基于典型區(qū)域的配電網(wǎng)供電可靠性分析研究

萬 青，龔樹東，盧國寧，鄧士禹

（國網(wǎng)沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110003）

經(jīng)驗交流

基于典型區(qū)域的配電網(wǎng)供電可靠性分析研究

萬 青，龔樹東，盧國寧，鄧士禹

（國網(wǎng)沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110003）

從20世紀90年代中期開始，電力行業(yè)開始關注供電可靠性問題。數(shù)字設備的增加、技術的進步、用戶對用電依賴程度的提高、用電費用是否降低等都是社會關注供電可靠性的原因。文中對供電可靠性的現(xiàn)狀進行分析，收集供電可靠性各項指標的基礎數(shù)據(jù)，查找影響供電可靠性的因素，提出提升供電可靠性的基本措施和方案，并針對典型區(qū)域提出提升供電可靠性的改造方案；通過改造方案的技術經(jīng)濟效益比較，確定典型區(qū)域提升供電可靠性的推薦方案。

配電網(wǎng)；供電可靠性；預安排停電；故障停電；效益分析

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方法已不能滿足現(xiàn)代配電網(wǎng)的發(fā)展需求，現(xiàn)代配電網(wǎng)除解決用電的基本需求外，還要滿足用戶對供電可靠性的需求。因此，基于供電可靠性的配電網(wǎng)規(guī)劃具有十分重要的意義。

基于上述需求，本文研究典型區(qū)域的供電可靠性現(xiàn)狀，對供電可靠性指標進行深入分析，通過對供電可靠性方案的技術經(jīng)濟效益比較，提出典型區(qū)域提升供電可靠性的改造方案［1］。

1 供電可靠性現(xiàn)狀分析

為提高配電網(wǎng)效益，實行差異化的規(guī)劃原則，采用差異化的建設標準，合理滿足各類供電區(qū)域、各類用戶的用電需求。根據(jù) 《配電網(wǎng)規(guī)劃設計技術導則》 （Q／GDW 1738—2012） （以下簡稱 《導則》），把沈陽地區(qū)劃分為 A、B、C、D 4類分區(qū)。A類區(qū)域為市內(nèi)中心區(qū)，現(xiàn)階段主要分布在和平區(qū)、沈河區(qū)；B類區(qū)域主要為沈陽城區(qū)除中心區(qū)外的其他區(qū)域及渾南地區(qū)，現(xiàn)階段主要分布在皇姑區(qū)、大東區(qū)、鐵西區(qū)、東陵區(qū)的渾南新區(qū)；C類區(qū)域主要為沈陽城區(qū)周邊新興的及各郊縣的中心區(qū)域，現(xiàn)階段為蘇家屯區(qū)、沈北新區(qū)、于洪區(qū)、東陵（不包括渾南地區(qū)） 及遼中縣、康平縣、法庫縣、新民市的縣城及中心城鎮(zhèn)；D類區(qū)域主要為農(nóng)業(yè)用戶及農(nóng)業(yè)用電區(qū)域，主要為遼中縣、康平縣、法庫縣、新民市的其他區(qū)域。

故針對這4類分區(qū)進行供電可靠性現(xiàn)狀分析。供電可靠率是在統(tǒng)計期間內(nèi)，對用戶有效供電時間總小時數(shù)與統(tǒng)計期間小時數(shù)的比值，記作RS-1；若不計外部影響時，則記作RS-2；若不計系統(tǒng)電源不足限電時，則記作RS-3。

2014年沈陽市的供電可靠率 （RS-3）為99.953%。A、B、C、D 4類區(qū)域的供電可靠性指標如表1所示。

各供電區(qū)域停電類型分布如圖1所示。由表1可見，2014年沈陽市各類區(qū)域供電可靠率指標相差不大，C類指標略低。停電事件中A類區(qū)域預安排停電占82.04%，故障停電占17.96%；B類區(qū)域預安排停電占81.75%，故障停電占18.25%；C類區(qū)域預安排停電占90.35%，故障停電占9.65%；D類區(qū)域預安排停電占69.74%，故障停電占30.26%。

