供電可靠性指標(biāo)自動(dòng)化計(jì)算與應(yīng)用研究

陳 雪，羅毅初，葉琳浩，魏長(zhǎng)春

（1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，佛山528000；2.廣州穗華能源科技有限公司，廣州510530）

供電可靠性指標(biāo)自動(dòng)化計(jì)算與應(yīng)用研究

陳 雪1，羅毅初1，葉琳浩1，魏長(zhǎng)春2

（1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，佛山528000；2.廣州穗華能源科技有限公司，廣州510530）

供電可靠性統(tǒng)計(jì)往往需人工填報(bào)停電運(yùn)行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的及時(shí)性、準(zhǔn)確性受人為因素影響大，且統(tǒng)計(jì)滯后時(shí)間長(zhǎng)，供電可靠性未能密切指導(dǎo)配電網(wǎng)的生產(chǎn)運(yùn)行?；谟?jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)提供中壓用戶停電信息，研究了自動(dòng)提取用戶停電時(shí)間、統(tǒng)計(jì)計(jì)算流程簡(jiǎn)化、人工干預(yù)少的供電可靠性統(tǒng)計(jì)，其指標(biāo)數(shù)據(jù)能及時(shí)反映電力系統(tǒng)對(duì)用戶的供電能力。從考核、分析和技術(shù)層面分析了供電可靠性理論在供電企業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，通過(guò)案例對(duì)比了供電可靠性技術(shù)應(yīng)用的典型方式。

供電可靠性；自動(dòng)化計(jì)算；統(tǒng)計(jì)指標(biāo)

引言

可靠性是指部件、元件、產(chǎn)品或系統(tǒng)在規(guī)定的環(huán)境下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)、規(guī)定條件下無(wú)故障地完成其規(guī)定功能的概率度。供電可靠性是指供電系統(tǒng)持續(xù)供電的能力，其反映的是電力工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)電能需求的滿足程度，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的標(biāo)準(zhǔn)之一[1]。我國(guó)開展研究供電可靠性在電力系統(tǒng)中應(yīng)用，在可靠性理論和技術(shù)研究取得了許多重要成果。據(jù)2008年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)上海等很多城市地區(qū)供電可靠率達(dá)到了3個(gè)9（即99.9%）以上，用戶年平均停電時(shí)間小于3.5h；重要城市中心地區(qū)達(dá)到了4個(gè)9（即99.99%）以上，用戶年平均停電時(shí)間小于53min[2]?？梢?，供電可靠性相關(guān)理論和技術(shù)在電力企業(yè)生產(chǎn)管理過(guò)程中的重要作用，供電企業(yè)越來(lái)越重視供電可靠性指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行[3]。目前，供電可靠性的研究和應(yīng)用大部分都是基于供電企業(yè)所積累的歷史數(shù)據(jù)，主要滿足指標(biāo)考核要求[4]，沒(méi)有充分利用歷史數(shù)據(jù)所包含的信息來(lái)促進(jìn)電力生產(chǎn)管理的改善，缺乏對(duì)指標(biāo)的有力監(jiān)控，不能實(shí)時(shí)的反映指標(biāo)變動(dòng)和管理實(shí)施的效果，沒(méi)有發(fā)揮可靠性及時(shí)指導(dǎo)電力生產(chǎn)的重要作用。

1 供電可靠性理論的應(yīng)用情況

目前國(guó)內(nèi)外各地區(qū)和各城市之間的可靠性管理水平有較大差距，而且絕大部分供電企業(yè)主要集中在考核層面與分析層面。按照應(yīng)用可靠性理論的程度不同，將其分為考核層面、分析層面和技術(shù)應(yīng)用層面。

1.1 考核層面應(yīng)用

為了分析對(duì)用戶持續(xù)供電的能力和配電系統(tǒng)中各種設(shè)備的特性和功能，以及設(shè)備對(duì)系統(tǒng)供電能力的影響等，對(duì)配電系統(tǒng)的供電可靠性需要建立一套比較完善的指標(biāo)體系。我國(guó)現(xiàn)行的考核體系是以2003年發(fā)布的《供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評(píng)價(jià)規(guī)程》為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的[5]。供電企業(yè)則根據(jù)該規(guī)程的要求，利用國(guó)家統(tǒng)一要求實(shí)施的供電可靠性綜合信息管理系統(tǒng)輸出可靠性統(tǒng)計(jì)報(bào)表并進(jìn)行初步比較分析，上級(jí)單位則主要依據(jù)該指標(biāo)進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。

