配网用户停电损失估算方法

吕建华

摘要：提出了一种配电线路综合用户停电损失函数及用户停电损失估算方法，文章以用户调查为基础，根据线路负荷分布，建立综合用户停电损失函数，构建不同情况下的算法函数和算法模型，通过考虑各类用户的用电量比例等情况，对济南市10kV兴港线进行用户停电损失估算。通过算例应用和分析，文章设计的算法具有较好的应用效果，为用户节省了大量的能源，很大程度地提高了电力利用率，该方法对配电网规划建设与运维检修时的经济决策具有一定的参考作用。

关键词：配电网;可靠性;算法函数;停电损失;用户调查

Abstract： This paper proposes a comprehensive user power outage loss function and user power outage loss estimation method for distribution lines. Based on user surveys， this article establishes a comprehensive user outage loss function based on line load distribution， and builds algorithm functions and algorithm models in different situations. Considering the proportion of electricity consumption of various types of users， the user's power outage loss estimate for the 10kV Xinggang line in Ji'nan City is carried out. Through the application and analysis of the example， the algorithm designed by the article has a good application effect， saving a lot of energy for the user and greatly improving the power utilization rate. This method has a certain reference effect on the economic decision-making in the planning， construction， operation， maintenance and repair of the distribution network.

0  引言

随着电力电网技术的发展，其各方面的需求越来越多，供应缺乏和停电问题也给用户带来了不计其数的损失，在目前配电网发展的形势下，在电力系统规划方面、电力系统的经济可靠运行以及电力市场环境下停电损失补偿等方面[1-3]都需要估算电力用户停电损失。停电损失涉及到多種因素，比较常见的也是最典型的因素是停电持续时间。显而易见的是停电持续时间越长，给用户造成的损失也就越大[4-6]。其它停电因素还包含有停电发生时间、不同用户类型等[7]。比如在10kV高压架空配电线路中，如果绝缘水平比较低，雷、闪电等自然灾害事故频发，这就会严重影响配网供电的可靠性和运行的稳定性[8]。在研究配网用户停电带来的损失时，停电时间通常是考评用户损失的重要指标[9]。在这方面上，国内外学者、研究人员均做出了大量的调研工作，国外研究人员运用用户调查的计算方法，并且采用停电损失评价率以及每次事故停电损失对每类用户的停电损失来评价，这种方法不仅需要大量的数据统计作为支撑，还需要专业的技术分析人员进行评估，这给工作带来诸多不便[10]。在国内，也有采用这样的案例进行评估的，比如采用通过不同的开关设置，但是这种方式通常由于开关位置设置的不同，使得故障区域与隔离区域之间的持续的时间不一定相等。

由此可见，传统技术中的方法对评价配网用户停电损失具有诸多方面的技术不足。据此，本文建立了停电负荷损失模型来求取电网侧雷害停电损失，并拟合用户停电损失函数求取用户侧停电损失，具有较好的实用价值，下文将详细描述。

1  用户停电损失分析

在本文设计中，构建出了用户停电损失函数，通过该用户停电损失函数调查用户在不同停电持续时间时段内的停电损失[11]。用户停电损失可以理解为由于电网电力供给中断或不足造成用户缺电所带来的经济损失，用户根据这项指标能够直观、清楚地评价配电网供电的可靠性水平情况[12]。本文根据统计学原理，在统计大量的配电网数据后，建立如表1所示的数据信息，然后根据数据信息构建出分类用户停电损失函数。通过这种方法，该函数可以应用到相同类型的其他配网用户停电损耗分析上，如表1所示。

在使用3次多项式拟合分类用户停电损失数据后，得到表2所示的分类用户停电损失函数的系数对照表和图1函数曲线，其中t的单位是min。

根据上述描述，下面用图标的形式表示停电损失函数与停电持续时间之间的关系，如图1所示。

在图1中，观察其曲线图形，当停电持续时间比较长时，相应地，停电损失的发生的概率也就越大，这说明停电持续时间和停电损失之间的关系为正比例关系。具体而言，假设发生停电时，该用户处于峰荷;由于停电的原因与用户在电路中的负荷量也有关系，则可以将雷害故障停电损失视为直接损失与间接损失之和[13]。

当前的研究主要是关于用户直接损失的，而由于间接损失的量化难度大，不稳定因素过多，本文不做具体量化计算。

2  用户停电损失分析函数

根据上文分析，下面通过构建用户停电损失函数对不同情况下的用户停电损失情况进行分析。

2.1 平均用户停电损失模型

平均用户停电损失模型fSCDF（sectoral customer damage function）可以用公式（1）来表示：

在使用公式（1）时，可以按照不同的标准对用户分类，在峰荷条件下，利用各种不同类型的用户在峰荷时不同停电持续时间的总损失除以总峰荷，可以估算出在峰荷时利用的平均用户停电损失模型。

