面向调度的配网故障快速复电效率提升分析

吕连洁

(云南电网 昆明供电局，云南昆明650000)

面向调度的配网故障快速复电效率提升分析

吕连洁

(云南电网 昆明供电局，云南昆明650000)

针对10 kV配网故障复电效率低的问题，借鉴精益化管理思想，从配网调度处理故障的角度出发，分析了影响配网调度故障处理工作效率的主要因素，并得出不同接线模式的面向调度的故障处理时间模型。基于该模型，分析了具有配网接线图查找功能和智能开票功能的智能防误操作系统在昆明电网故障处理中的应用成效。实践证明该模型能够有效度量配网故障快速复电效率提升情况，也证明该防误操作系统能够减少故障处理时间，局部提升配网故障快速复电效率。

配网故障；快速复电；接线模式；防误操作系统；效率

0 引言

配电网作为面向客户的终端电网，是电网与电力用户连接的重要环节[1]，随着高新技术企业和新兴产业的不断增多，电力用户对配网可靠性的要求越来越高。据统计，80%的用户停电事故是由配电系统故障引起的[2]，配网故障处理速度的快慢，直接影响供电可靠性，进而影响经济效益，故提升配网故障处理效率尤为重要和迫切[3,4]。

反应配网供电可靠性的用户平均停电时间等指标和故障处理效率有关[5,6]，配网故障处理涉及多个环节、多个专业、多个单位以及多种因素，任何一个环节或因素都可能影响到故障处理的效率，故深入研究故障处理的每一个环节，找出影响处理效率的因素和原因，从技术和管理上采取相应的措施，缩短每一个环节的故障处理时间，对于实现配网故障快速复电和提高供电可靠性有重要的意义[3,4]。

配网调度是配电网故障处理的指挥中心，在故障处理过程中起着至关重要的作用。随着配网调度管辖设备日益增多，且配电网网架结构复杂、变化快、接线形式繁杂、设备量巨大等特点，使配网调度故障处理工作难度增大，造成了配网故障快速复电效率低的问题。针对此问题，本文借鉴精益化管理思想[7]，从时间维度出发，分析影响配网调度故障处理效率的主要因素，并得出不同接线模式的面向调度的故障处理时间模型。基于该模型，介绍了具有配网接线图查找功能和智能开票功能的智能防误操作系统[8～10]，并将该系统应用于昆明电网故障处理中。比较昆明电网应用前后的成效，实践证明该智能防误操作系统够缩短故障处理时间，局部提升故障快速复电效率，具有一定工程应用价值。

1 配网故障处理时间模型

1.1 配网故障处理流程

对于一个10 kV线路故障，其复电的效率取决于故障隔离、故障抢修工作的高效组织及完成。一般而言，故障处理工作主要包括：故障汇报、联系通知、抢修人员到位、故障隔离非故障区域复电、故障查找抢修及故障区域复电6个环节，每一个环节对应一个时间Ti，如图1和表1所示。

图1 配网故障处理流程

表1 10 kV线路故障处理环节及时间分解

根据故障处理的基本原则，消除或隔离故障根源，尽快恢复停电用户的供电是重中之重。从图1可知，优化故障处理中每一个环节的耗时，直接决定该10 kV线路故障处理的总时间，即决定电力用户复电的效率。对于非故障区域，应尽快恢复该区域供电，以尽量减少停电时户数，故优化“T1—T4”环节的时间，决定了非故障区域停电时长的情况；对于故障区域，优化缩短“T1—T4”环节的时间，可以为后续的故障抢修工作留出充裕的时间，而故障处理 “T5—T6”环节，由于受10 kV线路类型、故障类型、抢修人员技能水平、抢修物资储备等因素的影响较大，导致该环节的处理过程具有较大的不确定性或不可预测性。因此，对于配网调度来说，在实际的10 kV线路故障处理过程中，仅考虑“T1—T4”环节的处理情况，将该环节的处理过程称为配网故障快速复电过程，即隔离故障、恢复非故障区域供电的过程。

1.2 面向调度的故障处理时间模型

从技术和管理等多方面出发，通过优化缩短“T1—T4”环节各子环节的处理时间，可以提升配网故障快速复电的效率。由于故障处理涉及的环节较多，本文仅优化分析故障处理中的“T2”环节时间。

从表1可知，不同的处理环节涉及不同的部门，为了便于分析，假设“T2”环节涉及的主要部门为配网调度，故仅从配网调度的角度出发分析“T2”环节的时间。

采用精益化管理思想[7]，将“T2”环节的时间t分解为调度收集故障信息的时间t1、调度查找故障线路接线图资料的时间t2、(制定预处置方案)调度写指令票/指令记录的时间t3和调度通知抢修人员的时间t4，即得到“T2”环节的时间矩阵，如式(1)所示。

(1)

假设t1和t4时间较短，近似忽略不计，可以得到“T2”环节面向调度的故障处理时间矩阵模型，如式(2)所示。

(2)

