多維度配電網(wǎng)月度停電檢修任務(wù)智能優(yōu)化方法

方偉，楊翼霞，陳興美，程先龍

[摘? ? 要]調(diào)度集約化后，地市供電局所管轄的配電網(wǎng)規(guī)模龐大，每天操作數(shù)量、操作優(yōu)先順序進(jìn)行優(yōu)化排序仍靠人工進(jìn)行。本文針對(duì)配電網(wǎng)規(guī)模龐大，建立月度停電檢修任務(wù)管理模型，搭建停電制度?；贘AVA，開發(fā)一款配電網(wǎng)月度停電檢修任務(wù)智能優(yōu)化小工具，實(shí)現(xiàn)月度停電檢修任務(wù)排序一鍵優(yōu)化，一鍵生成，真正實(shí)現(xiàn)月度檢修計(jì)劃編排的智能化?？杀ＷC每月上千條停電檢修工作合理有序的進(jìn)行，降低人工優(yōu)化模式在電網(wǎng)、人力資源方面存在的不可估量的風(fēng)險(xiǎn)。

[關(guān)鍵詞]配電網(wǎng);月度停電;智能優(yōu)化

[中圖分類號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）12–0–03

Intelligent Optimization Method for the Monthly Power Outage Maintenance

Task of the Multi-dimensional Distribution Grid

Fang Wei，Yang Yi-xia，Chen Xing-mei，Cheng Xian-long

[Abstract]After the intensive scheduling， the distribution network under the jurisdiction of the municipal power supply bureau is huge， and the optimization of the daily operation quantity and operation priority order are still carried out manually.For the large scale of the distribution network， we establish a monthly power outage maintenance task management model， and build a battery shutdown.Based on JAVA， it will develop an intelligent optimization gadget for the monthly power outage maintenance task of the distribution network， to realize the one-click optimization of the monthly power outage maintenance task sorting and one-click generation， and truly realize the intelligent monthly maintenance plan arrangement.It can ensure the reasonable and orderly maintenance of thousands of power cuts every month， and reduce the immeasurable risk of manual optimization mode in the power grid， power and human resources.

[Keywords]distribution grid; monthly power outage; intelligent optimization

為建設(shè)更加“安全、智能、高效”的配網(wǎng)調(diào)度，電網(wǎng)的配調(diào)集約化管理全面推進(jìn)。同時(shí)，電力服務(wù)綜合跨度的難度急劇增加，尤其是地區(qū)配電網(wǎng)停電精細(xì)化管理[1-3]。目前，紅河地區(qū)配電網(wǎng)設(shè)備檢修停電每月的任務(wù)數(shù)量已達(dá)上千項(xiàng)，因此，必須考慮更多的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、智能化布局等影響因素[4]。同時(shí)，隨著電網(wǎng)的精細(xì)化管理要求不斷提升，如何利用有限的人力、物力資源，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)月度檢修計(jì)劃的的科學(xué)編制，以提高配電網(wǎng)停電檢修效率，降低電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，保障供電可靠性，已成為當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行領(lǐng)域重要的研究?jī)?nèi)容。

1 現(xiàn)狀及存在的問題

目前，紅河地區(qū)配電網(wǎng)月度檢修任務(wù)主要是依靠電網(wǎng)運(yùn)行方式人員，對(duì)每天檢修任務(wù)的數(shù)量、操作優(yōu)先順序進(jìn)行優(yōu)化排序。人工處理如此巨大數(shù)量的綜合檢修計(jì)劃，不可避免地存在檢修遺漏、重復(fù)等問題。若對(duì)電網(wǎng)中停電設(shè)備分布不能合理安排和統(tǒng)籌，造成電網(wǎng)供電的可靠性降低，甚至可能會(huì)給電網(wǎng)運(yùn)行帶來潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于多任務(wù)情況下，人工分析優(yōu)化模式很難充分考慮變電、調(diào)度等相關(guān)人員分布的合理性，很難兼顧帶電資源、變電資源、物資到位等各方面的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)性，從而導(dǎo)致人工平衡每天的操作數(shù)量難度增大，致使當(dāng)天操作數(shù)量超過調(diào)度、變電操作人員的操作能力，使電網(wǎng)操作風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)一步攀升。

檢修計(jì)劃的優(yōu)化規(guī)則越來越復(fù)雜多變，人工分析優(yōu)化模式工作效率和質(zhì)量進(jìn)一步降低。為適應(yīng)復(fù)雜多變的需求，在停電檢修計(jì)劃填報(bào)、優(yōu)化、調(diào)度操作、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維等環(huán)節(jié)，均需不斷投入更多的人力和物力資源，大大提升電網(wǎng)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。

