多维度配电网月度停电检修任务智能优化方法

方伟，杨翼霞，陈兴美，程先龙

[摘    要]调度集约化后，地市供电局所管辖的配电网规模庞大，每天操作数量、操作优先顺序进行优化排序仍靠人工进行。本文针对配电网规模庞大，建立月度停电检修任务管理模型，搭建停电制度。基于JAVA，开发一款配电网月度停电检修任务智能优化小工具，实现月度停电检修任务排序一键优化，一键生成，真正实现月度检修计划编排的智能化。可保证每月上千条停电检修工作合理有序的进行，降低人工优化模式在电网、人力资源方面存在的不可估量的风险。

[关键词]配电网;月度停电;智能优化

[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]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

為建设更加“安全、智能、高效”的配网调度，电网的配调集约化管理全面推进。同时，电力服务综合跨度的难度急剧增加，尤其是地区配电网停电精细化管理[1-3]。目前，红河地区配电网设备检修停电每月的任务数量已达上千项，因此，必须考虑更多的经济、环保、智能化布局等影响因素[4]。同时，随着电网的精细化管理要求不断提升，如何利用有限的人力、物力资源，实现配电网月度检修计划的的科学编制，以提高配电网停电检修效率，降低电网运行的风险，保障供电可靠性，已成为当前电网调度运行领域重要的研究内容。

1 现状及存在的问题

目前，红河地区配电网月度检修任务主要是依靠电网运行方式人员，对每天检修任务的数量、操作优先顺序进行优化排序。人工处理如此巨大数量的综合检修计划，不可避免地存在检修遗漏、重复等问题。若对电网中停电设备分布不能合理安排和统筹，造成电网供电的可靠性降低，甚至可能会给电网运行带来潜在的风险。

对于多任务情况下，人工分析优化模式很难充分考虑变电、调度等相关人员分布的合理性，很难兼顾带电资源、变电资源、物资到位等各方面的统筹协调性，从而导致人工平衡每天的操作数量难度增大，致使当天操作数量超过调度、变电操作人员的操作能力，使电网操作风险等级进一步攀升。

检修计划的优化规则越来越复杂多变，人工分析优化模式工作效率和质量进一步降低。为适应复杂多变的需求，在停电检修计划填报、优化、调度操作、现场运维等环节，均需不断投入更多的人力和物力资源，大大提升电网企业的运营成本。

2 停电分析与关键管控技术研究

2.1 配电网停电检修计划特点

配电网的功能是为各类用户提供电力能源，随着社会发展，用电客户对供电质量、供电可靠性要求也越来越高。主要特点为：配电网具有供电半径长、运行方式复杂、设备数量多，类型复杂。

配电网本身的特点决定其停电任务具有自己独特之处。从设备方面分析，配电网主要包含直馈线、联络线、单一台变、断路器等;从停电类型上分析，有多设备配合主配网停电工作、联络线停电、直馈线停电、独立的一次或者设备停电、不停电等类型;停电作业主要包括设备维护、预试、定检、试验、大修、技改、基建、设备接入等工作。

配电网月度停电检修计划综合管理的核心内容是在停电计划，合理安排多项停电作业工作，以减少设备的停运次数或停运时间，降低检修对电网运行及供电的影响。因此，根据对配电网及其停电任务的特点的分析，结合红河配电网实际停电综合管理情况，可从红河配电网停电检修任务逻辑关系出发，建立月度停电制度。

2.2 月度停电制度

红河供电局配电网月度停电计划安排需要整合13个所辖县级区域的停电计划，优化并构造完整的月度停电计划。本文采用管理与技术手段相结合，设置准许停电条件，符合停电要求的任务才能进入月度停电制度。根据任务间的逻辑关系将任务划分为配合型、独立型、互斥型3种类型。

上述准许停电条件主要包含：同一设备在某时间段内停电次数需要满足要求，如果不满足则需要走其他停电审批流程。本文中对不满足停电要求的任务直接进行忽略处理，并不详细介绍其他相关停电审批流程。例如：原则上同一用户年度预安排停电不超过4次、同一季度预安排停电不超过一次。若某一设备在第2季度需要停电两次，则需要进行其他停电审批流程。

2.3 目标函数

由于配电网的自身特性和停电任务的特点，本文以红河配电网月度停电检修任务每日任务的停电优先级为目标，将停电时户数、设备重要程度、任务类型作为影响因子对目标函数的分值进行计算，并考虑带电资源、物资到位、班组工作量裕度等因素，计算每日任务的具体得分情况，调度根据任务的得分情况对每日任务的优化排序。在现有的人力物力条件下，采用这种智能优化的模式，可获最优配电网月度停电检修计划。

每日停電任务的得分作为目标，由各任务所对应的可靠性指标、设备重要程度、任务类型构成，其函数表达式为：

其中，F为任务的分值;f1为任务类型分值;f2为设备重要程度分值;f3为可靠性指标分值。

2.3.1 停电任务类型建模

（1）配合型任务。配合型任务，是指配网检修任务必须配合主网或配网其他检修任务，不同检修任务需同时开展，需对应设备全部停电完成才可开展检修工组。对于任意两项配合型任务，应满足下列关系：

（1）

式中，t1，t2为不同检修工作的时间段;，分别表示在对应时间段t1和t2内，配合型任务中第m项和第n项检修任务的检修状态变量。当该任务执行时，其检修状态变量取值为1，否则取值为0。

