基于典型区域的配电网供电可靠性分析研究

万 青，龚树东，卢国宁，邓士禹

（国网沈阳供电公司，辽宁 沈阳 110003）

经验交流

基于典型区域的配电网供电可靠性分析研究

万 青，龚树东，卢国宁，邓士禹

（国网沈阳供电公司，辽宁 沈阳 110003）

从20世纪90年代中期开始，电力行业开始关注供电可靠性问题。数字设备的增加、技术的进步、用户对用电依赖程度的提高、用电费用是否降低等都是社会关注供电可靠性的原因。文中对供电可靠性的现状进行分析，收集供电可靠性各项指标的基础数据，查找影响供电可靠性的因素，提出提升供电可靠性的基本措施和方案，并针对典型区域提出提升供电可靠性的改造方案；通过改造方案的技术经济效益比较，确定典型区域提升供电可靠性的推荐方案。

配电网；供电可靠性；预安排停电；故障停电；效益分析

传统的配电网规划方法已不能满足现代配电网的发展需求，现代配电网除解决用电的基本需求外，还要满足用户对供电可靠性的需求。因此，基于供电可靠性的配电网规划具有十分重要的意义。

基于上述需求，本文研究典型区域的供电可靠性现状，对供电可靠性指标进行深入分析，通过对供电可靠性方案的技术经济效益比较，提出典型区域提升供电可靠性的改造方案［1］。

1 供电可靠性现状分析

为提高配电网效益，实行差异化的规划原则，采用差异化的建设标准，合理满足各类供电区域、各类用户的用电需求。根据 《配电网规划设计技术导则》 （Q／GDW 1738—2012） （以下简称 《导则》），把沈阳地区划分为 A、B、C、D 4类分区。A类区域为市内中心区，现阶段主要分布在和平区、沈河区；B类区域主要为沈阳城区除中心区外的其他区域及浑南地区，现阶段主要分布在皇姑区、大东区、铁西区、东陵区的浑南新区；C类区域主要为沈阳城区周边新兴的及各郊县的中心区域，现阶段为苏家屯区、沈北新区、于洪区、东陵（不包括浑南地区） 及辽中县、康平县、法库县、新民市的县城及中心城镇；D类区域主要为农业用户及农业用电区域，主要为辽中县、康平县、法库县、新民市的其他区域。

故针对这4类分区进行供电可靠性现状分析。供电可靠率是在统计期间内，对用户有效供电时间总小时数与统计期间小时数的比值，记作RS-1；若不计外部影响时，则记作RS-2；若不计系统电源不足限电时，则记作RS-3。

2014年沈阳市的供电可靠率 （RS-3）为99.953%。A、B、C、D 4类区域的供电可靠性指标如表1所示。

各供电区域停电类型分布如图1所示。由表1可见，2014年沈阳市各类区域供电可靠率指标相差不大，C类指标略低。停电事件中A类区域预安排停电占82.04%，故障停电占17.96%；B类区域预安排停电占81.75%，故障停电占18.25%；C类区域预安排停电占90.35%，故障停电占9.65%；D类区域预安排停电占69.74%，故障停电占30.26%。

表1 2014年沈阳市各类区域供电可靠性指标

图1 2014年沈阳市各类区域停电类型分布

由图1可见，停电类型中预安排停电时间占总停电时间比例较大，各类区域由于性质不同、定位不同、发展不同、网架不同等原因，预安排停电所占比例也略有不同。A、B类区域电网初具规模，预安排停电比例适中，C类区域为快速发展地区，其预安排停电较多，D类区域属于农村，电网建设慢，网架薄弱，设备陈旧，其故障停电比例比其它3类区域略高。

图2 2014年各类区域预安排停电类型占比

2 供电可靠性影响因素分析

2.1 预安排停电影响因素

预安排停电影响因素可分为基建施工、改造检修、业扩工程及其它因素4个方面，各类区域的影响因素所占比例如图2所示。

各类区域的预安排停电因素中改造检修占比较大，A、B类区域经济增长快，用户集中，用户数量增长快，线路密集且负载率高，线路易损耗，改造检修、业扩工程多，对预安排停电时间影响较大；C类区域为沈阳的扩展市区及部分重点发展城镇，市政建设工程多，用户增长明显，改造检修、业扩工程及基建工程对预安排停电时间影响较大；D类区域由于近年农网改造工程，其基建施工及改造检修对预安排停电时间影响较大。

2.2 故障停电影响因素

故障停电影响因素可分为外力破坏、气候影响、设备故障及其它因素4个方面，各类区域的影响因素所占比例见图3。

图3 2014年各类区域故障停电类型占比

A、B类区域受外力破坏影响较大，主要由于A、B类区域为市区及中心区，施工多，车辆多，多次出现因违章施工及交通事故造成的对电网破坏的事件；B类区域受气候影响较大；C、D类区域受设备故障影响较大，主要由于C、D类地区的设备陈旧，且受沈阳地区暴雨、雷雨天气影响，对电网安全运行影响较大。其它故障停电的影响因素主要为用户影响、异物短路、设计施工、施工安装、运行维护、低压设施故障等［2-3］。

