低壓用戶可靠性統(tǒng)計(jì)路線經(jīng)濟(jì)性分析

張 偉，郭 镥，劉永禮

（1.天地電研（北京）科技有限公司，廣州 510663；2.深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518010）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、電力體制改革和一戶一表工程的實(shí)施，由供電企業(yè)直接管理服務(wù)、直接承擔(dān)供電責(zé)任的低壓用戶數(shù)量迅速增加。供電可靠性統(tǒng)計(jì)延伸至低壓用戶是供電企業(yè)自身發(fā)展的必然需求，也是提高用戶電能質(zhì)量以及逐步實(shí)現(xiàn)與國(guó)際先進(jìn)理念接軌的必由之路[1-3]。

2016年，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)組織相關(guān)單位建立了涵蓋高、中、低壓用戶的供電可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，形成了國(guó)家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 836—2016《供電系統(tǒng)供電可靠性評(píng)價(jià)規(guī)程》，填補(bǔ)了我國(guó)低壓用戶供電可靠性評(píng)價(jià)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面的空白，為低壓供電可靠性的統(tǒng)計(jì)管理工作提供了基礎(chǔ)。

低壓用戶數(shù)量眾多、分布廣泛，一個(gè)大型城市的低壓用戶大約有上百萬(wàn)戶甚至幾百萬(wàn)戶，例如深圳電網(wǎng)2017年低壓用戶已超過(guò)300萬(wàn)戶[4]。開展低壓用戶供電可靠性統(tǒng)計(jì)工作的最大難點(diǎn)在于低壓用戶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量大、運(yùn)行數(shù)據(jù)難以采集。另一方面，為了開展低壓供電可靠性統(tǒng)計(jì)而進(jìn)行配電網(wǎng)建設(shè)改造的投資也不宜過(guò)大，應(yīng)在供電企業(yè)可承受的范圍內(nèi)開展低壓供電可靠性的統(tǒng)計(jì)及管理工作[5]。因此，探索一種或多種可有效統(tǒng)計(jì)低壓用戶供電可靠性且投資又可接受的方法，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

本文在分析國(guó)際通行方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合某電網(wǎng)相關(guān)信息系統(tǒng)建設(shè)、智能電能表覆蓋情況、配電網(wǎng)管理現(xiàn)狀等實(shí)際，提出具有可操作性、推廣性的低壓供電可靠性管理思路及統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線，為在全國(guó)范圍推廣低壓供電可靠性統(tǒng)計(jì)提供參考。

1 統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線

1.1 低壓供電可靠性統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線

歐洲國(guó)家普遍注重利用信息系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別并記錄用戶的停電信息。英國(guó)、法國(guó)和德國(guó)大部分配電公司利用停電系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集中壓及以上用戶的停電信息。配電公司普遍具備完善的信息系統(tǒng)，建立明確的“變電站—線路—配電變壓器—用戶”的拓?fù)潢P(guān)系，具備詳細(xì)的低壓配電網(wǎng)臺(tái)賬和相序信息。對(duì)于低壓居民用戶的停電信息，可通過(guò)配電變壓器與低壓用戶的關(guān)聯(lián)及用戶報(bào)修情況錄入[6-7]。典型國(guó)家低壓用戶停電統(tǒng)計(jì)方法對(duì)比如表1所示。

表1 典型國(guó)家低壓用戶停電統(tǒng)計(jì)方法Tab.1 Statistical methods of power failure for low voltage users in typical countries

結(jié)合國(guó)際上主要方法及國(guó)內(nèi)先進(jìn)供電企業(yè)前期探索經(jīng)驗(yàn)，本文提出3種低壓供電可靠性統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線：低壓拓?fù)浼夹g(shù)路線、智能電能表技術(shù)路線和客戶報(bào)障技術(shù)路線。

1.1.1 基于低壓拓?fù)涞慕y(tǒng)計(jì)技術(shù)路線

基于低壓拓?fù)涞牡蛪汗╇娍煽啃越y(tǒng)計(jì)技術(shù)路線示意圖如圖1所示，在建立低壓配電網(wǎng)“配電變壓器—低壓出線—低壓分支箱—表箱—客戶”低壓拓?fù)潢P(guān)系的基礎(chǔ)上，通過(guò)生產(chǎn)系統(tǒng)的停電模擬功能選擇停電開關(guān)（設(shè)備），自動(dòng)關(guān)聯(lián)受影響用戶，并將停電事件、停電原因、停電用戶等信息推送至可靠性系統(tǒng)。通過(guò)以上步驟即完成低壓用戶可靠性統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集。

