沿海地區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)改造后評估體系研究

劉 波，富雨晴，陶紅華

（1.上海電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，上海；2.國網(wǎng)舟山供電公司，浙江 舟山）

引言

在電力系統(tǒng)“發(fā)-輸-變-配-用”的架構(gòu)中，配電網(wǎng)位于系統(tǒng)的下游，直接連接主網(wǎng)與廣大電力用戶，起到電能輸送“毛細(xì)血管”的作用。配網(wǎng)建設(shè)改造工程竣工投運(yùn)后，常常需要對工程投資成效和運(yùn)行效益進(jìn)行量化評價，即對配網(wǎng)工程開展后評估[1]。工程后評估，是指對建設(shè)工程綜合投資效果的一系列評價，其目的是檢驗(yàn)工程項(xiàng)目投資管理和實(shí)施質(zhì)量，總結(jié)工程項(xiàng)目全過程決策的經(jīng)驗(yàn)，從而進(jìn)一步提高工程項(xiàng)目的管理決策水平。對于我國配網(wǎng)工程管理，特別是本文所研究的沿海地區(qū)來說，目前仍缺少一套科學(xué)完善的后評估指標(biāo)體系。

沿海地區(qū)對配電網(wǎng)的運(yùn)行要求更為嚴(yán)苛，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）沿海地區(qū)高濕度、高鹽分、高風(fēng)速的氣候特點(diǎn)，導(dǎo)致電力設(shè)備容易發(fā)生腐蝕和斷裂，設(shè)備可靠運(yùn)行年限大大縮短。

（2）對于沿海的海島地區(qū)，島際供電線路可靠性差，絕大多數(shù)島嶼都是由單線供電，無法實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)供，不滿足N-1 要求。過往船舶容易勾斷架空跨海線路，或拋錨砸斷海底電纜，發(fā)生外力破壞情況。

（3）由于海上交通不便，一旦發(fā)生配網(wǎng)故障，搶修人員和物資難以第一時間趕往現(xiàn)場，故障定位和修復(fù)所需時間較長。特別是在臺風(fēng)等惡劣天氣下，航班停航，島上電力用戶可能要面對長達(dá)數(shù)天的停電。

綜上所述，鑒于沿海地區(qū)特殊的電網(wǎng)運(yùn)行情況，需建立一套配電網(wǎng)建設(shè)改造后評估體系，用以對近年來已完工的配網(wǎng)工程進(jìn)行后評估，全面分析工程實(shí)施的過程管控、產(chǎn)生的效益和對配電網(wǎng)運(yùn)行帶來的作用。

1 配電網(wǎng)建設(shè)改造后評估體系的總體原則

1.1 系統(tǒng)性原則

后評價體系的建立，需從系統(tǒng)整體的出發(fā)，應(yīng)用系統(tǒng)性思維，全面反映配電網(wǎng)整體情況，而非配電網(wǎng)某個局部或某個節(jié)點(diǎn)。

1.2 科學(xué)性原則

建立后評估指標(biāo)體系，應(yīng)具有可操作性和可推廣性，能夠科學(xué)、準(zhǔn)確地反映評估結(jié)果。各個指標(biāo)之間做好分類和分級，盡量避免互相交叉或互相影響。

1.3 客觀性原則

后評估指標(biāo)力求客觀、公正，盡可能排除人的主觀因素干擾，客觀反映配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、運(yùn)行狀況等。

1.4 實(shí)用性原則

后評估指標(biāo)的建立應(yīng)具有可操作性，便于計算。評估的內(nèi)容應(yīng)清晰易懂，范圍明確。整個后評估體系應(yīng)能夠作為工具，在配電網(wǎng)建設(shè)領(lǐng)域具有推廣應(yīng)用價值。

筆者在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)歷，建立了一套由以下幾類指標(biāo)構(gòu)成的配電網(wǎng)建設(shè)改造后評估體系，并以浙江舟山群島地區(qū)的配電網(wǎng)作為應(yīng)用示例，以近三年的建設(shè)改造為評估對象，驗(yàn)證了指標(biāo)體系的實(shí)用性。

2 配電網(wǎng)建設(shè)改造后評估指標(biāo)體系的構(gòu)成

2.1 供電可靠性指標(biāo)

供電可靠性是指電力系統(tǒng)按照可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)，不間斷地向電力用戶供應(yīng)電能的能力的度量，是衡量電網(wǎng)穩(wěn)定供電能力和安全運(yùn)行水平的重要基礎(chǔ)性指標(biāo)[2]。