2 停電分析與關(guān)鍵管控技術(shù)研究

2.1 配電網(wǎng)停電檢修計(jì)劃特點(diǎn)

配電網(wǎng)的功能是為各類用戶提供電力能源，隨著社會(huì)發(fā)展，用電客戶對(duì)供電質(zhì)量、供電可靠性要求也越來越高。主要特點(diǎn)為：配電網(wǎng)具有供電半徑長(zhǎng)、運(yùn)行方式復(fù)雜、設(shè)備數(shù)量多，類型復(fù)雜。

配電網(wǎng)本身的特點(diǎn)決定其停電任務(wù)具有自己獨(dú)特之處。從設(shè)備方面分析，配電網(wǎng)主要包含直饋線、聯(lián)絡(luò)線、單一臺(tái)變、斷路器等;從停電類型上分析，有多設(shè)備配合主配網(wǎng)停電工作、聯(lián)絡(luò)線停電、直饋線停電、獨(dú)立的一次或者設(shè)備停電、不停電等類型;停電作業(yè)主要包括設(shè)備維護(hù)、預(yù)試、定檢、試驗(yàn)、大修、技改、基建、設(shè)備接入等工作。

配電網(wǎng)月度停電檢修計(jì)劃綜合管理的核心內(nèi)容是在停電計(jì)劃，合理安排多項(xiàng)停電作業(yè)工作，以減少設(shè)備的停運(yùn)次數(shù)或停運(yùn)時(shí)間，降低檢修對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行及供電的影響。因此，根據(jù)對(duì)配電網(wǎng)及其停電任務(wù)的特點(diǎn)的分析，結(jié)合紅河配電網(wǎng)實(shí)際停電綜合管理情況，可從紅河配電網(wǎng)停電檢修任務(wù)邏輯關(guān)系出發(fā)，建立月度停電制度。

2.2 月度停電制度

紅河供電局配電網(wǎng)月度停電計(jì)劃安排需要整合13個(gè)所轄縣級(jí)區(qū)域的停電計(jì)劃，優(yōu)化并構(gòu)造完整的月度停電計(jì)劃。本文采用管理與技術(shù)手段相結(jié)合，設(shè)置準(zhǔn)許停電條件，符合停電要求的任務(wù)才能進(jìn)入月度停電制度。根據(jù)任務(wù)間的邏輯關(guān)系將任務(wù)劃分為配合型、獨(dú)立型、互斥型3種類型。

上述準(zhǔn)許停電條件主要包含：同一設(shè)備在某時(shí)間段內(nèi)停電次數(shù)需要滿足要求，如果不滿足則需要走其他停電審批流程。本文中對(duì)不滿足停電要求的任務(wù)直接進(jìn)行忽略處理，并不詳細(xì)介紹其他相關(guān)停電審批流程。例如：原則上同一用戶年度預(yù)安排停電不超過4次、同一季度預(yù)安排停電不超過一次。若某一設(shè)備在第2季度需要停電兩次，則需要進(jìn)行其他停電審批流程。

2.3 目標(biāo)函數(shù)

由于配電網(wǎng)的自身特性和停電任務(wù)的特點(diǎn)，本文以紅河配電網(wǎng)月度停電檢修任務(wù)每日任務(wù)的停電優(yōu)先級(jí)為目標(biāo)，將停電時(shí)戶數(shù)、設(shè)備重要程度、任務(wù)類型作為影響因子對(duì)目標(biāo)函數(shù)的分值進(jìn)行計(jì)算，并考慮帶電資源、物資到位、班組工作量裕度等因素，計(jì)算每日任務(wù)的具體得分情況，調(diào)度根據(jù)任務(wù)的得分情況對(duì)每日任務(wù)的優(yōu)化排序。在現(xiàn)有的人力物力條件下，采用這種智能優(yōu)化的模式，可獲最優(yōu)配電網(wǎng)月度停電檢修計(jì)劃。

每日停電任務(wù)的得分作為目標(biāo)，由各任務(wù)所對(duì)應(yīng)的可靠性指標(biāo)、設(shè)備重要程度、任務(wù)類型構(gòu)成，其函數(shù)表達(dá)式為：