由式(2)可知，影响“T2”环节时间的主要因素是查找故障线路接线图资料消耗的时间和(制定预处置方案)写指令票/指令记录消耗的时间，故采取一定的措施优化减少t2、t3的时间，就可以缩短时间t，进而提升调度处理故障的效率，以局部实现故障快速复电。

实际工作中，不同接线模式的10 kV线路故障，t2、t3是不一样的。基于文献[11,12]提出的典型架空线路和电缆线路接线模式，考虑到实际可行性，将10 kV线路(含架空线路、电缆线路、混合线路)接线模式分为以下4类：单辐射接线、单环网(手拉手)接线、多分段两联络接线、多分段三联络接线，并依次用CM1、CM2、CM3、CM4表示这4种接线模式，可以得到不同接线模式的面向调度故障处理时间矩阵模型，用T表示，如式(3)所示。

(3)

其中，tij(i=1,2,3,4;j=2,3)分别表示4种接线模式调度查找相关图纸资料的时间、(制定预处置方案)调度写指令票/指令记录的时间。

对矩阵T进行简化，得到“T2”环节的时间矩阵T′，如式(4)所示。

(4)

由式(3)和(4)可以分析得到不同接线模式下配网故障快速复电的效率。

实际工作中，单独分析一条10kV线路故障处理“T2”环节的时间是没有意义的，应该分析一个供电区域所管辖10 kV线路故障处理 “T2”环节的时间之和。

假设某一供电区域某一时间段内10 kV故障线路不同接线模式所占比例用矩阵P表示，如式(5)所示。

(5)

其中，pi表示4种接线模式的10 kV故障线路所占比例。

由式(4)和式(5)，可以得到某一供电区域某一时间段内故障的10 kV线路“T2”环节的面向调度的故障处理时间，用T∑表示，如式(6)所示。

(6)

其中，N为某一供电区域某一时间段内10 kV线路的故障次数。

由式(6)可以知道，采用不同的技术、管理措施，可以得到不同的面向调度故障处理时间，即得到不同技术、管理措施下的快速复电效率提升情况。实际工作中可以从成本效益多个维度出发，选择合适的措施来提升配网故障快速复电效率。

依次类推，可以得到10 kV线路故障处理各环节的时间模型，通过分析研究不同措施下的故障处理效率，为提高供电可靠性和客户满意度选择合适有效地措施。

2 配网智能防误操作系统的结构和功能

基于上一节的分析，为了优化缩短“T2”环节的时间，从技术层面引入配网智能防误操作系统，其结构体系如图2所示。主要包括以下功能模块：Web图形管理功能、智能开票与审核功能、智能防误操作功能、其他功能。

图2 防误操作系统结构体系

2.1 Web图形管理功能

系统可以提供地区配电网的网架拓扑结构图，该图展示了地区配网的电气实际连接情况，包括变电站、出线杆塔设备(断路器、熔断器、隔离开关等)、架空线路、电缆线路、开关站、配电站(局属、用户设备)等一系列设备的集合。

系统可以实现通过颜色区分供电线段和停电线段，通过颜色区分线路与线路之间的拓扑结构(包含分界点)。即调度员可通过不同的颜色来区分线路，进而迅速找到该线路与其它线路的联络情况及相应的分界点。

该系统可以实现全网线路或设备的全局查找和查询定位。即调度员可以迅速查询找到某一10 kV线路的拓扑结构及某个设备的位置。

2.2 智能开票与审核功能

在计划检修、投产日常工作和故障处理工作中，通过快速查询找到10 kV线路的拓扑结构及预操作设备，根据预操作内容，采用智能开票模块开出需要的指令票或指令记录，其智能开票操作流程如图3所示。

图3 智能开票操作流程

采用防误操作系统智能开票模块开指令票或指令记录的操作步骤为：

(1)明确操作任务，在智能防误操作系统中找到欲操作的10 kV线路及相关设备。

(2)根据操作任务核实欲操作设备的状态是否满足要求，若满足则选择智能开票模块开票；若不满足则将该设备的状态复位，再选择该模块开票。

(3)采用智能开票模块开票，通过预审核后发送到DIMS系统中，并在停电申请单列表中选择相应的操作内容。

(4)将所开的操作指令票或指令记录发送到OMS系统中，并根据实际的操作任务，核对、修改、再次审核所得到指令票或指令记录。

2.3 智能防误操作功能

调度员可以在该系统上进行预演操作，验证即将发出的调度指令的正确性。该系统具有基本防误逻辑闭锁功能、设备检修防误逻辑闭锁功能、双电源用户失电提示功能、合/解环提示功能、停送电范围提示等。在预演操作时，系统界面会显示相关的操作信息，并有提示。若出现误操作，则弹出提示或告警信息，显示不能操作或操作可能存在的风险。这样可以有效防止因疏忽造成的误调度、误下令，为调度员的操作增加了一道安全屏障。

2.4 其他功能

该系统还可以根据相应的处理要求及设备不同状态悬挂标示票，便于调度员查询。该系统具有外接口功能，便于功能扩展，此外，还可采用该系统对调度员进行平常的事故预想、技能等培训。