表1 2014年沈陽市各類區(qū)域供電可靠性指標

圖1 2014年沈陽市各類區(qū)域停電類型分布

由圖1可見，停電類型中預安排停電時間占總停電時間比例較大，各類區(qū)域由于性質不同、定位不同、發(fā)展不同、網(wǎng)架不同等原因，預安排停電所占比例也略有不同。A、B類區(qū)域電網(wǎng)初具規(guī)模，預安排停電比例適中，C類區(qū)域為快速發(fā)展地區(qū)，其預安排停電較多，D類區(qū)域屬于農(nóng)村，電網(wǎng)建設慢，網(wǎng)架薄弱，設備陳舊，其故障停電比例比其它3類區(qū)域略高。

圖2 2014年各類區(qū)域預安排停電類型占比

2 供電可靠性影響因素分析

2.1 預安排停電影響因素

預安排停電影響因素可分為基建施工、改造檢修、業(yè)擴工程及其它因素4個方面，各類區(qū)域的影響因素所占比例如圖2所示。

各類區(qū)域的預安排停電因素中改造檢修占比較大，A、B類區(qū)域經(jīng)濟增長快，用戶集中，用戶數(shù)量增長快，線路密集且負載率高，線路易損耗，改造檢修、業(yè)擴工程多，對預安排停電時間影響較大；C類區(qū)域為沈陽的擴展市區(qū)及部分重點發(fā)展城鎮(zhèn)，市政建設工程多，用戶增長明顯，改造檢修、業(yè)擴工程及基建工程對預安排停電時間影響較大；D類區(qū)域由于近年農(nóng)網(wǎng)改造工程，其基建施工及改造檢修對預安排停電時間影響較大。

2.2 故障停電影響因素

故障停電影響因素可分為外力破壞、氣候影響、設備故障及其它因素4個方面，各類區(qū)域的影響因素所占比例見圖3。

圖3 2014年各類區(qū)域故障停電類型占比

A、B類區(qū)域受外力破壞影響較大，主要由于A、B類區(qū)域為市區(qū)及中心區(qū)，施工多，車輛多，多次出現(xiàn)因違章施工及交通事故造成的對電網(wǎng)破壞的事件；B類區(qū)域受氣候影響較大；C、D類區(qū)域受設備故障影響較大，主要由于C、D類地區(qū)的設備陳舊，且受沈陽地區(qū)暴雨、雷雨天氣影響，對電網(wǎng)安全運行影響較大。其它故障停電的影響因素主要為用戶影響、異物短路、設計施工、施工安裝、運行維護、低壓設施故障等［2-3］。

3 供電可靠性規(guī)劃目標與原則

3.1 供電可靠性規(guī)劃目標

通過分析不同供電分區(qū)提升供電可靠性的典型方案，不同的供電分區(qū)供電可靠性規(guī)劃目標不同，采取的方案不同，應設定不同供電分區(qū)的供電可靠性規(guī)劃目標。與 《導則》相比，沈陽地區(qū)A類地區(qū)現(xiàn)狀／規(guī)劃供電可靠性指標低于 《導則》中的規(guī)劃目標，而B、C、D類地區(qū)指標均高于 《導則》中的規(guī)劃目標。

沈陽是國家中心城市，副省級城市，市轄面積大，中心區(qū)域用戶較為集中，對供電可靠性要求高，A類區(qū)域指標應達到 《導則》中的規(guī)劃指標值，B、C、D類區(qū)域指標應在現(xiàn)有指標上作進一步提升，故本次規(guī)劃的目標是：至 “十三五”末，沈陽市的供電可靠性規(guī)劃目標要達到國內(nèi)先進水平，從技術和管理上提高一個臺階。各類區(qū)域供電可靠性規(guī)劃目標如表2所示。