其中，F(xiàn)為任務(wù)的分值;f1為任務(wù)類型分值;f2為設(shè)備重要程度分值;f3為可靠性指標(biāo)分值。

2.3.1 停電任務(wù)類型建模

（1）配合型任務(wù)。配合型任務(wù)，是指配網(wǎng)檢修任務(wù)必須配合主網(wǎng)或配網(wǎng)其他檢修任務(wù)，不同檢修任務(wù)需同時(shí)開展，需對(duì)應(yīng)設(shè)備全部停電完成才可開展檢修工組。對(duì)于任意兩項(xiàng)配合型任務(wù)，應(yīng)滿足下列關(guān)系：

（1）

式中，t1，t2為不同檢修工作的時(shí)間段;，分別表示在對(duì)應(yīng)時(shí)間段t1和t2內(nèi)，配合型任務(wù)中第m項(xiàng)和第n項(xiàng)檢修任務(wù)的檢修狀態(tài)變量。當(dāng)該任務(wù)執(zhí)行時(shí)，其檢修狀態(tài)變量取值為1，否則取值為0。

（2）獨(dú)立型任務(wù)。獨(dú)立型任務(wù)，是指配網(wǎng)檢修任務(wù)不會(huì)影響其他檢修任務(wù)的進(jìn)程，對(duì)應(yīng)設(shè)備停送電時(shí)間互不干擾，停送電時(shí)間與任務(wù)工期、操作順序有關(guān)。對(duì)于獨(dú)立型任務(wù)，應(yīng)滿足下列關(guān)系：

Am，t=1或0 （2）

式中，Am，t表示在時(shí)間段t任意任務(wù)的檢修狀態(tài)變量。當(dāng)該任務(wù)執(zhí)行時(shí)，其檢修狀態(tài)變量取值為1，否則取值為0。

（3）互斥型任務(wù)?；コ庑腿蝿?wù)，是指配網(wǎng)檢修任務(wù)不能同時(shí)開展，必須在其中一個(gè)任務(wù)對(duì)應(yīng)設(shè)備送電完成后才能開展下一個(gè)任務(wù)。對(duì)于互斥型任務(wù)，應(yīng)滿足下列關(guān)系：

（3）

式中，Am，t，An，t分別表示在時(shí)間段t第m項(xiàng)和第n項(xiàng)任務(wù)的檢修狀態(tài)變量。

當(dāng)該任務(wù)執(zhí)行時(shí)，其檢修狀態(tài)變量取值為1，否則取值為0。

因此，根據(jù)三種任務(wù)類型的劃分，對(duì)應(yīng)任務(wù)的評(píng)分為：

（4）

式中，f1為任務(wù)類型分值，表示同一時(shí)間段內(nèi)有邏輯關(guān)系的任務(wù)。其中，當(dāng)該設(shè)備在停電檢修時(shí)，其檢修狀態(tài)變量取值為1，否則取值為0。因此，若任務(wù)為互斥型或者獨(dú)立型，則f1取值為1;若任務(wù)為多項(xiàng)配合型任務(wù)，則f1取值大于等于2。

2.3.2 停電設(shè)備重要程度

文獻(xiàn)[5]中提出的一種考慮元件綜合重要度的電網(wǎng)安全性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。本文運(yùn)用此方法，綜合考慮配電網(wǎng)中設(shè)備屬性、社會(huì)屬性，將配電網(wǎng)中的停電設(shè)備的重要程度進(jìn)行評(píng)分：

（5）

式中，f2為停電設(shè)備重要程度分值，表示同一時(shí)間段內(nèi)有邏輯關(guān)系的任務(wù)下所有設(shè)備重要程度的總分;α、β分別表示此停電設(shè)備的設(shè)備屬性和社會(huì)屬性系數(shù)，值越大，表示設(shè)備越重要。一般取值范圍為0.2～1.2，電力人員可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行取值;L、T、K分別表示線路、變壓器、開關(guān)等設(shè)備類型。

2.3.3 可靠性指標(biāo)

可靠性指標(biāo)用于量化電力供給的持續(xù)性，本文中主要以停電時(shí)戶數(shù)來進(jìn)行計(jì)算評(píng)分：

（6）

式中，f3為可靠性指標(biāo)分值，表示同一時(shí)間段內(nèi)有邏輯關(guān)系的任務(wù)下可靠性指標(biāo)的總分值。cm，t為此任務(wù)執(zhí)行時(shí)停電的戶數(shù);t為停電時(shí)長(zhǎng);C為任務(wù)所屬地區(qū)的總用戶數(shù)。