根據(jù)配電網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn)和管理要求，本文確定以下4 個二級指標(biāo)為后評估體系的關(guān)鍵指標(biāo)。

2.1.1 系統(tǒng)平均停電時間（用戶平均停電時間）

系統(tǒng)平均停電時間是指供電系統(tǒng)用戶在統(tǒng)計期間內(nèi)的平均停電小時數(shù)，是反映供電系統(tǒng)對用戶停電時間長短的指標(biāo)，記作SAIDI（h/戶），其計算公式為

2.1.2 平均供電可靠率（用戶供電可靠率）

平均供電可靠率是指在統(tǒng)計周期內(nèi)，對用戶有效供電小時數(shù)與統(tǒng)計期間內(nèi)總的小時數(shù)的比值，記作ASAI（%），其計算公式為

2.1.3 系統(tǒng)平均停電頻率（用戶平均停電次數(shù)）

系統(tǒng)平均停電頻率是指電力系統(tǒng)用戶在統(tǒng)計期間內(nèi)的平均停電次數(shù)，記作SAIFI（次/戶），其計算公式為

2.1.4 平均系統(tǒng)等效停電時間

平均系統(tǒng)等效停電時間是指在統(tǒng)計期間內(nèi)，因系統(tǒng)對用戶停電的影響折算（等效）成全系統(tǒng)（全部用戶）停電的等效小時數(shù)，記作ASIDI（h），其計算公式為

2.2 電能質(zhì)量指標(biāo)

電能質(zhì)量是指電壓、電流和頻率的質(zhì)量，是供電質(zhì)量的重要指標(biāo)?？己穗娔苜|(zhì)量的目的是維護(hù)電氣設(shè)備的安全使用環(huán)境，使電網(wǎng)電能質(zhì)量指標(biāo)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行，向客戶提供合格的電能和維持全社會的正常用電秩序，保護(hù)發(fā)、供、用各方的合法權(quán)益。

根據(jù)配電網(wǎng)電能質(zhì)量管理要求，本文確定以下4個二級指標(biāo)為后評估體系的關(guān)鍵指標(biāo)。

2.2.1 電壓偏移率

節(jié)點(diǎn)電壓與系統(tǒng)額定電壓之間的偏差，即為電壓偏移。以單條線路為例，線路首端電壓記為U1，線路末端電壓記為U2，額定電壓記為Ue，

2.2.2 功率因數(shù)

功率因數(shù)為有功功率和視在功率之比，一般的情況下系統(tǒng)的功率因數(shù)小于1。由于系統(tǒng)內(nèi)大量感性負(fù)載，產(chǎn)生較大無功功率，造成系統(tǒng)功率因數(shù)偏低，影響電網(wǎng)的輸送能力和電壓穩(wěn)定。計算公式為

2.2.3 諧波

電網(wǎng)中存在的除基波分量之外的高次諧波分量即為電網(wǎng)諧波，以總諧波畸變率（THD）來計算電網(wǎng)諧波水平，不大于H 階的所有所有諧波分量有效值為Gn，基波分量有效值為G1，則總諧波畸變率的計算公式為

按照《配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》要求，低壓配電網(wǎng)（220V/380V）公共連接點(diǎn)電壓總諧波畸變率應(yīng)小于5%，中壓配電網(wǎng)（10 kV）公共連接點(diǎn)電壓總諧波畸變率應(yīng)小于4%，分配給所接帶用戶的諧波電流允許值應(yīng)保證各級電網(wǎng)公共連接點(diǎn)處諧波電壓在限值之內(nèi)。

2.2.4 三相不平衡度

不平衡度指三相電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度，用電壓、電流負(fù)序基波分量或零序基波分量與正序基波分量的方均根值百分比表示。

2.3 自動化水平

根據(jù)配電自動化建設(shè)改造的方向和成果，本文確定以下3 個二級指標(biāo)為后評估體系的關(guān)鍵指標(biāo)。

2.3.1 海島自動化覆蓋率

自動化設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)有效覆蓋的海島占全部供電海島的百分比。

2.3.2 海島N-1 通過率

即配網(wǎng)線路和設(shè)備滿足“N-1”原則的海島占全部供電海島的百分比。

2.3.3 故障研判動作正確率

故障發(fā)生時，智能設(shè)備能夠正確研判，自行完成故障定位并短信告知搶修人員的數(shù)量，占總體故障數(shù)量的百分比。

2.4 供電能力指標(biāo)