3 供电可靠性规划目标与原则

3.1 供电可靠性规划目标

通过分析不同供电分区提升供电可靠性的典型方案，不同的供电分区供电可靠性规划目标不同，采取的方案不同，应设定不同供电分区的供电可靠性规划目标。与 《导则》相比，沈阳地区A类地区现状／规划供电可靠性指标低于 《导则》中的规划目标，而B、C、D类地区指标均高于 《导则》中的规划目标。

沈阳是国家中心城市，副省级城市，市辖面积大，中心区域用户较为集中，对供电可靠性要求高，A类区域指标应达到 《导则》中的规划指标值，B、C、D类区域指标应在现有指标上作进一步提升，故本次规划的目标是：至 “十三五”末，沈阳市的供电可靠性规划目标要达到国内先进水平，从技术和管理上提高一个台阶。各类区域供电可靠性规划目标如表2所示。

表2 供电可靠性现状／规划对比

3.2 供电可靠性提升原则

配电网的供电可靠性指标提升主要从设备、网架、技术、管理4个方面进行［4］，本文提出的提高供电可靠性方案主要以设备、网架、技术3个方面为主，管理方面暂不考虑。

3.2.1 设备

提高配电系统的设备水平可以提高供电可靠性，具体可从以下几个方面开展。

a. 加强配网改造。更换有缺陷的设备，逐步淘汰设备水平低，安全性能差的设备。改造绝缘水平和自动化水平较低的断路器和简易隔离开关，淘汰可靠性较差的油开关和落后老化的10 kV油纸电缆等老旧设备。

b. 规范设备选型。设备选择应适度超前，选择可靠性高、免维护或少维护的设备，避免频繁更换，尽量做到简化统一，减少停电检修次数和维修工作量。对新开发的区域采用适用于该区域的标准。适当采用先进设备，在一些设备的使用上争取一步到位，达到10年基本不变的要求。

c. 提高线路传输能力。对线径较小的10 kV主干线更换和改造，提高线路负荷转移能力。

d. 提高线路的绝缘化和安全性。逐步实现架空线路绝缘化，并根据当地市政建设要求和电网实际适时地采用地下电缆。消除现有10 kV线路瓷瓶污闪、接地、外力破坏等事故，解决架空线路维护量大、故障率高、树线矛盾突出、线路设备停电比例大的问题。

e. 提高线路设备防雷抗灾水平。对于山区雷害多发地区应增强线路设备防雷防自然灾害能力。

3.2.2 技术

a. 实施带电作业。在预安排停电比例较大的情况下，实施带电作业是提高用户供电可靠性行之有效的办法。

b. 提高配网自动化水平。配网自动化是提高供电可靠性的重要手段，在不同地区、电网的不同发展阶段所取得的效果不同。对于故障停电所占比重较高而预安排停电所占比重较小的电网实现配网自动化比较有效；在10 kV架空线路和电缆线路上则大力推广基本型二遥、三遥等自动化设备，以缩短故障寻测和恢复时间，降低故障影响范围。

3.2.3 网架

a. 提高网架规划水平。优化资源配置，加强电源和骨干电网的规划建设，使电网结构更加合理、坚强，满足 “N-1”供电安全性准则。

b. 优化10 kV配电网结构。

c. 控制10 kV线路供电半径和装接容量。根据 《导则》要求控制10 kV配电线路供电半径并对线路合理分段。在10 kV主干线路加装分段开关、环网开关或环网开关柜，合理分配装接容量，缩小线路停电检修、改造、事故处理造成的停电范围。

d. 提高配电网的供电能力。调整重载线路负荷，使线路负荷趋于平衡、合理，减少线路设备运行压力［5-7］。

4 供电可靠性的提升措施与方案

4.1 提升措施

根据A区电网现状，提出以下措施。

措施1：目前A区内220 kV电网已经较为可靠，66 kV电网主要以双链式、双辐射线路为主，10 kV线路主要以放射性线路、双链式线路为主。因此应从10 kV电网结构入手，形成强—简—强的网络结构，加快10 kV联网建设，增加10 kV互联率以及10 kV线路转带能力以增加系统可靠性。

措施2：开展带电作业，根据需要开展配网自动化建设。

措施3：定期召开有关提高电网安全可靠性的会议，总结最近电网存在的问题，学习有关国内外有关提高供电可靠性的方法。

根据B区电网现状，提出以下措施。

措施1：目前B区内220 kV电网已经较为可靠，66 kV电网主要以双链式、双辐射线路为主，10 kV线路主要以放射性线路、双链式线路为主。因此应从10 kV电网结构入手，加快10 kV联网建设，增加10 kV互联率，以增加系统的可靠性。

