壓可靠性指標(biāo)定義及計(jì)算公式進(jìn)行分析與核對(duì)，及時(shí)反饋指標(biāo)的梳理意見(jiàn)和建議，從而確保建立正確、合規(guī)的低壓可靠性指標(biāo)體系。

指標(biāo)梳理結(jié)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(shí)間/統(tǒng)計(jì)期間時(shí)間）×100%

（2）若不計(jì)外部影響時(shí)，則記作ASAI-2：

平均供電可靠率ASAI-2（不計(jì)外部影響）=（1-（用戶平均停電時(shí)間-用戶平均受外部影響停電時(shí)間）/統(tǒng)計(jì)期間時(shí)間）×100%

（3）若不計(jì)系統(tǒng)電源不足限電時(shí)，則記作ASAI-4：

平均供電可靠率ASAI-4（不計(jì)系統(tǒng)電源不足限電）=（1-（用戶平均停電時(shí)間-用戶平均限電停電時(shí)間）/統(tǒng)計(jì)期間時(shí)間）×100%

（4）系統(tǒng)平均停電時(shí)間，記作SAIDI-1：

系統(tǒng)平均停電時(shí)間SAIDI-1=用戶平均停電時(shí)間=∑（每戶每次停電時(shí)間）/總用戶數(shù)=∑（每次停電持續(xù)時(shí)間*每次停電用戶數(shù)）/總用戶數(shù)h/戶

（5）若不計(jì)外部影響時(shí)，則記為SAIDI-2：

系統(tǒng)平均停電時(shí)間 SAIDI-2=∑（每次外部影響停電持續(xù)時(shí)間*每次受其影響的停電用戶數(shù)）/總用戶數(shù)h/戶

（6）若不計(jì)系統(tǒng)電源不足限電時(shí)，則記為SAIDI-3：

系統(tǒng)平均停電時(shí)間 SAIDI-3=∑（每次限電停電持續(xù)時(shí)間*每次限電停電用戶數(shù)）/總用戶數(shù)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(gè)臺(tái)區(qū)（公變）供電，臺(tái)區(qū)通過(guò)低壓線路為多個(gè)低壓分支箱供電，低壓分支箱再通過(guò)低壓分支線為每個(gè)低壓用戶供電。本文設(shè)置同一單元的低壓用戶計(jì)量表虛擬在一個(gè)虛擬表箱（集中計(jì)量箱）中進(jìn)行統(tǒng)一管理。

在研究過(guò)程中，將虛擬表箱做基礎(chǔ)研究對(duì)象，其運(yùn)行狀態(tài)信息是通過(guò)虛擬表箱下所有低壓用戶智能電表的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)反映。根據(jù)抽樣模型理論，將每個(gè)虛擬表箱的全部低壓用戶智能電表做為一個(gè)層進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再根據(jù)隨機(jī)理論，隨機(jī)采集虛擬表箱中2個(gè)低壓用戶智能電表的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)反映虛擬表箱的運(yùn)行狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)基于虛擬表箱的低壓可靠性數(shù)據(jù)采集。

根據(jù)供電用戶與虛擬表箱的供電拓?fù)潢P(guān)系，若一個(gè)虛擬表箱發(fā)生停電事件時(shí)，其中必有一個(gè)低壓用戶發(fā)生的停電事件。

對(duì)于抽樣實(shí)踐來(lái)說(shuō)，通過(guò)隨機(jī)采集虛擬表箱中一個(gè)用戶的（抽樣點(diǎn)庫(kù)中隨機(jī)抽?。┩＿\(yùn)事件，來(lái)反映該虛擬表箱停運(yùn)狀態(tài)。然后根據(jù)單戶停電發(fā)生概率和事件采集概率剔除單戶停電影響。

3、實(shí)證研究及成效

根據(jù)上文提出的研究方法，本文選取某供電公司開(kāi)展低壓供電可靠性管理工作。該公司通過(guò)建立低壓用戶可靠性系統(tǒng)，在系統(tǒng)中建立了低壓用戶基礎(chǔ)臺(tái)賬，實(shí)現(xiàn)了所有的低壓用戶抽樣點(diǎn)的停送電信息均已上傳至系統(tǒng)，基本具備了低壓可靠性初步統(tǒng)計(jì)與計(jì)算。

根據(jù)該公司低壓用戶實(shí)際情況，選定A地區(qū)作為低壓供電可靠性開(kāi)展試點(diǎn)。A區(qū)域所轄供電面積1.67平方公里，供電人口3萬(wàn)人;用戶數(shù)28590萬(wàn)戶，其中專變用戶134戶，公用配變用戶235戶，低壓用戶28224萬(wàn)戶。

全面搜集試點(diǎn)區(qū)域低壓用戶、智能表、集中器、通訊方式等臺(tái)賬信息。同時(shí)在用采項(xiàng)目組支持下，選定臺(tái)區(qū)進(jìn)行停電信息采集測(cè)試，開(kāi)展低壓用戶停電信息采集可行性分析。在進(jìn)行采集測(cè)試的同時(shí)，對(duì)低壓可靠性涉及的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行梳理。

依托已建立的低壓用戶可靠性系統(tǒng)，通過(guò)抽樣采集的方式，在低壓用戶可靠性統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了部分低壓用戶停電信息的采集、上傳，初步實(shí)現(xiàn)了低壓可靠性的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算。

在低壓可靠性系統(tǒng)中建立了低壓用戶臺(tái)賬，為低壓用戶可靠性統(tǒng)計(jì)打好臺(tái)賬基礎(chǔ)。開(kāi)展低壓可靠性指標(biāo)的梳理工作，對(duì)照中壓可靠性指標(biāo)和低壓用戶可靠性特點(diǎn)，對(duì)國(guó)網(wǎng)公司下發(fā)的低壓可靠性指標(biāo)定義及計(jì)算公式進(jìn)行梳理與核對(duì)，保證建立正確、合規(guī)的低壓可靠性指標(biāo)體系。

目前已在低壓用戶可靠性系統(tǒng)建立了試點(diǎn)區(qū)域低壓用戶臺(tái)賬，如圖2所示。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了低壓用戶可靠性的初步試計(jì)算，計(jì)算實(shí)例如圖3所示。

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作者簡(jiǎn)介：

張震，男，1975年04月12日 大學(xué)本科，高級(jí)工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)可靠性，安全性評(píng)價(jià)等。

劉愛(ài)（1974-），女，大學(xué)本科，工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置。

郭世剛（1976-），男，本科，高級(jí)工程師，主要研究方向：配網(wǎng)設(shè)備改造。

王寶英（1970-），女，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化。

姜蕾（1977-），女，本科，政工師，主要研究方向：電網(wǎng)運(yùn)維檢修。

（作者單位：1國(guó)網(wǎng)天津市電力公司;2國(guó)網(wǎng)天津市電力公司城西供電分公司）