3 实例分析

以昆明地区配电网引入配网智能防误操作系统为例，分析其提升故障快速复电的效率。

3.1 昆明配网调度现状

截止2014年12月，昆明电网5个直供区内共有1 066条10 kV线路(其中797条公用线路、269条用户专线)，2 209个公用开关站，647个公用配电站及437个公用箱变，10 kV线路可转供率达到90%。可见，昆明配网调度管辖的10 kV线路数量多、设备数量庞大，因此调度员工作量也很大。

引入智能防误操作系统之前，调度工作是以多份纸质单线图或CAD格式单线图为依据，综合考虑相关线路的拓扑结构等信息进行的。尤其是故障时，调度员需查找相关线路一次接线图等资料及落实相关设备的状态，综合各方面信息后制定故障预处置方案，资料查询时间影响调度员的工作质量和效率。处置方案确定后，调度员手工拟定指令票或指令记录，待正值调度员审核通过后下发调度指令处置故障，开票的正确性及速度性亦影响调度员的工作质量和效率。因此，通过分析优化故障处理中涉及调度的“T2”环节时间，可以提高配网调度故障处理效率，进而提升复电效率。

3.2 实例分析

昆明地区电网自2014年1月起开始使用智能防误操作系统，以五华局配网使用该系统的情况来分析故障快速复电的效率。截止2014年12月，五华局共有199条10 kV线路(其中，169条公用线路、30条用户专线)，其10 kV线路拓扑结构及其设备已实时更新到智能防误操作系统中。

将引入智能防误操作系统前调度处理故障的方式称为方式1；引入该系统后调度处理故障的方式称为方式2。根据式(3)，统计五华局2013年1月至2013年12月和2014年1月至2014年12月故障处理情况，得到方式1、方式2的4种接线模式的面向调度故障处理时间，如表2所示。

表2 不同故障处理方式下的面向调度故障处理时间统计

①注：表中数据分别统计2013年、2014年不同接线模式的10 kV线路跳闸故障处理情况得到，统计期内各年故障线路数量和故障跳闸次数不一致，此数据可以作为基础数据用于其它故障处理方式的分析。

2014年7月至9月，五华局共有10 kV线路跳闸故障48次(含同一条10 kV线路重复跳闸)，重合成功或强送成功28次，重合不成功或强送不成功20次，假设重合成功或强送成功不影响线路用户供电，文中统计分析重合不成功或强送不成功的10 kV线路故障快速复电的情况。4种接线模式所占比例，即式(5)矩阵P中p1、p2、p3、p4分别为20.00%、35.00%、25.00%、20.00%，则基于表2的时间统计和式(4)、(6)可以得到不同故障处理方式下的不同接线模式的快速复电效率提升情况和整个五华局的快速复电效率提升情况，如图4所示。

图4 不同故障处理方式下快速复电效率分析

从表2和图4可看出，在10 kV线路跳闸故障处理中，随着接线模式的复杂，查找故障线路接线图资料消耗的时间逐渐增多，(制定预处置方案)调度写指令票/指令记录的时间也逐渐增多；引入智能防误操作系统后，由于采用全局查找定位功能和智能开票功能，不同程度的减少了t2、t3时间，局部提升了故障快速复电效率。对五华局而言，引入该系统后，20次故障跳闸处理节约了74 min，效率提升了26.81%，从长远的发展来看，该系统能够显著的提升昆明地区配电网故障处理效率，提高电网供电可靠性。

4 结论

(1)从时间维度出发，构建了一个度量配网故障快速复电效率的面向调度故障处理时间模型，为供电企业采取技术、管理措施提升故障快速复电效率提供了理论基础。

(2)从效益维度出发，分析了配网调度引入新技术或新系统处理故障的应用成效，为供电企业其他部门实现配网故障精益化处理提供指导意义。

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Analysis on Rapid Restoration Efficiency Promotion of Distribution Network Fault for Dispatching

Lv Lianjie

(Yunnan Electric Power System Kunming Power Supply Bureau, Kunming 650000, China)

Aiming at solving the problem of the low restoration efficiency of 10 kV distribution network fault, based on the idea of lean management, and from the perspective of distribution network dispatching for handling fault, the main factors influencing the fault handling work efficiency of distribution network dispatching are analyzed and a fault handling time model of different connection modes for distribution network dispatching is obtained. Based on the model, the application effectiveness of an intelligent anti-maloperation system which is provided with search function of distribution network diagram and intelligent billing function in Kunming distribution network fault handling is analyzed. The practice provides that the model can effectively measure the rapid restoration efficiency of distribution network fault, and the anti-maloperation system can shorten the time of fault handling and locally improve the rapid restoration efficiency of distribution network fault.

distribution network fault; rapid restoration; connection modes; anti-maloperation system; efficiency

2015-05-04。

吕连洁(1986-)，男，工程师，研究方向为电力调度、配电自动化方面工作，E-mail:lvlianjie0607@163.com。

TM71

A

10.3969/j.issn.1672-0792.2015.07.007