措施2：加强配网自动化建设，及时发现线路故障点，开展带电作业。

措施3：改造66 kV网架结构，增加双链式线路的数量。

措施1：目前C区内66 kV电网主要以单辐射、双辐射线路为主，10 kV线路主要以放射性线路为主，因此应从10 kV电网结构入手，优化10 kV电网结构，加快10 kV联网建设，增加10 kV互联率，以增加系统的可靠性。

措施2：从66 kV网架结构入手，增加双辐射、双链式线路的数量。

措施3：加快老旧线路及设备，尤其是农电地区老旧线路及设备的改造。

措施4：开展配网自动化建设，及时发现线路故障点，减少停电时间。

根据D区电网现状，提出以下措施。

措施1：目前D区内66 kV电网主要以单辐射线路为主，10 kV线路主要以放射性线路为主，因此应及时建设改造66 kV变电站，增大供电能力，结合电网规划和农村供电的特点，建设小容量紧凑型66 kV变电站的方式，缩短10 kV供电半径，增加双辐射电路及双链式线路的数量。

电子数据作为一种新型的证据形式，它给传统的证据保全制度注入了一剂新鲜的“血液”。在理论研究层面往往将电子数据取证和电子数据保全相混淆，对其进行研究有助于厘清二者间关系。电子数据保全制度基于先行为，能够在初始阶段防范电子数据真实性瑕疵的风险，因此对保障电子数据真实性起着至关重要的作用。

措施2：加强10 kV电网的联络率，增加新建变电站出线回数，对现有负荷进行再分配的改造。

措施3：加快老旧线路及设备，尤其是农电地区老旧线路及设备的改造。

措施4：开展配网自动化建设，及时发现线路故障点，减少停电时间。

4.2 提升方案

根据各类区域的措施，得出各类区域的供电可靠性提升方案。

A类地区：提升10 kV互联率，开展带电作业，提高可靠性管理水平，制定预防措施。

B类地区：提升10 kV互联率，加强配网自动化建设，开展带电作业，提高可靠性管理水平，制定预防措施。

C类地区：改造老旧设备，优化10 kV电网结构，开展配网自动化建设，提高可靠性管理水平。

D类地区：布局66 kV站点，优化10 kV电网结构，对老旧设备改造，开展配网自动化建设，提高可靠性管理水平。

5 供电可靠性计算分析

5.1 典型供电区域概况

结合沈阳地区实际情况，选取A、B、C、D 4类区域中的典型区域进行供电可靠性计算分析。选取的典型区域概况如表3所示。

A类区域按照要求选取范围内的10 kV线路逐条进行计算。沈阳市A类区域范围是和平区太原街、沈河区中街、北站及青年大街沿线及其周边地区。

B类区域选取范围为沈河区南塔、长青区域。

C类区域选取范围为于洪平罗、大兴区域。

D类区域选取范围为新民张屯、法哈牛区域。

5.2 典型区域供电可靠性计算结果分析

本计算使用中国电科院研发的配电网规划计算分析软件，选取各类典型区域部分计算结果如表4—表7所示。

由上述各类典型区域计算可得，A、B类地区供电可靠性计算结果比实际值高，大部分达到99.99%，分析原因一是由于供电可靠性计算中的可靠性指标取值偏高，对计算结果有影响；二是由于软件计算对管理方面的指标依赖小，而实际管理方面对供电可靠性的指标影响较大，故应加强对供电可靠性管理；三是从网架结构上来看，A、B类地区网架结构基本合理，应对计算结果较差的线路优化网架结构。

表3 沈阳地区典型区域概况

表4 沈阳A类地区供电可靠性计算结果

表5 沈阳B类典型区供电可靠性计算结果

表6 沈阳C类典型区供电可靠性计算结果

表7 沈阳D类典型区供电可靠性计算结果

5.3 典型供电区域提升供电可靠性方案

通过对各类典型供电区域进行供电可靠性计算分析，可发现典型区域现状配电网供电可靠性的薄弱环节，如表8所示。

5.4 典型区域供电可靠性成本效益分析

按优化规划方案再进行供电可靠性计算对比优化成果，并对优化方案进行成本效益分析，见表9。

根据表9对比可见，A区方案1需资金13 190万元，实施方案后供电可靠率提高至99.98%，户均停电时间减少 131.7min，购售差收入效应为17.58万元，社会经济效益为1 562万元；方案2需资金12 000万元，实施方案后供电可靠率提高至99.97%，户均停电时间减少79.1 min，购售差收入效应为10.56万元，社会经济效益为938万元。通过对比可见，方案2较方案1投入资金少，后期维护管理的投入较大，且效果没有方案1明显，因此建议A区采用方案1。

