基于時間切片的供電可靠性影響分析

李輝，王劍，張春林，張灝

（國網(wǎng)寧夏電力有限公司銀川供電公司，寧夏銀川 750011）

0 引言

供電可靠性是以停電時間、停電戶數(shù)為參數(shù)，以用戶平均停電時間為核心衡量供電系統(tǒng)持續(xù)供電的能力，隨著配網(wǎng)檢修和改造工程的日益增多，造成的預安排停電成為影響供電可靠性的最大因素[1]，為了減少預安排停電的供電可靠性影響，當前主要管控手段是采用停電時戶數(shù)預算式方法來減少總體停電次數(shù)及范圍[2-3]，但上述措施對停電過程具體環(huán)節(jié)的管控缺少有效的可靠性評估，無法通過識別薄弱環(huán)節(jié)來指導供電可靠性精準提升。為此，本文調(diào)取了銀川供電公司的系統(tǒng)歷史預安排停電事件，按照標準作業(yè)環(huán)節(jié)對停電過程進行時間切片劃分，分析各作業(yè)環(huán)節(jié)的供電可靠性指標影響，識別供電可靠性提升關鍵管控環(huán)節(jié)，并進一步通過研究不同干擾因素對供電可靠性指標的影響特征，為供電可靠性指標預測及停電過程精益化管理提供量化參考。

1 停電過程的供電可靠性切片統(tǒng)計

依據(jù)供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評價規(guī)程，通常將用戶平均停電時間作為供電可靠性核心指標，其通過統(tǒng)計供電系統(tǒng)所有用戶在統(tǒng)計期間內(nèi)的平均停電小時數(shù)，來評價停電過程對供電系統(tǒng)持續(xù)供電能力的影響程度[4]，其計算公式如式（1）所示：

供電可靠性的主要影響參數(shù)為停電時間和停電戶數(shù)的乘積，停電時戶數(shù)越大，該區(qū)域用戶的平均停電小時數(shù)就越大，該區(qū)域供電可靠性水平就越低。

以此為參考，為分析停電過程的供電可靠性影響特征，本文根據(jù)10 kV 配網(wǎng)預安排停電不同作業(yè)項目的共同點，將停電過程劃分為停電操作、安全措施布置、檢修作業(yè)、安全措施拆除、送電操作五個基本作業(yè)環(huán)節(jié)[5]，通過獲取各作業(yè)環(huán)節(jié)的停電時間、停電戶數(shù)，研究用戶平均停電時間的切分方法。

針對調(diào)取的銀川供電公司預安排停電事件，依據(jù)兩票信息中各作業(yè)環(huán)節(jié)時間記錄，對每條事件的停復電時間進行作業(yè)環(huán)節(jié)切分，形成預安排停電事件切片樣本數(shù)據(jù)。樣本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見表1。

表1 預安排停電事件切片數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

依據(jù)表1 的停電基礎信息，分析對象可以是整個配電網(wǎng)系統(tǒng)、某單位、某特征區(qū)域、若干條饋線或者某個重要設備，也可以是某項具體的停電作業(yè)類型，以式（1）為參考，獲取分析對象內(nèi)每次停電事件的各作業(yè)環(huán)節(jié)停電時長及停電用戶數(shù)，分別計算各作業(yè)環(huán)節(jié)的用戶平均停電時間，計算公式如式（2）所示：

以銀川供電公司地區(qū)特征維度為例，經(jīng)公式（2）計算后各作業(yè)環(huán)節(jié)用戶平均停電時間如表2 所示:

表2 作業(yè)環(huán)節(jié)用戶平均停電時間

在以往的供電可靠性評價體系中，只對表2中各特征區(qū)域的總體用戶平均停電時間進行統(tǒng)計，評價工作局限于不同區(qū)域間的供電可靠性水平比對，針對用戶平均停電時間較大的特征區(qū)域，只能通過減少停電次數(shù)、縮小停電用戶范圍來提升其總體供電可靠性指標。表2 在此基礎上將供電可靠性評價單元細化至停電作業(yè)環(huán)節(jié)，通過統(tǒng)計各作業(yè)環(huán)節(jié)的用戶平均停電時間，為供電可靠性薄弱環(huán)節(jié)的進一步識別提供量化依據(jù)。

2 供電可靠性薄弱作業(yè)環(huán)節(jié)分析

依據(jù)銀川供電公司預安排停電事件切片樣本數(shù)據(jù)計算結(jié)果，各地區(qū)特征的用戶平均停電時間分布情況如圖1所示。

圖1 作業(yè)環(huán)節(jié)用戶平均停電時間（地區(qū)特征）

從圖1 中可以看出，不同地區(qū)特征下的預安排停電過程中，“檢修作業(yè)環(huán)節(jié)”的用戶平均停電時間相對最大，與其他環(huán)節(jié)的對比差距明顯。

為量化各作業(yè)環(huán)節(jié)的供電可靠性影響程度，將作業(yè)環(huán)節(jié)用戶平均停電時間在總用戶平均停電時間中的占比值，作為其供電可靠性影響系數(shù)，某作業(yè)環(huán)節(jié)的供電可靠性影響系數(shù)公式如式（3）所示：