2.4 約束條件

配電網(wǎng)月度停電計(jì)劃需要考慮現(xiàn)有人力物力條件下的決策變量約束，本文主要考慮停電檢修任務(wù)量約束、資源約束、保供電約束。

2.4.1 停電檢修任務(wù)量約束

為降低停電次數(shù)并提高用戶滿意度，減少電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，本文根據(jù)年度檢修計(jì)劃，對(duì)每月、每日的檢修任務(wù)總量進(jìn)行均衡控制。

（7）

式中，Ai為某日的檢修任務(wù)總量，為年度檢修計(jì)劃任務(wù)的月度平均檢修任務(wù)的項(xiàng)數(shù)。kd、ki表示月、日檢修任務(wù)差。

2.4.2 資源約束

檢修資源約束主要考慮調(diào)度、運(yùn)維、檢修人員技術(shù)等條件，能夠同時(shí)進(jìn)行的工作任務(wù)的有限情況，盡量均衡各班組工作量。

2.4.3 保供電約束

根據(jù)用戶的保供電需求，在某區(qū)域某時(shí)段內(nèi)不允許停電，即所有設(shè)備檢修狀態(tài)均為0。

3 其他改進(jìn)措施

通過本文對(duì)紅河地區(qū)配電網(wǎng)月度停電計(jì)劃的研究，為了保證配電網(wǎng)可靠運(yùn)行還可以從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)管理：①加強(qiáng)配電網(wǎng)停電過程管理。構(gòu)建配電網(wǎng)供電可靠性預(yù)算式管控體系，持續(xù)完善供電可靠性統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測(cè)、分析、管控功能。常態(tài)化開展供電可靠性指標(biāo)異常監(jiān)測(cè)，按月開展指標(biāo)預(yù)測(cè)、診斷、分析和跟蹤管控。定期開展跨專業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)稽查，確保基礎(chǔ)臺(tái)賬和停電數(shù)據(jù)完整準(zhǔn)確，確保供電可靠性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。②加強(qiáng)供電可靠性指標(biāo)分析結(jié)果應(yīng)用。開展不同停電性質(zhì)專項(xiàng)統(tǒng)計(jì)，分析各類停電責(zé)任原因占比及變化趨勢(shì)，為電力企業(yè)相關(guān)部門的可靠性管理質(zhì)量提升提供決策支持的依據(jù)。嚴(yán)格審查停電作業(yè)方案，加強(qiáng)計(jì)劃停電作業(yè)方案編制管理，積極采用移動(dòng)變、配電站提高輻射線路聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供能力，采取負(fù)荷轉(zhuǎn)移和不停電作業(yè)措施減少用戶停電，做到“能轉(zhuǎn)必轉(zhuǎn)、先轉(zhuǎn)后停、能帶不?！?。③建立施工檢修停電方案多部門聯(lián)合審查機(jī)制，加強(qiáng)停電合理性審核力度。在停電計(jì)劃擬定時(shí)，對(duì)影響范圍開展停電模擬計(jì)算，按照“先算后報(bào)、先算后停”的原則，嚴(yán)格落實(shí)供電可靠性管控要求，確保配電網(wǎng)計(jì)劃停電方案最優(yōu)、影響范圍最小、停電時(shí)間最短。④嚴(yán)格停電作業(yè)方案，審查計(jì)劃停電作業(yè)方案編制管理，積極采用移動(dòng)變、配電站提高輻射線路聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供能力，采取負(fù)荷轉(zhuǎn)移和不停電作業(yè)措施減少用戶停電，做到“能轉(zhuǎn)必轉(zhuǎn)、先轉(zhuǎn)后停、能帶不?！薄?/p>

4 結(jié)束語

配電網(wǎng)停電計(jì)劃優(yōu)化排程是電力系統(tǒng)運(yùn)行中的重要組成部分，制定配電網(wǎng)停電計(jì)劃目的為使電力系統(tǒng)運(yùn)行更加安全化和可靠化，提升配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文分析了紅河地區(qū)配電網(wǎng)停電計(jì)劃的制定原則和各種制約因素，停電計(jì)劃中的原則和局限性，提出了配電網(wǎng)停電計(jì)劃優(yōu)化排程模型及其計(jì)算機(jī)算法，但在計(jì)劃實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)還有進(jìn)一步提升的空間。由此可見，紅河地區(qū)配電系統(tǒng)的停電計(jì)劃的實(shí)施還需要結(jié)合電網(wǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行不斷的嘗試和改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 竇迅，王俊，葉飛，等.考慮虛擬電廠組合策略的售電公司優(yōu)化調(diào)度及購(gòu)售電決策[J].電網(wǎng)技術(shù)，2020，44（6）：9.