基于可靠性評估的配電網(wǎng)檢修計劃優(yōu)化方法研究

萬凌云，王 艷，王宏剛，李吉峰，趙宇琪，張 盈

(1.國網(wǎng)重慶市電力公司 電力科學(xué)研究院，重慶 401123；2.重慶師范大學(xué)，重慶 401331；3.國家電網(wǎng)公司，北京 100000；4.智能電網(wǎng)教育部重點實驗室(天津大學(xué))，天津 300072)

基于可靠性評估的配電網(wǎng)檢修計劃優(yōu)化方法研究

萬凌云1，王 艷2，王宏剛3，李吉峰4，趙宇琪1，張 盈1

(1.國網(wǎng)重慶市電力公司 電力科學(xué)研究院，重慶 401123；2.重慶師范大學(xué)，重慶 401331；3.國家電網(wǎng)公司，北京 100000；4.智能電網(wǎng)教育部重點實驗室(天津大學(xué))，天津 300072)

根據(jù)“以可靠性為中心的檢修(RCM)”思想，提出通過分析不同設(shè)備對系統(tǒng)供電可靠性的影響大小，來確定設(shè)備的檢修時序，從而為檢修計劃的優(yōu)化制訂提供決策依據(jù)。該方法比其他類似方法更直接，需要的可靠性參數(shù)最少，計算最簡單，計算效率最高。實際工程應(yīng)用案例表明，該方法能夠有效應(yīng)用于配電網(wǎng)檢修計劃的優(yōu)化，具有良好的科學(xué)性和實用性。

配電網(wǎng)；檢修計劃；可靠性評估；最優(yōu)化

配電網(wǎng)檢修是電力公司的主要工作之一。傳統(tǒng)設(shè)備檢修關(guān)注的重點是設(shè)備本身的狀態(tài)，這或多或少地忽略了設(shè)備對整個系統(tǒng)供電可靠性的影響。以可靠性為中心的設(shè)備檢修的基本原則是：某個設(shè)備的重要性及其檢修策略不是依賴于它本身的狀態(tài)，而是取決于它對系統(tǒng)供電可靠性的影響大小。為了計及該因素，需要通過可靠性評估來確定待檢修設(shè)備對電網(wǎng)系統(tǒng)供電可靠性的影響。

本文根據(jù)“以可靠性為中心的檢修”思想[1-2]，提出在直接計算出各個待檢修設(shè)備對系統(tǒng)供電可靠性影響值的基礎(chǔ)上，根據(jù)影響值的大小確定設(shè)備檢修的先后順序。

1 可靠性評估模型、方法與指標(biāo)

本文采用的方法是電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《中壓配電網(wǎng)可靠性評估導(dǎo)則》(DL/T 1563—2016)中推薦的最小路法[3]，設(shè)施停運模型采用不計預(yù)安排停運的兩狀態(tài)模型，可靠性指標(biāo)可選取系統(tǒng)平均故障停電頻率期望值(SAIFI-F)、系統(tǒng)平均故障停電時間期望值(SAIDI-F)、系統(tǒng)缺供電量期望值(ENS)(不計預(yù)安排停運的影響)等，作為比選指標(biāo)。

2 應(yīng)用流程

2.1 確定評估對象

根據(jù)實際工作需要，以待檢修設(shè)備及其關(guān)聯(lián)的10 kV配電網(wǎng)絡(luò)為評估對象。

2.2 參數(shù)收集

從相關(guān)信息系統(tǒng)和文件資料中收集可靠性評估所需的全部基礎(chǔ)參數(shù)(電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、配電線路基礎(chǔ)參數(shù)、配電變壓器基礎(chǔ)參數(shù)、負(fù)荷容量、用戶數(shù))和可靠性參數(shù)，并將其輸入可靠性評估軟件。對于可靠性參數(shù)，只收集部分故障停電相關(guān)參數(shù)，即平均故障定位隔離時間、平均故障點上游恢復(fù)供電操作時間、平均故障停電聯(lián)絡(luò)開關(guān)切換時間、待檢修設(shè)備的故障停運率、待檢修設(shè)備的平均故障修復(fù)時間。

2.3 可靠性影響分析

在運用可靠性評估軟件時，評估系統(tǒng)只考慮故障停電情況下的供電可靠性水平，并逐一分析單個待檢修設(shè)備對系統(tǒng)供電可靠性的影響，可根據(jù)需要選取系統(tǒng)平均故障停電時間期望值(SAIDI-F)、系統(tǒng)缺供電量期望值(ENS)等作為比選指標(biāo)。

2.4 確定檢修時序

對所有待檢修設(shè)備，按照其對系統(tǒng)供電可靠性的影響大小進(jìn)行排序，影響大的設(shè)備應(yīng)優(yōu)先進(jìn)行檢修。

3 應(yīng)用案例

3.1 確定評估對象

以某市兩條相互聯(lián)絡(luò)的10 kV配電線路(以下分別稱為F1線路及F2線路)及相關(guān)的待檢修設(shè)備(刀閘)為評估對象。待檢修的設(shè)備(刀閘)是根據(jù)設(shè)備狀態(tài)評價結(jié)果事先確定的。

3.2 參數(shù)收集

3.2.1 基礎(chǔ)參數(shù)