評(píng)估配電網(wǎng)供電可靠性的指標(biāo)包括電力用戶點(diǎn)指標(biāo)和配電網(wǎng)系統(tǒng)指標(biāo)，主要有用戶平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)（CAIDI）、用戶平均停電頻率指標(biāo) （CAIFI）、系統(tǒng)平均停電頻率指標(biāo)（SAIFI）、系統(tǒng)平均停電持續(xù)時(shí)間指標(biāo)SAIDI、系統(tǒng)平均供電可用率指標(biāo)（ASAI）。從負(fù)荷側(cè)統(tǒng)計(jì)有如下統(tǒng)計(jì)計(jì)算公式。其中s表示統(tǒng)計(jì)對(duì)象集合，λs表示負(fù)荷點(diǎn)的平均停運(yùn)率，Us表示負(fù)荷點(diǎn)的年平均停運(yùn)時(shí)間，rs表示負(fù)荷點(diǎn)的平均停運(yùn)持續(xù)時(shí)間。λi為元件的故障率，ri為元件的平均故障修復(fù)時(shí)間。

結(jié)合負(fù)荷點(diǎn)的用戶數(shù)Ni，整個(gè)配電系統(tǒng)的供電可靠性指標(biāo)可由上述各負(fù)荷點(diǎn)的可靠性指標(biāo)求得。而設(shè)備可靠性方面的指標(biāo)（如故障率等）主要是通過(guò)直接的統(tǒng)計(jì)匯總獲取，其反映的是設(shè)備自身的可靠性，是可靠性評(píng)估計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的停電數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算來(lái)求取供電可靠性指標(biāo)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)匯總獲得供電設(shè)備的可靠性指標(biāo)，目的是為了滿足對(duì)系統(tǒng)的可靠性水平的評(píng)估考核，對(duì)于可靠性理論的應(yīng)用也只停留在考核需要的層面。

1.2 分析層面應(yīng)用

一般在供電企業(yè)按照要求，在積累了足夠的可靠性相關(guān)資料后就會(huì)采取對(duì)信息的分析整理，嘗試著得出一些結(jié)論[6]。通常供電企業(yè)對(duì)所管轄的電網(wǎng)進(jìn)行可靠性評(píng)估分析時(shí)，會(huì)從以下幾個(gè)方面得出關(guān)于管轄電網(wǎng)的可靠性現(xiàn)狀的認(rèn)識(shí)：①網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，如網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)型式是否合理；②設(shè)備方面，如設(shè)設(shè)備老化程度及更新情況；③運(yùn)行維護(hù)和管理方面，如計(jì)劃停電安排的合理性；④環(huán)境方面，如地理?xiàng)l件；⑤負(fù)荷及上、下級(jí)網(wǎng)絡(luò)方面，如負(fù)荷高低及分布情況等。

通過(guò)對(duì)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的以及可靠性數(shù)據(jù)的分析認(rèn)清系統(tǒng)現(xiàn)狀，找出系統(tǒng)的薄弱點(diǎn)。運(yùn)用可靠性相關(guān)理論對(duì)可靠性指標(biāo)信息進(jìn)行發(fā)掘，盡量改善或避開限制供電可靠性指標(biāo)提高的因素，從而促進(jìn)電力生產(chǎn)企業(yè)提高電力生產(chǎn)管理水平。

1.3 技術(shù)層面高級(jí)應(yīng)用

供電可靠性理論的應(yīng)用在電力生產(chǎn)管理中的特殊作用要求其不僅要具有反映客觀情況的能力，更要能夠在實(shí)際的情況中起到輔助決策的作用。其技術(shù)應(yīng)用主要有以下方面：①運(yùn)用可靠性理論對(duì)配電系統(tǒng)（包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行管理）進(jìn)行可靠性分析、評(píng)價(jià)；②進(jìn)行預(yù)想故障分析等；③給出提高可靠性的措施；④進(jìn)行故障分析；⑤開展可靠性指標(biāo)預(yù)測(cè)；⑥確定最佳（合理）的檢修方式和更換周期；⑦進(jìn)行運(yùn)行方式的可靠性定量評(píng)價(jià)；⑧目標(biāo)管理等。

國(guó)內(nèi)大部分供電企業(yè)集中在考核層面和分析層面開展可靠性統(tǒng)計(jì)與管理工作，但從技術(shù)應(yīng)用層面看，可靠性理論的技術(shù)應(yīng)用對(duì)提高供電企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和與管理水平，具有更深層次的作用，因?yàn)榭煽啃缘幕A(chǔ)數(shù)據(jù)越真實(shí)、自動(dòng)化程度越高，促進(jìn)作用就越大。

2 供電可靠性指標(biāo)自動(dòng)化計(jì)算與實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的自動(dòng)提取、指標(biāo)的實(shí)時(shí)自動(dòng)計(jì)算，并基于自動(dòng)化計(jì)算結(jié)果對(duì)指標(biāo)進(jìn)行展示與預(yù)測(cè)，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)供電企業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀，給出可行的系統(tǒng)技術(shù)方案。