表8 沈阳地区典型区域供电可靠性规划方案

表9 沈阳典型区域供电可靠性成本效益分析

B区方案1需资金14 890万元，实施方案后供电可靠率提高至99.97%，户均停电时间减少70.3 min，购售差收入效应为20.94万元，社会经济效益为1 861万元；方案2需资金15 975万元，实施方案后供电可靠率提高至99.96%，户均停电时间减少17.8 min，购售差收入效应为5.29万元，社会经济效益为470万元。通过对比可见，方案1投资较少，且效果明显，因此建议B区采用方案1。

C区方案1需资金9 500万元，实施方案后供电可靠率提高至99.96%，户均停电时间减少76.3 min，购售差收入效应为21.21万元，社会经济效益为1 885万元；方案2需资金18 260万元，实施方案后供电可靠率提高至99.96%，户均停电时间减少76.3min，购售差收入效应为21.21万元，社会经济效益为1 885万元。通过对比可见，两个方案实施后效果相同，但方案1较方案2投资较少，因此建议C区采用方案1。

D区方案1需资金11 675万元，实施方案后供电可靠率提高至 99.96%，户均停电时间减少28.2 min，购售差收入效应为11.99万元，社会经济效益为1 065万元；方案2需资金16 980万元，实施方案后供电可靠率提高至99.96%，户均停电时间减少28.2 min，购售差收入效应为11.99万元，社会经济效益为1 065万元。通过对比可见，两个方案实施后效果相同，但方案1较方案2投资较少，因此建议D区采用方案1。

5.5 全域供电可靠性计算分析

根据上述典型区域供电可靠性成本效益分析可知，各类区域供电可靠性水平提升空间较大，按各类区域的供电可靠性提升方案，推算全市各类供电区 （A～D）的供电可靠性指标如表10所示。

表10 预测供电可靠性指标（RS-3） %

6 结论

通过对沈阳市现状各类区域供电可靠性指标的分析，发现各类区域供电可靠性受不同类型的因素影响。A、B类区域经济增长快，用户集中，用户数量增长快，线路密集且负载率高，线路易损耗，改造检修、业扩工程多，对预安排停电时间影响较大，同时A、B类区域受外力破坏影响较大，主要由于A、B类区域为市区及中心区，施工多，车辆多，多次出现因违章施工及交通事故造成的对电网破坏的事件。C类区域为沈阳的扩展市区及部分重点发展城镇，市政建设工程多，用户增长明显，改造检修、业扩工程及基建工程对预安排停电时间影响较大。D类区域由于近年农网改造检修对预安排停电时间影响较大。

各类区域应建立起适应各自区域的供电可靠性规划方案及措施，有针对性地提高供电可靠性指标，建议A类地区提升10 kV互联率，开展带电作业，提高可靠性管理水平，制定预防措施。B类地区提升10 kV互联率，加强配网自动化建设，开展带电作业，提高可靠性管理水平，制定预防措施。C类地区对老旧设备改造，优化10 kV电网结构，开展配网自动化建设，提高可靠性管理水平。D类地区布局66 kV站点，优化10 kV电网结构，对老旧设备改造，开展配网自动化建设，提高可靠性管理水平。

今后供电可靠性是配电网发展参照的一项重要指标，应建立以可靠性为中心，涵盖规划、生产运行、营销、调度等部门的全过程管理体系，并结合电网智能化改造，研究统计到低压户的可靠性标准， 提升可靠性水平［8-9］。

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［6］ 贺方宜.提高10 kV配电网供电可靠性的措施 ［J］.中外企业家，2014（20）：216.

［7］ 王代弟，潘振波，王永亮，等.采取综合措施降低城市电网重复停电率 ［J］.东北电力技术，2013，34（4）：28-35.

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Research Analysis on Distribution Network Supply Power Reliability in Typical Area

WAN Qing，GONG Shu⁃dong，LU Guo⁃ning，DENG Shi⁃yu
（State Grid Shenyang Electric Power Supply Company，Shenyang，Liaoning 110003，China）

Electric company has paied attention to the reliability problems since the mid 1990s.The increases of digital equipments，the improvement of dependence for electric，technology advances and decrease cost are the reasons that society focuses on reliability. This paper analyses the present situation of supply power and collects all kinds of basic datas about reliability to find effective reasons. According to calculation results of reliability index in typical area，the benefits of improvement reliability are analyzed and reconstruc⁃tion schemes are proposed.

Distribution network；Power supply reliability；Schedule blackout；Power failure；Benefit analysis

TM715

A

1004-7913（2015）11-0040-06

万 青 （1971—），女，学士，高级工程师，从事电力咨询、规划、设计工作。

2015-07-15）