表2 供電可靠性現(xiàn)狀／規(guī)劃對比

3.2 供電可靠性提升原則

配電網(wǎng)的供電可靠性指標提升主要從設備、網(wǎng)架、技術、管理4個方面進行［4］，本文提出的提高供電可靠性方案主要以設備、網(wǎng)架、技術3個方面為主，管理方面暫不考慮。

3.2.1 設備

提高配電系統(tǒng)的設備水平可以提高供電可靠性，具體可從以下幾個方面開展。

a. 加強配網(wǎng)改造。更換有缺陷的設備，逐步淘汰設備水平低，安全性能差的設備。改造絕緣水平和自動化水平較低的斷路器和簡易隔離開關，淘汰可靠性較差的油開關和落后老化的10 kV油紙電纜等老舊設備。

b. 規(guī)范設備選型。設備選擇應適度超前，選擇可靠性高、免維護或少維護的設備，避免頻繁更換，盡量做到簡化統(tǒng)一，減少停電檢修次數(shù)和維修工作量。對新開發(fā)的區(qū)域采用適用于該區(qū)域的標準。適當采用先進設備，在一些設備的使用上爭取一步到位，達到10年基本不變的要求。

c. 提高線路傳輸能力。對線徑較小的10 kV主干線更換和改造，提高線路負荷轉移能力。

d. 提高線路的絕緣化和安全性。逐步實現(xiàn)架空線路絕緣化，并根據(jù)當?shù)厥姓ㄔO要求和電網(wǎng)實際適時地采用地下電纜。消除現(xiàn)有10 kV線路瓷瓶污閃、接地、外力破壞等事故，解決架空線路維護量大、故障率高、樹線矛盾突出、線路設備停電比例大的問題。

e. 提高線路設備防雷抗災水平。對于山區(qū)雷害多發(fā)地區(qū)應增強線路設備防雷防自然災害能力。

3.2.2 技術

a. 實施帶電作業(yè)。在預安排停電比例較大的情況下，實施帶電作業(yè)是提高用戶供電可靠性行之有效的辦法。

b. 提高配網(wǎng)自動化水平。配網(wǎng)自動化是提高供電可靠性的重要手段，在不同地區(qū)、電網(wǎng)的不同發(fā)展階段所取得的效果不同。對于故障停電所占比重較高而預安排停電所占比重較小的電網(wǎng)實現(xiàn)配網(wǎng)自動化比較有效；在10 kV架空線路和電纜線路上則大力推廣基本型二遙、三遙等自動化設備，以縮短故障尋測和恢復時間，降低故障影響范圍。

3.2.3 網(wǎng)架

a. 提高網(wǎng)架規(guī)劃水平。優(yōu)化資源配置，加強電源和骨干電網(wǎng)的規(guī)劃建設，使電網(wǎng)結構更加合理、堅強，滿足 “N-1”供電安全性準則。

b. 優(yōu)化10 kV配電網(wǎng)結構。

c. 控制10 kV線路供電半徑和裝接容量。根據(jù) 《導則》要求控制10 kV配電線路供電半徑并對線路合理分段。在10 kV主干線路加裝分段開關、環(huán)網(wǎng)開關或環(huán)網(wǎng)開關柜，合理分配裝接容量，縮小線路停電檢修、改造、事故處理造成的停電范圍。

d. 提高配電網(wǎng)的供電能力。調(diào)整重載線路負荷，使線路負荷趨于平衡、合理，減少線路設備運行壓力［5-7］。

4 供電可靠性的提升措施與方案

4.1 提升措施

根據(jù)A區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)狀，提出以下措施。

措施1：目前A區(qū)內(nèi)220 kV電網(wǎng)已經(jīng)較為可靠，66 kV電網(wǎng)主要以雙鏈式、雙輻射線路為主，10 kV線路主要以放射性線路、雙鏈式線路為主。因此應從10 kV電網(wǎng)結構入手，形成強—簡—強的網(wǎng)絡結構，加快10 kV聯(lián)網(wǎng)建設，增加10 kV互聯(lián)率以及10 kV線路轉帶能力以增加系統(tǒng)可靠性。