配電網(wǎng)供電能力指標(biāo)，主要是指配電網(wǎng)向電力用戶輸送穩(wěn)定電能、并容納新增負(fù)荷接入系統(tǒng)的能力。本文采用以下3 個指標(biāo)進(jìn)行衡量。

2.4.1 變電站主變?nèi)葺d比

變電站主變壓器的總?cè)萘颗c其接帶的供電總負(fù)荷之比。容載比過大會增加電網(wǎng)建設(shè)投資，使供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益降低；容載比過小會使電網(wǎng)適應(yīng)性變差，容易出現(xiàn)“卡脖子”的問題。按照《導(dǎo)則》所推薦的變電站容載比，一般取值應(yīng)在1.6～2.1 為宜。

2.4.2 配網(wǎng)線路負(fù)載率

線路負(fù)載率調(diào)用電網(wǎng)潮流計算結(jié)果可以得出，同樣應(yīng)該兼顧電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和靈活性，不宜過高或過低，一般應(yīng)在30%～60%之間為宜。

2.4.3 單線負(fù)荷電流超300A 占比

按照配網(wǎng)運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，將300A 的負(fù)荷電流作為線路運(yùn)行監(jiān)控的閾值。電流值大于300A 的線路，說明已經(jīng)接近輸送限額，電流的熱效應(yīng)會更加顯著，特別是在沿海地區(qū)易發(fā)生金屬設(shè)備銹蝕，連接部位發(fā)熱會導(dǎo)致故障頻發(fā)，需要加強(qiáng)巡視和測溫。

2.5 綜合評價指標(biāo)

上述幾大類評價指標(biāo)，分別從不同維度對配電網(wǎng)建設(shè)改造后的運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行后評估，側(cè)重的方面不盡相同。為了系統(tǒng)地對配網(wǎng)整體進(jìn)行評估，還需要對上述幾大類指標(biāo)進(jìn)行整合，形成綜合指標(biāo)。本文采用層次分析法計算得出綜合指標(biāo)。

層次分析法（AHP）通常被用于解決各類復(fù)雜問題，其核心思想是建立清晰的層次結(jié)構(gòu)[3]。在電網(wǎng)建設(shè)與規(guī)劃領(lǐng)域，層次分析法已有成熟應(yīng)用[4]。本文指標(biāo)包含3 個層次，見表1。

表1 綜合指標(biāo)的AHP 層次結(jié)構(gòu)

建立表1 的指標(biāo)層次后，由業(yè)內(nèi)專家確定各個指標(biāo)的權(quán)重。通過逐層向上計算，得到各指標(biāo)的分值，最終得到后評估得分[5]。計算公式為

3 應(yīng)用舉例

運(yùn)用本文所建立的后評估體系，對舟山配網(wǎng)進(jìn)行評估，綜合電網(wǎng)運(yùn)行管理系統(tǒng)中的指標(biāo)以及計算。綜合以上分析，結(jié)合電網(wǎng)公司生產(chǎn)經(jīng)營管理經(jīng)驗(yàn)，確定各類指標(biāo)權(quán)重，具體指標(biāo)權(quán)重見表2。

表2 指標(biāo)權(quán)重設(shè)定

基于此權(quán)重設(shè)定，供電可靠性、電能質(zhì)量指標(biāo)均在《配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》要求范圍之內(nèi)，2 項(xiàng)指標(biāo)得分100分。對于自動化水平，按照每有一條不滿足N-1 的線路，扣除1 分，該項(xiàng)得分81 分。對于供電能力，按照每有一個變電站容載比低于1.6 扣2 分、每有一條線路負(fù)載率過高扣5 分的標(biāo)準(zhǔn)，該指標(biāo)得分79 分。最終，按照層次分析法計算公式可以得到舟山配電網(wǎng)當(dāng)前評價得分為94.45 分。

4 結(jié)論

本研究針對沿海地區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)改造后評估問題，建立了一套系統(tǒng)、全面的指標(biāo)體系，選取了17 個三級指標(biāo)用以研究評估配電網(wǎng)運(yùn)行水平，并設(shè)置相應(yīng)得分規(guī)則。采用AHP 層次分析法建立了綜合指標(biāo)計算方法，評估方法實(shí)用有效，已在舟山電網(wǎng)建設(shè)改造項(xiàng)目后評估中開展應(yīng)用。