圖1 低壓拓?fù)浼夹g(shù)路線示意圖Fig.1 Technical route diagram of low voltage topology

1.1.2 基于智能電能表的統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線

基于智能電能表的低壓供電可靠性統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線示意圖如圖2所示，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集與基于低壓拓?fù)涞慕y(tǒng)計(jì)技術(shù)路線一致。通過(guò)智能電能表集中器升級(jí)、通信模塊改造等措施實(shí)現(xiàn)停電數(shù)據(jù)的上傳，再利用智能研判功能將數(shù)據(jù)整合為停電事件，并與生產(chǎn)系統(tǒng)記錄的停電時(shí)間相匹配，獲取停電原因等分析字段，形成低壓運(yùn)行數(shù)據(jù)。通過(guò)以上步驟完成低壓用戶可靠性統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，并將數(shù)據(jù)推送至可靠性系統(tǒng)。

圖2 智能電能表技術(shù)路線示意圖Fig.2 Technical route diagram of intelligent electric energy meter

1.1.3 基于客戶報(bào)障的統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線

基于客戶報(bào)障的低壓供電可靠性統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線示意圖如圖3所示，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集與基于低壓拓?fù)涞慕y(tǒng)計(jì)技術(shù)路線一致。通過(guò)95598系統(tǒng)記錄的客戶低壓報(bào)障信息，以一個(gè)報(bào)障用戶作為一戶統(tǒng)計(jì)停電時(shí)間，并與基于低壓拓?fù)涞慕y(tǒng)計(jì)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)偏差對(duì)比，進(jìn)而將數(shù)據(jù)推送至可靠性系統(tǒng)。

圖3 客戶報(bào)障技術(shù)路線示意圖Fig.3 Technical route diagram of customer barrier reporting

1.2 關(guān)鍵環(huán)節(jié)

低壓拓?fù)洹⒅悄茈娔鼙?、客戶?bào)障3種技術(shù)路線主要涉及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)核查、智能電能表升級(jí)改造和信息系統(tǒng)開發(fā)三項(xiàng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

（1）低壓拓?fù)渎肪€的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要根據(jù)“配電變壓器—低壓出線—低壓分支箱—表箱—客戶”的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)生成，因此為保障基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量，需要開展基礎(chǔ)數(shù)據(jù)核查。

（2）智能電能表路線的運(yùn)行數(shù)據(jù)主要通過(guò)智能電能表上報(bào)、系統(tǒng)智能研判實(shí)現(xiàn)，因此需要對(duì)智能電能表相關(guān)軟件和設(shè)備進(jìn)行升級(jí)或改造，開發(fā)計(jì)量停電事件智能研判功能。

（3）采用客戶報(bào)障路線，只需在系統(tǒng)中開發(fā)可靠性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)功能模塊，將數(shù)據(jù)進(jìn)行歸集、處理后生成統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

關(guān)鍵環(huán)節(jié)細(xì)化內(nèi)容綜合對(duì)比如表2所示。

2 經(jīng)濟(jì)性分析

2.1 關(guān)鍵環(huán)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性測(cè)算

2.1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)核查環(huán)節(jié)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)核查的投入分為兩個(gè)部分：一是初期投入，二是后期維護(hù)投入。核查低壓拓?fù)潢P(guān)系的初期投入主要是核查低壓拓?fù)潢P(guān)系、采集低壓配電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。另外，低壓配電網(wǎng)的低壓調(diào)負(fù)荷、電壓故障搶修、低壓計(jì)劃停電、城市建設(shè)遷改等都有可能改變低壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如不對(duì)低壓拓?fù)鋽?shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)核查工作將在短時(shí)間內(nèi)失效，因此每年均需要花費(fèi)一定費(fèi)用維護(hù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。綜合以上分析，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)核查的投入為：

