配電網(wǎng)設(shè)備立項(xiàng)需求迫切度量化評(píng)價(jià)方法

戚沁雅，安 義，劉發(fā)勝，歐陽(yáng)文華，劉 蓓

（1.國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學(xué)研究院，江西南昌330096；2.國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司，江西南昌330077）

0 引言

配電網(wǎng)項(xiàng)目的特點(diǎn)是“體量大、數(shù)據(jù)雜、效率低”，相對(duì)于主網(wǎng)，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備繁多、差異性大，從立項(xiàng)到投運(yùn)的全過程都依賴線下報(bào)送數(shù)據(jù)和人工主觀經(jīng)驗(yàn)，缺乏系統(tǒng)性的評(píng)價(jià)方法，導(dǎo)致立項(xiàng)必要性、項(xiàng)目成效往往不能客觀評(píng)價(jià)，項(xiàng)目未能有效解決實(shí)際突出問題，難以保證投資的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[1-2]。

隨著配電自動(dòng)化、用電信息采集等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的推廣，配網(wǎng)中會(huì)產(chǎn)生指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的海量異構(gòu)、多態(tài)的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)利用人工主觀經(jīng)驗(yàn)決策配網(wǎng)投資的工作模式已不再適應(yīng)。從公司長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來看，配網(wǎng)全業(yè)務(wù)管理理念和精準(zhǔn)投資理念不斷深入，通過數(shù)字化、智能化建設(shè)支撐配電網(wǎng)全業(yè)務(wù)鏈管理體系，已成為配電網(wǎng)科學(xué)發(fā)展的必然選擇。

基于上述現(xiàn)狀，文中提出了配電網(wǎng)設(shè)備立項(xiàng)需求迫切度量化評(píng)價(jià)方法。從實(shí)際問題出發(fā)，對(duì)配電網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)行真正關(guān)注的問題梳理分類，通過數(shù)據(jù)中臺(tái)自動(dòng)收集各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的相關(guān)問題，納入運(yùn)行、網(wǎng)架、發(fā)展問題庫(kù)，分離出問題中的立項(xiàng)因子，進(jìn)一步分析以量化每臺(tái)設(shè)備的立項(xiàng)迫切度，篩選出真正需要立項(xiàng)的設(shè)備，輔助決策人員為項(xiàng)目需求排序，提升配電網(wǎng)投資效率和效益。

1 配電網(wǎng)問題自動(dòng)歸集方法

配電網(wǎng)設(shè)備立項(xiàng)需求迫切度量化評(píng)價(jià)旨在針對(duì)所有存在問題的設(shè)備，全面反映問題的嚴(yán)重程度，以此為設(shè)備立項(xiàng)需求排序，為投資決策提供正確導(dǎo)向。評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性取決于問題收集的真實(shí)性和全面性，因此，仍沿用以往人工收資的方式是不可取的，有必要建立適用于實(shí)際項(xiàng)目評(píng)價(jià)的問題指標(biāo)體系，集成信息化手段實(shí)現(xiàn)問題的自動(dòng)收集。

通過系統(tǒng)、離線等方式收集近兩年全省配電網(wǎng)歷史項(xiàng)目基本資料，構(gòu)建配電網(wǎng)歷史項(xiàng)目數(shù)據(jù)集，基于數(shù)據(jù)集分析挖掘江西歷年項(xiàng)目特點(diǎn)，參考Q/GDW 1738—2012《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》、Q/GDW 10370—2016《配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)配網(wǎng)問題進(jìn)行梳理分類，將問題歸集于10 kV 線路和臺(tái)區(qū)兩類設(shè)備，對(duì)于不同設(shè)備，需要立項(xiàng)的問題主要有三類：解決配電網(wǎng)運(yùn)行突出問題、完善目標(biāo)網(wǎng)架和滿足新增負(fù)荷的需求。

配電網(wǎng)運(yùn)行突出問題主要包括配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)出現(xiàn)的、已經(jīng)引起停電或有可能引起停電的運(yùn)行類問題，對(duì)于此類問題應(yīng)全部納入問題庫(kù)。目標(biāo)網(wǎng)架的完善應(yīng)貫徹“網(wǎng)格化、單元制”管理理念，重點(diǎn)關(guān)注未達(dá)到目標(biāo)網(wǎng)架要求或未達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的網(wǎng)架類問題，對(duì)于此類問題應(yīng)參考標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合地區(qū)現(xiàn)狀納入問題庫(kù)。滿足新增負(fù)荷的需求包括需配合市政規(guī)劃建設(shè)或電網(wǎng)不滿足地區(qū)未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的問題，主要將對(duì)應(yīng)園區(qū)、業(yè)擴(kuò)、分布式光伏、小水電等接入需求的發(fā)展類問題納入問題庫(kù)。問題具體分類如下：