措施2：開展帶電作業(yè)，根據(jù)需要開展配網(wǎng)自動化建設。

措施3：定期召開有關提高電網(wǎng)安全可靠性的會議，總結最近電網(wǎng)存在的問題，學習有關國內(nèi)外有關提高供電可靠性的方法。

根據(jù)B區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)狀，提出以下措施。

措施1：目前B區(qū)內(nèi)220 kV電網(wǎng)已經(jīng)較為可靠，66 kV電網(wǎng)主要以雙鏈式、雙輻射線路為主，10 kV線路主要以放射性線路、雙鏈式線路為主。因此應從10 kV電網(wǎng)結構入手，加快10 kV聯(lián)網(wǎng)建設，增加10 kV互聯(lián)率，以增加系統(tǒng)的可靠性。

措施2：加強配網(wǎng)自動化建設，及時發(fā)現(xiàn)線路故障點，開展帶電作業(yè)。

措施3：改造66 kV網(wǎng)架結構，增加雙鏈式線路的數(shù)量。

措施1：目前C區(qū)內(nèi)66 kV電網(wǎng)主要以單輻射、雙輻射線路為主，10 kV線路主要以放射性線路為主，因此應從10 kV電網(wǎng)結構入手，優(yōu)化10 kV電網(wǎng)結構，加快10 kV聯(lián)網(wǎng)建設，增加10 kV互聯(lián)率，以增加系統(tǒng)的可靠性。

措施2：從66 kV網(wǎng)架結構入手，增加雙輻射、雙鏈式線路的數(shù)量。

措施3：加快老舊線路及設備，尤其是農(nóng)電地區(qū)老舊線路及設備的改造。

措施4：開展配網(wǎng)自動化建設，及時發(fā)現(xiàn)線路故障點，減少停電時間。

根據(jù)D區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)狀，提出以下措施。

措施1：目前D區(qū)內(nèi)66 kV電網(wǎng)主要以單輻射線路為主，10 kV線路主要以放射性線路為主，因此應及時建設改造66 kV變電站，增大供電能力，結合電網(wǎng)規(guī)劃和農(nóng)村供電的特點，建設小容量緊湊型66 kV變電站的方式，縮短10 kV供電半徑，增加雙輻射電路及雙鏈式線路的數(shù)量。

電子數(shù)據(jù)作為一種新型的證據(jù)形式，它給傳統(tǒng)的證據(jù)保全制度注入了一劑新鮮的“血液”。在理論研究層面往往將電子數(shù)據(jù)取證和電子數(shù)據(jù)保全相混淆，對其進行研究有助于厘清二者間關系。電子數(shù)據(jù)保全制度基于先行為，能夠在初始階段防范電子數(shù)據(jù)真實性瑕疵的風險，因此對保障電子數(shù)據(jù)真實性起著至關重要的作用。

