供电可靠性指标自动化计算与应用研究

2016-12-28罗毅初叶琳浩魏长春

低碳世界 2016年24期

关键词：层面可靠性供电

陈雪，罗毅初，叶琳浩，魏长春

（1.广东电网有限责任公司佛山供电局，佛山528000；2.广州穗华能源科技有限公司，广州510530）

供电可靠性指标自动化计算与应用研究

陈雪1，罗毅初1，叶琳浩1，魏长春2

（1.广东电网有限责任公司佛山供电局，佛山528000；2.广州穗华能源科技有限公司，广州510530）

供电可靠性统计往往需人工填报停电运行数据，数据的及时性、准确性受人为因素影响大，且统计滞后时间长，供电可靠性未能密切指导配电网的生产运行。基于计量自动化系统提供中压用户停电信息，研究了自动提取用户停电时间、统计计算流程简化、人工干预少的供电可靠性统计，其指标数据能及时反映电力系统对用户的供电能力。从考核、分析和技术层面分析了供电可靠性理论在供电企业的应用现状，通过案例对比了供电可靠性技术应用的典型方式。

供电可靠性；自动化计算；统计指标

引言

可靠性是指部件、元件、产品或系统在规定的环境下、规定的时间内、规定条件下无故障地完成其规定功能的概率度。供电可靠性是指供电系统持续供电的能力，其反映的是电力工业对国民经济电能需求的满足程度，已经成为衡量一个国家经济发达程度的标准之一[1]。我国开展研究供电可靠性在电力系统中应用，在可靠性理论和技术研究取得了许多重要成果。据2008年统计，我国上海等很多城市地区供电可靠率达到了3个9（即99.9%）以上，用户年平均停电时间小于3.5h；重要城市中心地区达到了4个9（即99.99%）以上，用户年平均停电时间小于53min[2]。可见，供电可靠性相关理论和技术在电力企业生产管理过程中的重要作用，供电企业越来越重视供电可靠性指导生产运行[3]。目前，供电可靠性的研究和应用大部分都是基于供电企业所积累的历史数据，主要满足指标考核要求[4]，没有充分利用历史数据所包含的信息来促进电力生产管理的改善，缺乏对指标的有力监控，不能实时的反映指标变动和管理实施的效果，没有发挥可靠性及时指导电力生产的重要作用。

1 供电可靠性理论的应用情况

目前国内外各地区和各城市之间的可靠性管理水平有较大差距，而且绝大部分供电企业主要集中在考核层面与分析层面。按照应用可靠性理论的程度不同，将其分为考核层面、分析层面和技术应用层面。

1.1 考核层面应用

为了分析对用户持续供电的能力和配电系统中各种设备的特性和功能，以及设备对系统供电能力的影响等，对配电系统的供电可靠性需要建立一套比较完善的指标体系。我国现行的考核体系是以2003年发布的《供电系统用户供电可靠性评价规程》为国家标准的[5]。供电企业则根据该规程的要求，利用国家统一要求实施的供电可靠性综合信息管理系统输出可靠性统计报表并进行初步比较分析，上级单位则主要依据该指标进行考核评价。

评估配电网供电可靠性的指标包括电力用户点指标和配电网系统指标，主要有用户平均停电持续时间指标（CAIDI）、用户平均停电频率指标（CAIFI）、系统平均停电频率指标（SAIFI）、系统平均停电持续时间指标SAIDI、系统平均供电可用率指标（ASAI）。从负荷侧统计有如下统计计算公式。其中s表示统计对象集合，λs表示负荷点的平均停运率，Us表示负荷点的年平均停运时间，rs表示负荷点的平均停运持续时间。λi为元件的故障率，ri为元件的平均故障修复时间。

结合负荷点的用户数Ni，整个配电系统的供电可靠性指标可由上述各负荷点的可靠性指标求得。而设备可靠性方面的指标（如故障率等）主要是通过直接的统计汇总获取，其反映的是设备自身的可靠性，是可靠性评估计算的基础数据。

通过对系统的停电数据的统计计算来求取供电可靠性指标，通过统计汇总获得供电设备的可靠性指标，目的是为了满足对系统的可靠性水平的评估考核，对于可靠性理论的应用也只停留在考核需要的层面。

1.2 分析层面应用

一般在供电企业按照要求，在积累了足够的可靠性相关资料后就会采取对信息的分析整理，尝试着得出一些结论[6]。通常供电企业对所管辖的电网进行可靠性评估分析时，会从以下几个方面得出关于管辖电网的可靠性现状的认识：①网络结构方面，如网络的结构型式是否合理；②设备方面，如设设备老化程度及更新情况；③运行维护和管理方面，如计划停电安排的合理性；④环境方面，如地理条件；⑤负荷及上、下级网络方面，如负荷高低及分布情况等。