1）10 kV 配電線路：運(yùn)行類問題主要有線路跳閘等故障導(dǎo)致的停電、配電線路重過載、頻繁停電投訴、線路缺陷隱患；網(wǎng)架類問題主要有配電線路不滿足聯(lián)絡(luò)或“N-1”校驗(yàn)、線路運(yùn)行年限長(zhǎng)、供電半徑長(zhǎng)、分段數(shù)不足、線路不滿足絕緣要求；發(fā)展類問題主要有線路可開放容量不足、不滿足負(fù)荷增長(zhǎng)需求、配合市政規(guī)劃。

2）10 kV 配電臺(tái)區(qū)：運(yùn)行類問題主要有臺(tái)區(qū)出口低電壓、臺(tái)區(qū)重過載、臺(tái)區(qū)（低壓）頻繁停電投訴、低電壓投訴及用戶低電壓、臺(tái)區(qū)及低壓缺陷隱患；網(wǎng)架類問題主要有臺(tái)區(qū)運(yùn)行年限超標(biāo)、出口兩相供電、低壓線路不滿足絕緣要求、低壓供電半徑長(zhǎng)；發(fā)展類問題主要有臺(tái)區(qū)可開放容量不足、戶均容量低、不滿足負(fù)荷增長(zhǎng)需求、配合市政規(guī)劃。

針對(duì)配電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀和需求，文中確立了配網(wǎng)問題庫(kù)建庫(kù)規(guī)則，將問題歸集于10 kV 線路和臺(tái)區(qū)兩類設(shè)備，并分成運(yùn)行、網(wǎng)架、發(fā)展三大類，從立項(xiàng)源頭規(guī)范問題管理，以設(shè)備為紐帶建立項(xiàng)目與問題關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過數(shù)據(jù)中臺(tái)自動(dòng)收集各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的相關(guān)問題，為項(xiàng)目需求綜合分析提供科學(xué)依據(jù)。

2 配電網(wǎng)設(shè)備問題-需求模型構(gòu)建

2.1 問題運(yùn)維和立項(xiàng)因子區(qū)分

為實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)精準(zhǔn)投資的目標(biāo)，項(xiàng)目投資應(yīng)堅(jiān)持效率效益優(yōu)先原則，通過分離問題中的運(yùn)維和立項(xiàng)因子，區(qū)分出真正需要安排項(xiàng)目解決的問題，可為發(fā)展策劃部門提供正確導(dǎo)向。

對(duì)于納入問題庫(kù)的所有問題類型，其導(dǎo)致問題發(fā)生的因素都可以看作由兩部分構(gòu)成，分別是外界因素和內(nèi)在因素。外界因素是指天氣、環(huán)境、人為等原因，當(dāng)問題的發(fā)生為主要受到外界因素影響，如車輛撞桿導(dǎo)致線路跳閘，故障原因可分類為運(yùn)維因子。內(nèi)在因素是指設(shè)備本身存在缺陷，如負(fù)荷突增導(dǎo)致的配變過載，過載原因是配變?nèi)萘坎蛔悖瑢?duì)于這類問題應(yīng)分類為立項(xiàng)因子。此外，對(duì)于已投產(chǎn)運(yùn)行的10 kV 及以下單一設(shè)備及附屬設(shè)備進(jìn)行改造的工程原則上不列入配電網(wǎng)項(xiàng)目需求，通過技改大修項(xiàng)目解決，即在本文中這類問題應(yīng)分類為運(yùn)維因子。

基于上述分析，在區(qū)分問題中的運(yùn)維和立項(xiàng)因子時(shí)，可初步將網(wǎng)架、發(fā)展類問題劃分為立項(xiàng)因子，運(yùn)行類問題根據(jù)問題原因分類，問題原因中外界因素占主要?jiǎng)t劃分為運(yùn)維因子，問題原因中內(nèi)在因素占主要?jiǎng)t劃分為立項(xiàng)因子。