可靠性的自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)最關(guān)心的停電時(shí)間數(shù)據(jù)，在現(xiàn)有的計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)中能夠獲取，這為可靠性的自動(dòng)化計(jì)算提供了技術(shù)可能。GIS系統(tǒng)能夠提供配網(wǎng)的饋線與配變基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可作為可靠性統(tǒng)計(jì)的中壓用戶的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。而生產(chǎn)MIS系統(tǒng)則可作為可靠性高級(jí)應(yīng)用功能（如停電計(jì)劃優(yōu)化）提供數(shù)據(jù)來(lái)源[7]。通過(guò)接口程序抽取分散于各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，接口程序直接面對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)，只需要在現(xiàn)有系統(tǒng)上增加讀數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)功能。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

在可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的自動(dòng)提取、可靠性指標(biāo)的自動(dòng)化計(jì)算基礎(chǔ)上，再開展可靠性指標(biāo)的動(dòng)態(tài)預(yù)控管理，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)評(píng)估等高級(jí)應(yīng)用功能。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)特點(diǎn)有：①在線自動(dòng)化提取可靠性指標(biāo)計(jì)算的相關(guān)數(shù)據(jù)。突破了目前可靠性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)人工錄入、統(tǒng)計(jì)周期長(zhǎng)的事后月度統(tǒng)計(jì)模式，保證了數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。②采用數(shù)據(jù)抽取技術(shù)[8]，通過(guò)接口程序自動(dòng)從相關(guān)系統(tǒng)中獲取可靠性自動(dòng)化計(jì)算所需的數(shù)據(jù)。③系統(tǒng)設(shè)計(jì)引入模塊概念，該自動(dòng)化計(jì)算模塊在功能上具有獨(dú)立性。即使沒(méi)有達(dá)到可靠性技術(shù)應(yīng)用的更高層面，對(duì)可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的自動(dòng)提取及對(duì)可靠性指標(biāo)的實(shí)時(shí)計(jì)算，仍具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)論

對(duì)可靠性理論在供電企業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，并對(duì)可靠性技術(shù)應(yīng)用水平較高的典型系統(tǒng)進(jìn)行了剖析，提出了基于配電變壓器監(jiān)測(cè)終端的計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的供電可靠性指標(biāo)自動(dòng)化計(jì)算與應(yīng)用系統(tǒng)，保證獲取停電運(yùn)行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、及時(shí)性和完整性，及時(shí)客觀反映實(shí)際線路和用戶的運(yùn)行狀況，統(tǒng)計(jì)結(jié)果減少人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)了供電可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)自動(dòng)提取、指標(biāo)自動(dòng)化計(jì)算和指標(biāo)展示的管理功能。該技術(shù)方案基于Web方式在廣東某供電局進(jìn)行了系統(tǒng)建設(shè)和試運(yùn)行。

系統(tǒng)基于自動(dòng)化計(jì)算數(shù)據(jù)以全新的模式實(shí)現(xiàn)可靠性指標(biāo)的及時(shí)展示管理，是一種基于自動(dòng)化計(jì)算指標(biāo)的動(dòng)態(tài)管理，還可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)可靠性預(yù)測(cè)評(píng)估，極大降低手工錄入實(shí)際停電時(shí)間的滯后性和工作量，及時(shí)反映電力系統(tǒng)對(duì)用戶的供電能力、供電企業(yè)對(duì)用戶電能需求的滿足程度，對(duì)于提高供電企業(yè)的可靠性技術(shù)管理水平具有重要意義。

科技項(xiàng)目：廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目（GDKJ00000043）。

[1]國(guó)家電網(wǎng)公司組編.供電可靠性管理實(shí)用技術(shù)[M].中國(guó)電力出版社，2008.

[2]2008年電力安全監(jiān)管報(bào)告和電力可靠性指標(biāo)發(fā)布會(huì)在京召開[J].中國(guó)電力，2009（06）.

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[4]周小波，宗 明.高速發(fā)展中的配電網(wǎng)管理實(shí)踐[J].供用電，2007（02）.

[5]《供電系統(tǒng)用戶供電可靠性評(píng)價(jià)規(guī)程》.《中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》（DL/T836－2003），中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)發(fā)布.

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[7]張 斌，王俏文.生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)策略[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000（14）.

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TM732

A

2095-2066（2016）24-0099-02

2016-8-3

陳 雪（1989-），女，吉林長(zhǎng)春人，工程師，工學(xué)學(xué)士，主要從事電網(wǎng)規(guī)劃相關(guān)工作。

羅毅初（1979-），男，廣東佛山人，高級(jí)工程師，工程碩士，主要從事電網(wǎng)規(guī)劃與電力系統(tǒng)分析工作。

葉琳浩（1983-），男，廣東廣州人，工程師，工學(xué)碩士，主要從事電網(wǎng)規(guī)劃與電力系統(tǒng)分析工作。

魏長(zhǎng)春（1983-），男，江西奉新人，工程師，工學(xué)學(xué)士，主要從事電力設(shè)備監(jiān)測(cè)與控制研究工作。