措施2：加強10 kV電網(wǎng)的聯(lián)絡率，增加新建變電站出線回數(shù)，對現(xiàn)有負荷進行再分配的改造。

措施3：加快老舊線路及設備，尤其是農(nóng)電地區(qū)老舊線路及設備的改造。

措施4：開展配網(wǎng)自動化建設，及時發(fā)現(xiàn)線路故障點，減少停電時間。

4.2 提升方案

根據(jù)各類區(qū)域的措施，得出各類區(qū)域的供電可靠性提升方案。

A類地區(qū)：提升10 kV互聯(lián)率，開展帶電作業(yè)，提高可靠性管理水平，制定預防措施。

B類地區(qū)：提升10 kV互聯(lián)率，加強配網(wǎng)自動化建設，開展帶電作業(yè)，提高可靠性管理水平，制定預防措施。

C類地區(qū)：改造老舊設備，優(yōu)化10 kV電網(wǎng)結構，開展配網(wǎng)自動化建設，提高可靠性管理水平。

D類地區(qū)：布局66 kV站點，優(yōu)化10 kV電網(wǎng)結構，對老舊設備改造，開展配網(wǎng)自動化建設，提高可靠性管理水平。

5 供電可靠性計算分析

5.1 典型供電區(qū)域概況

結合沈陽地區(qū)實際情況，選取A、B、C、D 4類區(qū)域中的典型區(qū)域進行供電可靠性計算分析。選取的典型區(qū)域概況如表3所示。

A類區(qū)域按照要求選取范圍內(nèi)的10 kV線路逐條進行計算。沈陽市A類區(qū)域范圍是和平區(qū)太原街、沈河區(qū)中街、北站及青年大街沿線及其周邊地區(qū)。

B類區(qū)域選取范圍為沈河區(qū)南塔、長青區(qū)域。

C類區(qū)域選取范圍為于洪平羅、大興區(qū)域。

D類區(qū)域選取范圍為新民張屯、法哈牛區(qū)域。

5.2 典型區(qū)域供電可靠性計算結果分析

本計算使用中國電科院研發(fā)的配電網(wǎng)規(guī)劃計算分析軟件，選取各類典型區(qū)域部分計算結果如表4—表7所示。

由上述各類典型區(qū)域計算可得，A、B類地區(qū)供電可靠性計算結果比實際值高，大部分達到99.99%，分析原因一是由于供電可靠性計算中的可靠性指標取值偏高，對計算結果有影響；二是由于軟件計算對管理方面的指標依賴小，而實際管理方面對供電可靠性的指標影響較大，故應加強對供電可靠性管理；三是從網(wǎng)架結構上來看，A、B類地區(qū)網(wǎng)架結構基本合理，應對計算結果較差的線路優(yōu)化網(wǎng)架結構。

表3 沈陽地區(qū)典型區(qū)域概況

表4 沈陽A類地區(qū)供電可靠性計算結果

表5 沈陽B類典型區(qū)供電可靠性計算結果

表6 沈陽C類典型區(qū)供電可靠性計算結果

表7 沈陽D類典型區(qū)供電可靠性計算結果

5.3 典型供電區(qū)域提升供電可靠性方案

通過對各類典型供電區(qū)域進行供電可靠性計算分析，可發(fā)現(xiàn)典型區(qū)域現(xiàn)狀配電網(wǎng)供電可靠性的薄弱環(huán)節(jié)，如表8所示。

5.4 典型區(qū)域供電可靠性成本效益分析

按優(yōu)化規(guī)劃方案再進行供電可靠性計算對比優(yōu)化成果，并對優(yōu)化方案進行成本效益分析，見表9。

根據(jù)表9對比可見，A區(qū)方案1需資金13 190萬元，實施方案后供電可靠率提高至99.98%，戶均停電時間減少 131.7min，購售差收入效應為17.58萬元，社會經(jīng)濟效益為1 562萬元；方案2需資金12 000萬元，實施方案后供電可靠率提高至99.97%，戶均停電時間減少79.1 min，購售差收入效應為10.56萬元，社會經(jīng)濟效益為938萬元。通過對比可見，方案2較方案1投入資金少，后期維護管理的投入較大，且效果沒有方案1明顯，因此建議A區(qū)采用方案1。

表8 沈陽地區(qū)典型區(qū)域供電可靠性規(guī)劃方案

表9 沈陽典型區(qū)域供電可靠性成本效益分析

B區(qū)方案1需資金14 890萬元，實施方案后供電可靠率提高至99.97%，戶均停電時間減少70.3 min，購售差收入效應為20.94萬元，社會經(jīng)濟效益為1 861萬元；方案2需資金15 975萬元，實施方案后供電可靠率提高至99.96%，戶均停電時間減少17.8 min，購售差收入效應為5.29萬元，社會經(jīng)濟效益為470萬元。通過對比可見，方案1投資較少，且效果明顯，因此建議B區(qū)采用方案1。