式中：x表示區(qū)域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)核查總投入，萬(wàn)元；t1表示區(qū)域內(nèi)小區(qū)臺(tái)區(qū)數(shù)，臺(tái)；h表示每個(gè)小區(qū)臺(tái)區(qū)核查需投入的人力，人·天/臺(tái)區(qū)；t2表示區(qū)域內(nèi)城中村臺(tái)區(qū)數(shù)，臺(tái)；c表示每個(gè)城中村臺(tái)區(qū)核查需投入的人力，人·天/臺(tái)區(qū)；f表示每人每天的人工成本，萬(wàn)元/（人·天）；w表示臺(tái)區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后期維護(hù)費(fèi)用，萬(wàn)元/（臺(tái)·年）；v表示臺(tái)區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后期維護(hù)更新持續(xù)時(shí)間，年。

2.1.2 智能電能表升級(jí)改造環(huán)節(jié)

智能電能表升級(jí)改造主要分為集中器升級(jí)和智能電能表本體改造兩部分。集中器升級(jí)主要是軟件升級(jí)，智能電能表本體的改造主要是更換通信模塊和加裝超級(jí)電容器。因此，智能電能表升級(jí)改造投入為：

式中：y表示區(qū)域內(nèi)智能電能表升級(jí)改造總投入，萬(wàn)元；s表示每個(gè)集中器軟件升級(jí)及維護(hù)費(fèi)用，萬(wàn)元/個(gè)；n1表示區(qū)域內(nèi)需升級(jí)的集中器數(shù)量，個(gè)；m表示每臺(tái)智能電能表本體改造費(fèi)用，萬(wàn)元/臺(tái)；n2表示區(qū)域內(nèi)需改造的智能電能表數(shù)量，臺(tái)。

2.1.3 信息系統(tǒng)開發(fā)環(huán)節(jié)

信息系統(tǒng)開發(fā)的特點(diǎn)是一次開發(fā)、定期維護(hù)。因此，信息系統(tǒng)開發(fā)費(fèi)用分為前期開發(fā)費(fèi)用和后期每年維護(hù)費(fèi)用，則信息系統(tǒng)開發(fā)投入為：

式中：z表示信息系統(tǒng)開發(fā)總投入，萬(wàn)元；b表示信息系統(tǒng)前期開發(fā)費(fèi)用，萬(wàn)元；a表示信息系統(tǒng)后期維護(hù)費(fèi)用，萬(wàn)元/年；u表示信息系統(tǒng)后期維護(hù)持續(xù)時(shí)間，年。

2.2 技術(shù)路線經(jīng)濟(jì)性測(cè)算

2.2.1 基于低壓拓?fù)涞慕y(tǒng)計(jì)技術(shù)路線

基于低壓拓?fù)浣y(tǒng)計(jì)技術(shù)路線的投入包括兩部分：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)核查和信息系統(tǒng)開發(fā)，因此，基于低壓拓?fù)浣y(tǒng)計(jì)技術(shù)路線的總投入為：

2.2.2 基于智能電能表的統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線

基于智能電能表統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線的投入包括兩部分：智能電能表升級(jí)改造和信息系統(tǒng)開發(fā)。因此，基于智能電能表統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線的總投入e為：

從式（5）可知，(sn1+mn2+b)為初期投入費(fèi)用，au為后期維護(hù)費(fèi)用。

2.2.3 基于客戶報(bào)障的統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線

基于客戶報(bào)障統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線的投入主要是信息系統(tǒng)的開發(fā)，因此，基于客戶報(bào)障統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線的總投入c為：

從式（6）可知，b為初期投入費(fèi)用，au為后期維護(hù)費(fèi)用。

3 試點(diǎn)應(yīng)用

3.1 統(tǒng)計(jì)指標(biāo)對(duì)比

以某區(qū)作為低壓供電可靠性統(tǒng)計(jì)試點(diǎn)區(qū)域。2020年1—5月，低壓拓?fù)渎肪€采集事件183單，智能電能表路線采集事件5578單，客戶報(bào)障935單。從停電事件數(shù)量來(lái)看，智能電能表統(tǒng)計(jì)路線＞客戶報(bào)障統(tǒng)計(jì)路線＞低壓拓?fù)浼夹g(shù)路線，造成這種現(xiàn)象的主要原因有：一是計(jì)量數(shù)據(jù)存在用戶自停自送、天氣影響、算法精確度不足等；二是本次統(tǒng)計(jì)的客戶報(bào)障事件未剔除用戶自停電事件，導(dǎo)致客戶報(bào)障事件較多。