通过对历史运行数据的以及可靠性数据的分析认清系统现状，找出系统的薄弱点。运用可靠性相关理论对可靠性指标信息进行发掘，尽量改善或避开限制供电可靠性指标提高的因素，从而促进电力生产企业提高电力生产管理水平。

1.3 技术层面高级应用

供电可靠性理论的应用在电力生产管理中的特殊作用要求其不仅要具有反映客观情况的能力，更要能够在实际的情况中起到辅助决策的作用。其技术应用主要有以下方面：①运用可靠性理论对配电系统（包括网络结构、设计、安装和运行管理）进行可靠性分析、评价；②进行预想故障分析等；③给出提高可靠性的措施；④进行故障分析；⑤开展可靠性指标预测；⑥确定最佳（合理）的检修方式和更换周期；⑦进行运行方式的可靠性定量评价；⑧目标管理等。

国内大部分供电企业集中在考核层面和分析层面开展可靠性统计与管理工作，但从技术应用层面看，可靠性理论的技术应用对提高供电企业生产技术和与管理水平，具有更深层次的作用，因为可靠性的基础数据越真实、自动化程度越高，促进作用就越大。

2 供电可靠性指标自动化计算与实现

为实现可靠性基础数据的自动提取、指标的实时自动计算，并基于自动化计算结果对指标进行展示与预测，结合目前国内供电企业信息系统建设现状，给出可行的系统技术方案。

可靠性的自动化统计最关心的停电时间数据，在现有的计量自动化系统中能够获取，这为可靠性的自动化计算提供了技术可能。GIS系统能够提供配网的馈线与配变基础数据，可作为可靠性统计的中压用户的基础数据。而生产MIS系统则可作为可靠性高级应用功能（如停电计划优化）提供数据来源[7]。通过接口程序抽取分散于各系统的数据源，接口程序直接面对数据库，只需要在现有系统上增加读数据和发送数据功能。系统的网络拓扑如图1所示。

图1 系统网络拓扑

在可靠性基础数据的自动提取、可靠性指标的自动化计算基础上，再开展可靠性指标的动态预控管理，实现指标的动态评估等高级应用功能。设计的系统特点有：①在线自动化提取可靠性指标计算的相关数据。突破了目前可靠性统计数据人工录入、统计周期长的事后月度统计模式，保证了数据的及时性和准确性。②采用数据抽取技术[8]，通过接口程序自动从相关系统中获取可靠性自动化计算所需的数据。③系统设计引入模块概念，该自动化计算模块在功能上具有独立性。即使没有达到可靠性技术应用的更高层面，对可靠性基础数据的自动提取及对可靠性指标的实时计算，仍具有重要的实际应用价值。

3 结论

对可靠性理论在供电企业中的应用进行分析，并对可靠性技术应用水平较高的典型系统进行了剖析，提出了基于配电变压器监测终端的计量自动化系统的供电可靠性指标自动化计算与应用系统，保证获取停电运行数据的准确性、及时性和完整性，及时客观反映实际线路和用户的运行状况，统计结果减少人工干预，实现了供电可靠性基础数据自动提取、指标自动化计算和指标展示的管理功能。该技术方案基于Web方式在广东某供电局进行了系统建设和试运行。

系统基于自动化计算数据以全新的模式实现可靠性指标的及时展示管理，是一种基于自动化计算指标的动态管理，还可进一步实现动态可靠性预测评估，极大降低手工录入实际停电时间的滞后性和工作量，及时反映电力系统对用户的供电能力、供电企业对用户电能需求的满足程度，对于提高供电企业的可靠性技术管理水平具有重要意义。

科技项目：广东电网有限责任公司科技项目（GDKJ00000043）。

[1]国家电网公司组编.供电可靠性管理实用技术[M].中国电力出版社，2008.

[2]2008年电力安全监管报告和电力可靠性指标发布会在京召开[J].中国电力，2009（06）.

[3]郦敏，高山，钱朝阳，何云良，杨长英.电力可靠性预控管理系统的开发与应用[J].中国电力，2004（11）.

[4]周小波，宗明.高速发展中的配电网管理实践[J].供用电，2007（02）.

[5]《供电系统用户供电可靠性评价规程》.《中华人民共和国电力行业标准》（DL/T836－2003），中华人民共和国国家经济贸易委员会发布.

[6]刘松喜，刘金长，王永开.供电可靠性管理信息系统（网络版）在配电GIS中的应用研究，2006（03）.

[7]张斌，王俏文.生产管理信息系统的设计思想和技术策略[J].电力系统自动化，2000（14）.

[8]赵双瑞.通用ETL工具的研究与开发[D].西安理工大学，2007.

[9]孙元章，刘海涛，程林，王鹏.运行可靠性在线短期评估方案[J].电力系统自动化，2008（03）.

TM732