（2）独立型任务。独立型任务，是指配网检修任务不会影响其他检修任务的进程，对应设备停送电时间互不干扰，停送电时间与任务工期、操作顺序有关。对于独立型任务，应满足下列关系：

Am，t=1或0 （2）

式中，Am，t表示在时间段t任意任务的检修状态变量。当该任务执行时，其检修状态变量取值为1，否则取值为0。

（3）互斥型任务。互斥型任务，是指配网检修任务不能同时开展，必须在其中一个任务对应设备送电完成后才能开展下一个任务。对于互斥型任务，应满足下列关系：

（3）

式中，Am，t，An，t分别表示在时间段t第m项和第n项任务的检修状态变量。

当该任务执行时，其检修状态变量取值为1，否则取值为0。

因此，根据三种任务类型的划分，对应任务的评分为：

（4）

式中，f1为任务类型分值，表示同一时间段内有逻辑关系的任务。其中，当该设备在停电检修时，其检修状态变量取值为1，否则取值为0。因此，若任务为互斥型或者独立型，则f1取值为1;若任务为多项配合型任务，则f1取值大于等于2。

2.3.2 停电设备重要程度

文献[5]中提出的一种考虑元件综合重要度的电网安全性风险评估方法。本文运用此方法，综合考虑配电网中设备属性、社会属性，将配电网中的停电设备的重要程度进行评分：

（5）

式中，f2为停电设备重要程度分值，表示同一时间段内有逻辑关系的任务下所有设备重要程度的总分;α、β分别表示此停电设备的设备属性和社会属性系数，值越大，表示设备越重要。一般取值范围为0.2～1.2，电力人员可根据实际情况进行取值;L、T、K分别表示线路、变压器、开关等设备类型。

2.3.3 可靠性指标

可靠性指标用于量化电力供给的持续性，本文中主要以停电时户数来进行计算评分：

（6）

式中，f3为可靠性指标分值，表示同一时间段内有逻辑关系的任务下可靠性指标的总分值。cm，t为此任务执行时停电的户数;t为停电时长;C为任务所属地区的总用户数。

2.4 约束条件

配电网月度停电计划需要考虑现有人力物力条件下的决策变量约束，本文主要考虑停电检修任务量约束、资源约束、保供电约束。

2.4.1 停电检修任务量约束

为降低停电次数并提高用户满意度，减少电网运行的风险，本文根据年度检修计划，对每月、每日的检修任务总量进行均衡控制。

（7）

式中，Ai为某日的检修任务总量，为年度检修计划任务的月度平均检修任务的项数。kd、ki表示月、日检修任务差。

2.4.2 资源约束

检修资源约束主要考虑调度、运维、检修人员技术等条件，能够同时进行的工作任务的有限情况，尽量均衡各班组工作量。

2.4.3 保供电约束

根据用户的保供电需求，在某区域某时段内不允许停电，即所有设备检修状态均为0。

3 其他改进措施

通过本文对红河地区配电网月度停电计划的研究，为了保证配电网可靠运行还可以从以下几个方面加强管理：①加强配电网停电过程管理。构建配电网供电可靠性预算式管控体系，持续完善供电可靠性统计、监测、分析、管控功能。常态化开展供电可靠性指标异常监测，按月开展指标预测、诊断、分析和跟踪管控。定期开展跨专业数据质量现场稽查，确保基础台账和停电数据完整准确，确保供电可靠性统计数据的真实性。②加强供电可靠性指标分析结果应用。开展不同停电性质专项统计，分析各类停电责任原因占比及变化趋势，为电力企业相关部门的可靠性管理质量提升提供决策支持的依据。严格审查停电作业方案，加强计划停电作业方案编制管理，积极采用移动变、配电站提高辐射线路联络转供能力，采取负荷转移和不停电作业措施减少用户停电，做到“能转必转、先转后停、能带不停”。③建立施工检修停电方案多部门联合审查机制，加强停电合理性审核力度。在停电计划拟定时，对影响范围开展停电模拟计算，按照“先算后报、先算后停”的原则，严格落实供电可靠性管控要求，确保配电网计划停电方案最优、影响范围最小、停电时间最短。④严格停电作业方案，审查计划停电作业方案编制管理，积极采用移动变、配电站提高辐射线路联络转供能力，采取负荷转移和不停电作业措施减少用户停电，做到“能转必转、先转后停、能带不停”。

4 结束语

配电网停电计划优化排程是电力系统运行中的重要组成部分，制定配电网停电计划目的为使电力系统运行更加安全化和可靠化，提升配电系统的稳定性，从而提升企业的经济效益和社会效益。本文分析了红河地区配电网停电计划的制定原则和各种制约因素，停电计划中的原则和局限性，提出了配电网停电计划优化排程模型及其计算机算法，但在计划实施过程中发现还有进一步提升的空间。由此可见，红河地区配电系统的停电计划的实施还需要结合电网的实际情况进行不断的尝试和改进。

参考文献

[1] 吴龙腾，董锴.基于配调集约化的配网调度运行管理提升[J]电工技术，2021（8）：122-124.

[2] 窦迅，王俊，叶飞，等.考虑虚拟电厂组合策略的售电公司优化调度及购售电决策[J].电网技术，2020，44（6）：9.