基于可靠性评估的配电网检修计划优化方法研究

万凌云，王 艳，王宏刚，李吉峰，赵宇琪，张 盈

(1.国网重庆市电力公司 电力科学研究院，重庆 401123；2.重庆师范大学，重庆 401331；3.国家电网公司，北京 100000；4.智能电网教育部重点实验室(天津大学)，天津 300072)

基于可靠性评估的配电网检修计划优化方法研究

万凌云1，王 艳2，王宏刚3，李吉峰4，赵宇琪1，张 盈1

(1.国网重庆市电力公司 电力科学研究院，重庆 401123；2.重庆师范大学，重庆 401331；3.国家电网公司，北京 100000；4.智能电网教育部重点实验室(天津大学)，天津 300072)

根据“以可靠性为中心的检修(RCM)”思想，提出通过分析不同设备对系统供电可靠性的影响大小，来确定设备的检修时序，从而为检修计划的优化制订提供决策依据。该方法比其他类似方法更直接，需要的可靠性参数最少，计算最简单，计算效率最高。实际工程应用案例表明，该方法能够有效应用于配电网检修计划的优化，具有良好的科学性和实用性。

配电网；检修计划；可靠性评估；最优化

配电网检修是电力公司的主要工作之一。传统设备检修关注的重点是设备本身的状态，这或多或少地忽略了设备对整个系统供电可靠性的影响。以可靠性为中心的设备检修的基本原则是：某个设备的重要性及其检修策略不是依赖于它本身的状态，而是取决于它对系统供电可靠性的影响大小。为了计及该因素，需要通过可靠性评估来确定待检修设备对电网系统供电可靠性的影响。

本文根据“以可靠性为中心的检修”思想[1-2]，提出在直接计算出各个待检修设备对系统供电可靠性影响值的基础上，根据影响值的大小确定设备检修的先后顺序。

1 可靠性评估模型、方法与指标

本文采用的方法是电力行业标准《中压配电网可靠性评估导则》(DL/T 1563—2016)中推荐的最小路法[3]，设施停运模型采用不计预安排停运的两状态模型，可靠性指标可选取系统平均故障停电频率期望值(SAIFI-F)、系统平均故障停电时间期望值(SAIDI-F)、系统缺供电量期望值(ENS)(不计预安排停运的影响)等，作为比选指标。

2 应用流程

2.1 确定评估对象

根据实际工作需要，以待检修设备及其关联的10 kV配电网络为评估对象。

2.2 参数收集

从相关信息系统和文件资料中收集可靠性评估所需的全部基础参数(电网拓扑结构、配电线路基础参数、配电变压器基础参数、负荷容量、用户数)和可靠性参数，并将其输入可靠性评估软件。对于可靠性参数，只收集部分故障停电相关参数，即平均故障定位隔离时间、平均故障点上游恢复供电操作时间、平均故障停电联络开关切换时间、待检修设备的故障停运率、待检修设备的平均故障修复时间。

2.3 可靠性影响分析

在运用可靠性评估软件时，评估系统只考虑故障停电情况下的供电可靠性水平，并逐一分析单个待检修设备对系统供电可靠性的影响，可根据需要选取系统平均故障停电时间期望值(SAIDI-F)、系统缺供电量期望值(ENS)等作为比选指标。

2.4 确定检修时序

对所有待检修设备，按照其对系统供电可靠性的影响大小进行排序，影响大的设备应优先进行检修。

3 应用案例

3.1 确定评估对象

以某市两条相互联络的10 kV配电线路(以下分别称为F1线路及F2线路)及相关的待检修设备(刀闸)为评估对象。待检修的设备(刀闸)是根据设备状态评价结果事先确定的。

3.2 参数收集

3.2.1 基础参数

配电网拓扑结构：从该市配网线路运检部门获取F1、F2线路的一次接线图，在计算软件中人工绘制形成配电网结构图，如图1及图2所示。图中的椭圆虚线部分标记为待修设备。

图1 F1线路拓扑结构示意图

图2 F2线路拓扑结构示意图

配电设施基础参数：通过PMS系统获取配电线路和配电变压器基础参数，在计算软件的参数输入界面人工选定各线段的类型、型号和长度，以及变压器的型号和容量。F1、F2线路部分线段型号及长度如表1及表2所示。

表1 F1线路部分线段型号及长度 m

表2 F2线路部分线段型号及长度 m

负荷点数据：现状电网中一个中压用户统计单位就是一个负荷点。本案例中F1、F2线路均满足“N-1”校验准则，因此不需要收集详细的负荷数据。

3.2.2 可靠性参数

本案例中，待检修设备为同一批次出厂的隔离开关，运行年限相同，运行环境和运行状态相近。因此，将待检修开关设备的可靠性参数作为独立一类进行统计。从配网调度系统抽样得到待检修开关设备的平均故障修复时间；从配网调度系统统计得到待检修开关设备的故障率，如表3所示。

表3 待检修开关故障停运率及修复时间类参数

从配网调度系统抽样得到平均故障定位隔离时间、平均故障点上游恢复供电操作时间、平均故障停电联络开关切换时间。具体参数值如表4所示。

表4 平均故障定位隔离时间、开关操作时间 h

3.2.3 可靠性影响分析及确定检修时序

在本次确定检修计划时，供电企业最关心的是停电时间的长短，因此可选取SAIDI-F作为比较指标。在只考虑故障停电的情况下，利用可靠性评估软件计算单个待检修设备对系统供电可靠性的影响，如表5所示。

表5 待检修开关设备对系统供电可靠性的影响排序 h/(户·a)

根据分析计算结果，F2馈线上的GL10刀闸对系统供电可靠性的影响最大，因此应优先检修GL10刀闸。类似分析可以得到，待检修开关设备应按照GL10、GL2、GL4、GL3、GL6的先后顺序安排检修。

4 结束语

配电网检修环节是可靠性评估技术的应用领域之一。本文提出的方法是直接根据单个设备故障对供电可靠性的影响大小确定检修时序，比其他方法更直接，且需要的可靠性参数最少，计算最简单，计算效率最高。该方法是对传统检修计划管理工作的改进和有益补充，能够帮助专业管理人员实现设备检修计划的优化。

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

[2] 张建.以可靠性为中心的配电网检修[J].云南电力技术，2013，41(增刊1)：76-81.

[3] 国家能源局.中压配电网可靠性评估导则：DL/T 1563—2016 [S].北京：中国电力出版社，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

万凌云(1983-)，高级工程师，研究方向为电力系统可靠性及配电网技术。

TM732

A

1008- 8032(2017)01- 0022- 03