表1 配電網(wǎng)問題運(yùn)維和立項(xiàng)因子分類

2.2 構(gòu)建問題-需求數(shù)學(xué)模型

對(duì)問題庫(kù)中各類問題的運(yùn)維因子和立項(xiàng)因子初步分離后，為分辨出更需要立項(xiàng)的設(shè)備，應(yīng)對(duì)立項(xiàng)因子做進(jìn)一步分析，量化問題的嚴(yán)重程度，通過對(duì)一臺(tái)設(shè)備下所有問題立項(xiàng)因子的量化歸一計(jì)算，可構(gòu)建設(shè)備問題-需求數(shù)學(xué)模型，對(duì)設(shè)備立項(xiàng)迫切度量化評(píng)價(jià)，依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)項(xiàng)目需求排序，優(yōu)選出急需立項(xiàng)的設(shè)備。

要建立設(shè)備問題-需求數(shù)學(xué)模型，關(guān)鍵步驟有兩點(diǎn)：一是確定每類問題閾值，從而得到各類問題指標(biāo)的量化評(píng)價(jià)方法；二是設(shè)置權(quán)重以表征指標(biāo)的重要程度。

將某設(shè)備的問題-需求數(shù)學(xué)模型表述為：

式中，R（t）為設(shè)備立項(xiàng)迫切度，迫切度越高表明設(shè)備健康狀態(tài)越差、問題越嚴(yán)重，立項(xiàng)需求越強(qiáng)烈；Qi（t）為設(shè)備第i個(gè)問題評(píng)估得分，得分越高表明該項(xiàng)問題越嚴(yán)重；Wi（t）為指標(biāo)權(quán)重，表征每項(xiàng)指標(biāo)對(duì)于設(shè)備立項(xiàng)的作用力度。

利用大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法確定問題閾值時(shí)，應(yīng)考慮到問題相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，對(duì)于網(wǎng)架、發(fā)展類問題，重點(diǎn)關(guān)注可能導(dǎo)致的運(yùn)行突出問題或其他不利后果。如戶均容量低問題，與之相關(guān)的主要有兩個(gè)方面，一是按照“十三五”規(guī)劃，戶均配變?nèi)萘繎?yīng)不低于2 kVA，二是戶均容量不足導(dǎo)致的不利結(jié)果通常是用戶低電壓。以江西電網(wǎng)為例，經(jīng)統(tǒng)計(jì)2019年464臺(tái)低電壓投訴臺(tái)區(qū)的平均戶均容量為1.1 kVA，戶均容量小于2 kVA 的被投訴臺(tái)區(qū)占84.3%，根據(jù)戶均容量問題待解決迫切程度，可將戶均容量按百分制折算，并設(shè)置兩個(gè)閾值1 kVA 和2 kVA，戶均容量小于1 kVA 單項(xiàng)問題得分100，戶均容量評(píng)估得分可表述為：

式中，x為被評(píng)估設(shè)備戶均容量。

值得注意的是，由于受到地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和電網(wǎng)建設(shè)水平影響，部分指標(biāo)計(jì)算出來的結(jié)果可能存在較大地域差異性，因此在確定問題閾值時(shí)應(yīng)考慮地區(qū)因素。

為得到設(shè)備整體的問題-需求關(guān)系，需為各項(xiàng)指標(biāo)賦權(quán)。指標(biāo)權(quán)重可采用層次分析法[3-5]計(jì)算，把區(qū)域按照A、B、C、D 四類劃分，邀請(qǐng)不同單位的專家對(duì)各級(jí)指標(biāo)打分，基于單個(gè)專家打分計(jì)算出各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重，其結(jié)果以向量形式表現(xiàn)，通過多位專家打分則能夠得到指標(biāo)權(quán)重矩陣：

式中所表述的為第j類地區(qū)（j=1，2，3，4，分別對(duì)應(yīng)A、B、C、D四類地區(qū)），n為問題數(shù)，m為參與打分的專家數(shù)，每個(gè)專家對(duì)所有問題打分的結(jié)果為一個(gè)列向量。運(yùn)用代數(shù)平均法對(duì)上式按列平均，求得平均值ai：

對(duì)ai（i=1，2，…，n）歸一化處理，得到第i項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)wi：

基于群體決策確定指標(biāo)主觀權(quán)重，再選取配電網(wǎng)項(xiàng)目資料樣本，挖掘?qū)嶋H項(xiàng)目立項(xiàng)與各項(xiàng)影響因素的關(guān)系，對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正，得到最終的指標(biāo)權(quán)重集。