配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：從該市配網(wǎng)線路運檢部門獲取F1、F2線路的一次接線圖，在計算軟件中人工繪制形成配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，如圖1及圖2所示。圖中的橢圓虛線部分標(biāo)記為待修設(shè)備。

圖1 F1線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

圖2 F2線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

配電設(shè)施基礎(chǔ)參數(shù)：通過PMS系統(tǒng)獲取配電線路和配電變壓器基礎(chǔ)參數(shù)，在計算軟件的參數(shù)輸入界面人工選定各線段的類型、型號和長度，以及變壓器的型號和容量。F1、F2線路部分線段型號及長度如表1及表2所示。

表1 F1線路部分線段型號及長度 m

表2 F2線路部分線段型號及長度 m

負(fù)荷點數(shù)據(jù)：現(xiàn)狀電網(wǎng)中一個中壓用戶統(tǒng)計單位就是一個負(fù)荷點。本案例中F1、F2線路均滿足“N-1”校驗準(zhǔn)則，因此不需要收集詳細(xì)的負(fù)荷數(shù)據(jù)。

3.2.2 可靠性參數(shù)

本案例中，待檢修設(shè)備為同一批次出廠的隔離開關(guān)，運行年限相同，運行環(huán)境和運行狀態(tài)相近。因此，將待檢修開關(guān)設(shè)備的可靠性參數(shù)作為獨立一類進(jìn)行統(tǒng)計。從配網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)抽樣得到待檢修開關(guān)設(shè)備的平均故障修復(fù)時間；從配網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)統(tǒng)計得到待檢修開關(guān)設(shè)備的故障率，如表3所示。

表3 待檢修開關(guān)故障停運率及修復(fù)時間類參數(shù)

從配網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)抽樣得到平均故障定位隔離時間、平均故障點上游恢復(fù)供電操作時間、平均故障停電聯(lián)絡(luò)開關(guān)切換時間。具體參數(shù)值如表4所示。

表4 平均故障定位隔離時間、開關(guān)操作時間 h

3.2.3 可靠性影響分析及確定檢修時序

在本次確定檢修計劃時，供電企業(yè)最關(guān)心的是停電時間的長短，因此可選取SAIDI-F作為比較指標(biāo)。在只考慮故障停電的情況下，利用可靠性評估軟件計算單個待檢修設(shè)備對系統(tǒng)供電可靠性的影響，如表5所示。

表5 待檢修開關(guān)設(shè)備對系統(tǒng)供電可靠性的影響排序 h/(戶·a)

根據(jù)分析計算結(jié)果，F(xiàn)2饋線上的GL10刀閘對系統(tǒng)供電可靠性的影響最大，因此應(yīng)優(yōu)先檢修GL10刀閘。類似分析可以得到，待檢修開關(guān)設(shè)備應(yīng)按照GL10、GL2、GL4、GL3、GL6的先后順序安排檢修。

4 結(jié)束語

配電網(wǎng)檢修環(huán)節(jié)是可靠性評估技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域之一。本文提出的方法是直接根據(jù)單個設(shè)備故障對供電可靠性的影響大小確定檢修時序，比其他方法更直接，且需要的可靠性參數(shù)最少，計算最簡單，計算效率最高。該方法是對傳統(tǒng)檢修計劃管理工作的改進(jìn)和有益補(bǔ)充，能夠幫助專業(yè)管理人員實現(xiàn)設(shè)備檢修計劃的優(yōu)化。

[1] LI Wenyuan. Risk assessment of power systems: models，method，and applications[M].Hoboken: Wiley-IEEE Press, 2014.

[2] 張建.以可靠性為中心的配電網(wǎng)檢修[J].云南電力技術(shù)，2013，41(增刊1)：76-81.

[3] 國家能源局.中壓配電網(wǎng)可靠性評估導(dǎo)則：DL/T 1563—2016 [S].北京：中國電力出版社，2016.

A Study on the Optimization of the Maintenance Scheduling for the Distribution Network Based on the Reliability Assessment

WAN Lingyun1，WANG Yan2，WANG Honggang3，LI Jifeng4，ZHAO Yuqi1，ZHANG Ying1

(1．Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Company，Chongqing 401123， P.R.China；2．Chongqing Normal University，Chongqing 401331，P.R.China；3．State Grid Corporation of China， Beijing 100000，P.R.China；4．Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education of Tianjin University， Tianjin 300072，P.R.China；)

Based on the concept of “reliability-centered maintenance”(RCM)，this paper introduces a method of determining time sequences for equipment maintenance by analyzing the impact of different equipment on the power supply reliability of the distribution network system，which is helpful in making strategic decisions for the optimization of the maintenance scheduling．Compared with similar methods，this one has such advantages as its directness，fewest reliability parameters needed，simplest computation and highest computational efficiency．Its application in real projects has proved its effectiveness in the optimization of the maintenance scheduling for the distribution network as well as its good scientificalness and practicability．

distribution network；maintenance scheduling；reliability assessment；optimization

2016-10-12

萬凌云(1983-)，高級工程師，研究方向為電力系統(tǒng)可靠性及配電網(wǎng)技術(shù)。

TM732

A

1008- 8032(2017)01- 0022- 03