基于供电可靠性的配电网检修方案比选研究

万凌云，刘 洪 ，李吉峰 ，李晓鹏 ，许懿洋

（1．国网重庆市电力公司电力科学研究院，四川 重庆 401123；2．智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津 300072；3．国网福建省三明市供电公司，福建 三明 365000；4．国网福建省电力公司，福建 福州 350003）

0 引言

配电网检修是电力公司的主要工作之一。在传统的配电网检修方案制定过程中，往往只考虑检修工作的实际停电影响，而忽略了一个重要因素，那就是检修停运期间整个系统运行风险的上升［1］。最优的检修方案应该使检修工作对供电可靠性的影响尽可能小，既要考虑检修作业区内的停电影响，也要考虑作业区域外部相关电网的供电可靠性。当检修方案确定时，检修作业区内的停电影响可以依据《供电系统用户供电可靠性评价规程》［2］进行估算，作业区域外部相关电网的供电可靠性则可以依据 《中压配电网可靠性评估导则》［3］进行计算。本文将探讨如何以统一的标准综合考虑检修方案对配电网供电可靠性的影响，并尝试应用于配电网检修方案比选。

1 检修作业类型

根据实际检修作业的特点，将大型检修作业方式分为顺序检修、并行检修和综合检修3类。对上述3类检修类型进行定义：顺序检修为局部电网系统多项检修项目按一定的先后顺序逐项进行；并行检修为局部电网系统同时进行多项检修作业；综合检修为局部电网系统采取顺序检修与并行检修相结合的检修方式。

1）顺序检修。

假设多项检修计划的停电持续时间为T、第i项检修项目的检修时间为ti，则顺序检修的时间结构如图1所示。

图1 顺序检修时间结构

2）并行检修。

假设多项检修计划的停电持续时间为T、第i项检修项目的检修时间为ti，则并行检修的时间结构如图2所示。

图2 并行检修时间结构

3）综合检修。

假设多项检修计划的停电持续时间为T、第i、i+j项检修项目的检修时间分别为ti、ti+j，则综合检修的时间结构如图3所示。

图3 综合检修时间结构

2 检修作业对供电可靠性的影响分析方法

对作业有关区域的影响。在检修作业开始前，需要一系列的倒闸操作将检修设施有效隔离，倒闸操作将导致部分负荷点短时停电；在作业过程中，隔离的作业区域及相关负荷点始终处于停电状态。可通过停电时户数估算的方法分析上述两个阶段对作业有关区域供电可靠性的影响。

对停电隔离区域以外相关电网的影响。在作业过程中，作业区域始终处于停电隔离状态，停电隔离区域以外相关电网采取临时方式供电，造成检修期间电网运行风险上升，供电可靠性降低，可通过可靠性评估分析检修期间电网的供电可靠性水平［4］，得出相应的系统停电时户数期望。需要说明的是，运行方式每变化一次都需要重新进行可靠性评估，顺序进行的各项检修在执行期间的停电时户数期望应进行累加。同时，考虑到不同检修方案的累积作业持续时间一般不同，应选取其中最长的累积作业持续时间作为统一的评估时间区间［1］。

综合停电时户数（停电时户数估算值与停电时户数期望之和）反映了检修作业对配电网供电可靠性的综合影响，可作为检修方案比选的标准。

图5 F2线路拓扑结构

3 应用案例

3.1 确定评估对象

以某市两条相互联络的10 kV配电线路（分别称为F1线路及F2线路）及相应的检修方案为评估对象，分析比较不同检修方案对配电网供电可靠性的影响。

3.2 基础资料收集

3.2.1 基础参数

配电网拓扑结构。根据从该市配网线路运检部门获取F1、F2线路的CAD电气接线图，在计算软件中人工绘制形成配电网网络拓扑结构图，如图4、图5所示。其中：DL为断路器；GL为隔离开关；RD为熔断器；LP为负荷点；图中红色标记为待修设备。

配电设施基础参数。通过PMS系统获取配电线路和配电变压器基础参数，在计算软件的参数输入界面人工选定各线段的类型、型号和长度以及变压器型号和容量。

负荷点数据。电网中每一台配电变压器为一个负荷点、一个用户。由于以停电时户数作为比选指标，且F1、F2线路均满足N-1校验准则，因此，本案例不需要收集详细的负荷数据。