C區(qū)方案1需資金9 500萬元，實施方案后供電可靠率提高至99.96%，戶均停電時間減少76.3 min，購售差收入效應為21.21萬元，社會經(jīng)濟效益為1 885萬元；方案2需資金18 260萬元，實施方案后供電可靠率提高至99.96%，戶均停電時間減少76.3min，購售差收入效應為21.21萬元，社會經(jīng)濟效益為1 885萬元。通過對比可見，兩個方案實施后效果相同，但方案1較方案2投資較少，因此建議C區(qū)采用方案1。

D區(qū)方案1需資金11 675萬元，實施方案后供電可靠率提高至 99.96%，戶均停電時間減少28.2 min，購售差收入效應為11.99萬元，社會經(jīng)濟效益為1 065萬元；方案2需資金16 980萬元，實施方案后供電可靠率提高至99.96%，戶均停電時間減少28.2 min，購售差收入效應為11.99萬元，社會經(jīng)濟效益為1 065萬元。通過對比可見，兩個方案實施后效果相同，但方案1較方案2投資較少，因此建議D區(qū)采用方案1。

5.5 全域供電可靠性計算分析

根據(jù)上述典型區(qū)域供電可靠性成本效益分析可知，各類區(qū)域供電可靠性水平提升空間較大，按各類區(qū)域的供電可靠性提升方案，推算全市各類供電區(qū) （A～D）的供電可靠性指標如表10所示。

表10 預測供電可靠性指標（RS-3） %

6 結論

通過對沈陽市現(xiàn)狀各類區(qū)域供電可靠性指標的分析，發(fā)現(xiàn)各類區(qū)域供電可靠性受不同類型的因素影響。A、B類區(qū)域經(jīng)濟增長快，用戶集中，用戶數(shù)量增長快，線路密集且負載率高，線路易損耗，改造檢修、業(yè)擴工程多，對預安排停電時間影響較大，同時A、B類區(qū)域受外力破壞影響較大，主要由于A、B類區(qū)域為市區(qū)及中心區(qū)，施工多，車輛多，多次出現(xiàn)因違章施工及交通事故造成的對電網(wǎng)破壞的事件。C類區(qū)域為沈陽的擴展市區(qū)及部分重點發(fā)展城鎮(zhèn)，市政建設工程多，用戶增長明顯，改造檢修、業(yè)擴工程及基建工程對預安排停電時間影響較大。D類區(qū)域由于近年農(nóng)網(wǎng)改造檢修對預安排停電時間影響較大。

各類區(qū)域應建立起適應各自區(qū)域的供電可靠性規(guī)劃方案及措施，有針對性地提高供電可靠性指標，建議A類地區(qū)提升10 kV互聯(lián)率，開展帶電作業(yè)，提高可靠性管理水平，制定預防措施。B類地區(qū)提升10 kV互聯(lián)率，加強配網(wǎng)自動化建設，開展帶電作業(yè)，提高可靠性管理水平，制定預防措施。C類地區(qū)對老舊設備改造，優(yōu)化10 kV電網(wǎng)結構，開展配網(wǎng)自動化建設，提高可靠性管理水平。D類地區(qū)布局66 kV站點，優(yōu)化10 kV電網(wǎng)結構，對老舊設備改造，開展配網(wǎng)自動化建設，提高可靠性管理水平。

今后供電可靠性是配電網(wǎng)發(fā)展參照的一項重要指標，應建立以可靠性為中心，涵蓋規(guī)劃、生產(chǎn)運行、營銷、調(diào)度等部門的全過程管理體系，并結合電網(wǎng)智能化改造，研究統(tǒng)計到低壓戶的可靠性標準， 提升可靠性水平［8-9］。

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［6］ 賀方宜.提高10 kV配電網(wǎng)供電可靠性的措施 ［J］.中外企業(yè)家，2014（20）：216.

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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

萬 青 （1971—），女，學士，高級工程師，從事電力咨詢、規(guī)劃、設計工作。

2015-07-15）