依據(jù)公式（3），對不同特征區(qū)域、不同停電類型的作業(yè)環(huán)節(jié)供電可靠性影響系數(shù)統(tǒng)計如表3所示。分析可知，在不同維度下，“檢修作業(yè)環(huán)節(jié)”的供電可靠性影響權(quán)重最大，依據(jù)公式（2）證明，“檢修作業(yè)環(huán)節(jié)”在停電過程中的停電時戶數(shù)消耗最嚴重。為有效提升公司供電可靠性建設總體成效，應將“檢修作業(yè)環(huán)節(jié)”作為供電可靠性薄弱環(huán)節(jié)進行重點管控，壓降其用戶平均停電時間影響。

表3 作業(yè)環(huán)節(jié)供電可靠性影響系數(shù)

3 供電可靠性影響因素分析

配電網(wǎng)10 kV 預安排停電作業(yè)一般由天氣情況、場地環(huán)境、設備老化等因素產(chǎn)生不同影響[5-7]，為分析可靠性薄弱環(huán)節(jié)指標變化特征，本文將如上影響因素引入停電事件樣本數(shù)據(jù)，將停電作業(yè)的天氣情況劃分為“正常”與“非正常（大風、大雨、冰雪等不利情況）”，將作業(yè)場地條件劃分為“正?！迸c“復雜”，將設備老化程度劃分為“無老化、輕度老化、嚴重老化”三類，并對存在用戶阻攔、上級檢查等人為干預的情況進行記錄。從樣本數(shù)據(jù)中剔除掉存在不利因素的停電事件后，作業(yè)環(huán)節(jié)用戶平均停電時間的前后比對情況見表4。

表4 作業(yè)環(huán)節(jié)用戶平均停電時間比對

由表4可見，剔除不利因素后，各作業(yè)環(huán)節(jié)的用戶平均停電時間均有所下降，其中“檢修作業(yè)環(huán)節(jié)”較其他環(huán)節(jié)下降幅度更大，城鎮(zhèn)、農(nóng)村區(qū)域下降比例分別達43%，39%。由此可驗證，天氣異常、場地復雜、設備老化、人為干預等因素確實對作業(yè)環(huán)節(jié)用戶平均停電時間產(chǎn)生增量影響，且供電可靠性影響占比越大的作業(yè)環(huán)節(jié)，受不利因素的影響程度越高。

為量化不同因素對作業(yè)環(huán)節(jié)的供電可靠性影響，將某單一因素剔除前后的用戶平均停電時間變化率作為其影響因素系數(shù)，某因素對某環(huán)節(jié)的供電可靠性影響系數(shù)如式（4）所示。

當Qi＞1 時，則表示該不利因素對用戶平均停電時間產(chǎn)生了增量影響，影響權(quán)重即為Qi；當Qi≤1 時，則表示該因素對用戶平均停電時間并未造成影響。依據(jù)公式（4），分別計算天氣、場地、設備老化、人為干擾四種因素對“檢修作業(yè)環(huán)節(jié)”用戶平均停電時間的影響系數(shù)，見表5。

表5 檢修作業(yè)環(huán)節(jié)用戶平均停電時間影響因素系數(shù)

由表5 分析可知，各不利因素對城網(wǎng)區(qū)域的檢修作業(yè)環(huán)節(jié)未產(chǎn)生影響或影響較小，而農(nóng)網(wǎng)區(qū)域則受各類不利因素影響的不確定性較大，尤其是設備老化因素，影響系數(shù)在1.25 以上。結(jié)合供電可靠性薄弱作業(yè)環(huán)節(jié)分析結(jié)論，為降低農(nóng)網(wǎng)區(qū)域檢修作業(yè)環(huán)節(jié)的用戶平均停電時間，應將“減小老舊設備在投比例”作為銀川公司供電可靠性提升的中長期重點措施。

同時，在農(nóng)網(wǎng)停電計劃的實際管控過程中，以檢修作業(yè)環(huán)節(jié)停電時戶數(shù)壓減為目的，經(jīng)過轉(zhuǎn)供電、低壓負荷轉(zhuǎn)移及不停電作業(yè)等配套措施重點審查，確保計劃停電方案最優(yōu)、影響范圍最小后[8-10]對停電計劃的不利影響因素進行預先收集，依據(jù)供電可靠性影響系數(shù)，對檢修作業(yè)環(huán)節(jié)的停電時戶數(shù)合理波動范圍進行預算，對上報時戶數(shù)超出預算時戶數(shù)的計劃進行重點審批，嚴格開展停電時戶數(shù)量化預控。

4 結(jié)論

針對預安排停電管理粗放、停電過程可靠性評估手段不足等突出問題，本文將評估對象深入至停電過程中的各項作業(yè)環(huán)節(jié)，基于配電網(wǎng)預安排停電實際數(shù)據(jù)，對作業(yè)環(huán)節(jié)進行時間切片拆分，可實現(xiàn)停電作業(yè)環(huán)節(jié)的供電可靠性指標量化統(tǒng)計，通過供電可靠性影響系數(shù)、影響因素系數(shù)的校驗比對，可為供電可靠性薄弱作業(yè)環(huán)節(jié)及主要影響因素的評價提供數(shù)據(jù)支撐，對促進以問題為導向的供電可靠性精細化管理具有重要意義。