從系統(tǒng)平均停電時(shí)間來(lái)看，智能電能表技術(shù)路線＞低壓拓?fù)浼夹g(shù)路線＞客戶報(bào)障技術(shù)路線。智能電能表技術(shù)路線統(tǒng)計(jì)指標(biāo)最大，低壓指標(biāo)值是中壓指標(biāo)值的9.375倍；低壓拓?fù)浼夹g(shù)路線次之，低壓指標(biāo)值占中壓指標(biāo)值的57.5%；客戶報(bào)障技術(shù)路線最小，低壓指標(biāo)值占中壓指標(biāo)值的5.0%。

針對(duì)停電事件采集的準(zhǔn)確度分析，低壓拓?fù)渎肪€包含故障停電事件和計(jì)劃停電事件，根據(jù)低壓停電單線圖模擬功能可以得到每一停電事件影響的用戶數(shù)量，準(zhǔn)確度高；智能電能表路線采集的停電數(shù)據(jù)最全面；客戶報(bào)障路線1次客戶報(bào)障的停電用戶數(shù)只計(jì)為1戶，可能與實(shí)際影響的用戶數(shù)存在較大差距。從整體上看，低壓拓?fù)渎肪€停電信息采集準(zhǔn)確度高，統(tǒng)計(jì)指標(biāo)完整性、準(zhǔn)確性也較高，可靠性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果最準(zhǔn)確；智能電能表路線無(wú)法剔除用戶自停電數(shù)量，可靠性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果會(huì)嚴(yán)重偏大；客戶報(bào)障路線隨機(jī)性較大，且1次客戶報(bào)障停電用戶數(shù)只計(jì)為1戶，可靠性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果偏小[8-10]。

表3 三種統(tǒng)計(jì)路線指標(biāo)差異對(duì)比Tab.3 Comparison of differences between three statistical route indexes h/戶

3.2 費(fèi)用投入對(duì)比

根據(jù)試點(diǎn)區(qū)域?qū)嶋H情況、現(xiàn)場(chǎng)核查、經(jīng)驗(yàn)測(cè)算及詢價(jià)，各關(guān)鍵環(huán)節(jié)經(jīng)濟(jì)性測(cè)算中各變量的取值如表4所示。各統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線的投入費(fèi)用測(cè)算如表5所示?？梢钥闯?，智能電能表路線初期投入最多，約為6180.5萬(wàn)元；低壓拓?fù)渎肪€后期維護(hù)費(fèi)用最多，每年約為369.3萬(wàn)元；客戶報(bào)障路線總投入最低。以10年為1個(gè)周期計(jì)算，智能電能表路線年均投資最大，其次是低壓拓?fù)渎肪€，客戶報(bào)障路線年均投資最少。

表5 各統(tǒng)計(jì)技術(shù)路線的投入費(fèi)用測(cè)算Tab.5 Estimation of input cost of each statistical technology route

4 結(jié)論

綜上所述，低壓拓?fù)渎肪€統(tǒng)計(jì)指標(biāo)完整性、準(zhǔn)確性較高，前期投入較大，后期維護(hù)成本較高，適用于可靠性要求較高、低壓臺(tái)區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理水平較高的區(qū)域；智能電能表路線統(tǒng)計(jì)指標(biāo)對(duì)數(shù)據(jù)處理算法依賴度較高，期間數(shù)據(jù)處理量巨大，前期投入最大，后期維護(hù)成本較低，比較適用于智能電能表應(yīng)用較為成熟、低壓臺(tái)區(qū)基礎(chǔ)管理水平也較好區(qū)域；客戶報(bào)障路線統(tǒng)計(jì)指標(biāo)隨機(jī)性較大，通過(guò)歸類分析后，仍具有一定參考意義，但其對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、信息系統(tǒng)等要求較低，投入及后期維護(hù)成本最低，且對(duì)各種類型區(qū)域均適用。