3.2.2 可靠性参数

本案例中的故障停电相关可靠性参数，如表1、表2所示。

3.2.3 检修项目及检修方案

检修项目。F1、F2配电线路的检修计划，包括检修项目内容、检修时长如表3所示，检修停电涉及用户范围如表4所示。

表1 设备停运率及修复时间类参数

表3 配电系统的检修计划安排以及工作量

表4 检修停电对用户的影响

检修方案。F1、F2配电线路的3种检修方案，包括顺序检修、并行检修和综合检修，如表5所示。

3.3 可靠性计算分析

1）检修方案对作业有关区域供电可靠性的影响估算。

表5 检修方案对比

通过停电时户数估算，分析各个检修方案对作业有关区域供电可靠性的影响，具体结果如表6所示。在本案例中，考虑到短时停电持续时间很短，计算停电时户数时忽略短时停电的影响。

表6 各检修方案对作业有关区域供电可靠性的影响

2）检修方案对停电隔离区域以外相关电网的影响评估。

通过可靠性评估分析检修期间电网的供电可靠性水平，得出相应的系统停电时户数期望值，如表7所示。

表7 各方案各项检修执行期间的停电时户数期望

方案A、方案B和方案C的累积作业持续时间分别46 h、8 h和35 h，时间区间不同将导致不具备可比性，因此，统一选取46 h为评估时间区间，分时间阶段评估计算不同检修方案的停电时户数期望值，并进行累加，计算结果如表8所示。

表8 各项检修执行期间的停电时户数期望

3）可靠性综合影响分析。

综合以上分析，得到3种检修方案对配电网供电可靠性的综合影响见表9。

表9 3种检修方案的可靠性综合影响 h·户

结合表9，分析可得：

在对作业区域供电可靠性的影响方面，方案C作业区域内实际停电345时户，供电可靠性最高；在评估时间区间内的可靠性影响方面，方案B的停电时户数期望值最小，为1.03时户；在综合可靠性影响方面，方案C的综合停电时户数最小，为346.35时户；

方案B的停电时户数期望最少的原因是采用并行检修方式时，未停电用户比其余两种方案少很多；

综合停电时户数由停电时户数估算值和期望停电时户数两部分构成，同时考虑了停电的确定性和概率特性（随机性），是最为理想的比选指标。因此，方案C为最优检修方案；

在绝大多数造成用户停电的配电网检修工作中，由于检修时间相对于一年短得多，检修期间（评估时间区间）的期望停电时户数往往很小，停电时户数估算值相对期望停电时户数要大得多，采用停电时户数估算值进行检修方案比选得出的结论与采用综合停电时户数时是一样的，因此，可直接采用停电时户数估算值作为比选指标；

当采用不停电作业方式开展检修工作时，停电时户数估算值为0，因此应采用期望停电时户数作为比选指标。

4 结论

提出了检修作业对供电可靠性的影响分析方法，在此基础上提出了综合停电时户数的概念和基于供电可靠性的配电网检修方案比选方法。结合实例分析，可得出：

1）最优的检修方案应该使检修工作对供电可靠性的综合影响最小，综合影响既要考虑检修作业区内的停电影响，也要考虑对作业区域外部相关电网的供电可靠性影响。

2）综合停电时户数反映了检修作业对配电网供电可靠性的综合影响，是理想的检修方案比选指标。

3）为保证可比性，应选取不同检修方案中最长的累积作业持续时间作为统一的评估时间区间计算停电时户数期望。

4）在绝大多数造成用户停电的配电网检修工作中，采用停电时户数估算值进行检修方案比选得出的结论与采用综合停电时户数时是一样的，可直接采用停电时户数估算值作为比选指标。

5）当采用不停电作业方式开展检修工作时，停电时户数估算值为0，应采用期望停电时户数作为比选指标。

［1］李汶元，周家启译.电力系统风险评估模型、方法和应用［M］.北京：科学出版社，2006．

［2］电力行业可靠性管理标准化技术委员会.供电系统用户供电可靠性评价规程：DL／T 836—2012［S］.北京：中国电力出版社，2012.

［3］电力行业可靠性管理标准化技术委员会.中压配电网可靠性评估到则：DL／T 1563—2016［S］．北京：中国电力出版社，2016.

［4］万凌云，王主丁，伏进，等.中压配电网可靠性评估技术规范研究［J］.电网技术，2015，39（4）：1 096-1 100.