為便于實(shí)際工程應(yīng)用，應(yīng)考慮到除了根據(jù)文中計(jì)算得到設(shè)備立項(xiàng)迫切度較高時(shí)，還存在另一種情況需要立項(xiàng)，即設(shè)備單項(xiàng)問題已經(jīng)十分嚴(yán)重，若任其發(fā)展很可能導(dǎo)致停電或是設(shè)備損壞，因此文中針對(duì)部分問題設(shè)置了直接立項(xiàng)條件，如表2所示。

表2 配電網(wǎng)問題直接立項(xiàng)條件

3 實(shí)例分析

抽選20 個(gè)2018 年計(jì)劃項(xiàng)目，以2017 年作為基準(zhǔn)年，2019 年作為成效評(píng)價(jià)年，構(gòu)建設(shè)備問題-需求模型，對(duì)項(xiàng)目需求迫切度排序，以此評(píng)價(jià)立項(xiàng)前項(xiàng)目必要性和投運(yùn)后項(xiàng)目成效。

按照文中提出的問題歸集和評(píng)分方法計(jì)算，通過在智能化供電服務(wù)指揮系統(tǒng)和PMS2.0系統(tǒng)收集歷史問題，對(duì)當(dāng)年設(shè)備立項(xiàng)需求迫切度評(píng)分，結(jié)果如表3所示。

表3 20個(gè)工程評(píng)分結(jié)果

從表3 中16 個(gè)臺(tái)區(qū)工程的兩次評(píng)分結(jié)果可以看出，臺(tái)區(qū) 1、臺(tái)區(qū) 2、臺(tái)區(qū) 5、臺(tái)區(qū) 7、臺(tái)區(qū) 9、臺(tái)區(qū) 16 在2017 年評(píng)分較低，其中臺(tái)區(qū)1、臺(tái)區(qū)2 戶均容量低于0.8 kVA，達(dá)到直接立項(xiàng)條件，其他臺(tái)區(qū)2017 年僅發(fā)生重載或無問題，立項(xiàng)必要性較低，不建議立項(xiàng)。此外，2019 年至今有6 個(gè)臺(tái)區(qū)仍然出現(xiàn)同類問題，表明工程未按期完成或?qū)嵤┏尚л^差。

對(duì)于4 條10 kV 配電線路，由于當(dāng)年線路工程不僅是解決線路本身問題，而且存在解決臺(tái)區(qū)問題的情況，即只包含線路一段支線的改造，因此對(duì)于立項(xiàng)必要性和實(shí)施成效難以僅采用線路問題評(píng)價(jià)，但通過兩次評(píng)分結(jié)果仍可以看出線路工程對(duì)問題解決得不夠徹底，項(xiàng)目前期工作考慮不夠完備。

評(píng)價(jià)結(jié)果表明，文中提出的方法可用于實(shí)際項(xiàng)目立項(xiàng)前期分析和項(xiàng)目后評(píng)價(jià)工作中，能夠在合理范圍內(nèi)對(duì)項(xiàng)目需求迫切度量化評(píng)價(jià)，以提升投資決策的科學(xué)性和合理性。

4 結(jié)語

文中提出了一種配電網(wǎng)設(shè)備立項(xiàng)需求迫切度量化評(píng)價(jià)方法。首先對(duì)配網(wǎng)問題梳理分類，將問題歸集于10 kV 線路和臺(tái)區(qū)兩類設(shè)備，并分成運(yùn)行、網(wǎng)架、發(fā)展三大類建立問題庫(kù)，從立項(xiàng)源頭規(guī)范問題管理。對(duì)問題庫(kù)中各類問題的運(yùn)維因子和立項(xiàng)因子初步分離后，進(jìn)一步分析立項(xiàng)因子，量化問題的嚴(yán)重程度，通過對(duì)一臺(tái)設(shè)備下所有問題立項(xiàng)因子的量化歸一計(jì)算，構(gòu)建設(shè)備問題-需求數(shù)學(xué)模型，對(duì)設(shè)備立項(xiàng)迫切度量化評(píng)價(jià)，排序優(yōu)選出迫切度更高的設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的輔助立項(xiàng)決策。本方法適用于項(xiàng)目前期工作，可用于輔助決策人員為項(xiàng)目需求排序，合理安排投資，實(shí)現(xiàn)更高效的項(xiàng)目管理工作。