2.2 综合停电损失函数

通过采用函数fCCDF（t）（composite customer damage function）来作为综合停电损失函数的表达式，其中fCCDF表示为企业用电、用户的用电量比例、负荷率和平均用户停电损失模型fSCDF，用公式fSCDF表示为：

在上述公式中，其中i表示为用户类别;ni表示为用户的总类别数;参数ci为第i类电力企业用户的用电量占据所有用电量中的比例函数;其中，用Li来表示为第i类电力企业用户的负荷率。

2.3 用户的停电损失

用户的停电损失用函数foc（outage cost）来表示，foc的获得，需要用户经过可靠性评估，输出不同站点各个负荷位置的停电频率（次数）和停电时间，再根据公式（2）计算得出，用公式表示为：

在上述公式中，ny为各个站点的负荷点总数;n （j，y）为负荷点y的停电总次数;t （j，y）为负荷位置y第j次停电的持续时间;Py表示负荷位置y的平均负荷。

基于上述介绍，下面进行算例分析。

3  算例分析

下面以济南市历城区10kV架空配电线路兴港线为例，计算兴港线综合用户停电损失函数。

3.1 具体线路信息

在该算例中，计算了加装避雷线成本及电网侧停电损失，求出兴港线综合用户停电损失函数。历城区集中了济南市大量工业企业，停电损失大，对用电可靠性要求高，用户为工业用户，雷害事故频发，因此以兴港线为示范线路。如图2所示，为10kV兴港线线路图。

在试验时，以配电网区域为运行单元，假设选取的兴港线是单馈线，共有41个负荷节点，为进行负荷损失计算，对兴港线线路负荷进行统计得，兴港线线路容量为26580kVA，其中住宅类用户容量为5316kVA，政府机关3810kVA，商业用户1460kVA，工业用户7380kVA，停运负荷容量640kVA，各类用户容量占比如表3所示。

3.2 参数确定

10kV兴港线线路总容量为26580kVA，由于配电变压器大多在额定容量的65%到75%范围运行，效率才能达到最大。一般而言，装机容量小于变压器额定容量的范围为70-80%。取兴港线以线路容量的70%运行，即18606kVA。根据供电所给出的兴港线线路图，根据上文提到的各类用户停电损失函数对兴港线负荷的评估情况进行分类统计。兴港线线路容量中，除停运的640kVA负荷外，其余各类负荷按变压器70%容量正常运行时，容量分别为，工业类7380kVA，政府机关类3810kVA，商业类1652kVA，住宅类5316kVA。根据济南市电价价目表与月平均雷电活动数据，对加装避雷线前后停电损失进行计算。

据统计，济南地区92.93%的雷电集中出现在4-9月的汛期，其主要原是由于汛期水汽充足，气温较高，天气复杂多变，对流天气强烈，容易形成雷暴，因此雷电次数相对较高。其中，在5、6月份，发生雷电频率比较多，据统计，在2个月内累计发生的雷电事件约为9万次，这将占据全年雷电发生总数的47.83%。

根据济南地区雷电活动月平均统计数据及前期计算可得，加装避雷线前线路耐雷水平为-7.4kA，据统计，在济南市历城区，2016年间发生的雷击跳闸率约为：

其中，设置避雷线后，线路耐雷等级水平为-17.48kA，此时，总的雷击跳闸频率约为：

兴港线线路中各类用户的负荷量百分比和负荷量如表3所示，由于缺少必要数据，用负荷量比例近似用电量比例，则兴港线综合用户停电损失函数为：

按照山东省发展改革委关于调整销售电价等有关问题的通知，根据兴港线综合用户停电损失函数，计算得加装避雷线前，用户停电损失为932万元/年，加装避雷线后，用户停电损失为177万元/年，加装避雷线后所降低的用户侧停电损失约为755万。

4  结束语

在市场环境下，停电损失估计是电力系统可靠性运行的重要经济性评估，目前，国内外都有在这方面进行研究和实践，仍旧存在情况不一的问题，难以满足市场需求。在现有技术研究的基础上，考虑了不同用户在不同情况下的用电量比例和负荷率等，建立了多种情况下的用户停电损失函数。通过试运行，大大提高了用电效率，节省了电力能源，这为下一步的电网规划和建设奠定了一定技术基础，为下一步同类技术的研究提供了理论依据和实践经验。

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