配电网设备立项需求迫切度量化评价方法

戚沁雅，安 义，刘发胜，欧阳文华，刘 蓓

（1.国网江西省电力有限公司电力科学研究院，江西南昌330096；2.国网江西省电力有限公司，江西南昌330077）

0 引言

配电网项目的特点是“体量大、数据杂、效率低”，相对于主网，配电网结构复杂、设备繁多、差异性大，从立项到投运的全过程都依赖线下报送数据和人工主观经验，缺乏系统性的评价方法，导致立项必要性、项目成效往往不能客观评价，项目未能有效解决实际突出问题，难以保证投资的经济效益和社会效益[1-2]。

随着配电自动化、用电信息采集等业务系统的推广，配网中会产生指数级增长的海量异构、多态的数据，传统利用人工主观经验决策配网投资的工作模式已不再适应。从公司长远发展来看，配网全业务管理理念和精准投资理念不断深入，通过数字化、智能化建设支撑配电网全业务链管理体系，已成为配电网科学发展的必然选择。

基于上述现状，文中提出了配电网设备立项需求迫切度量化评价方法。从实际问题出发，对配电网建设、运行真正关注的问题梳理分类，通过数据中台自动收集各业务系统中的相关问题，纳入运行、网架、发展问题库，分离出问题中的立项因子，进一步分析以量化每台设备的立项迫切度，筛选出真正需要立项的设备，辅助决策人员为项目需求排序，提升配电网投资效率和效益。

1 配电网问题自动归集方法

配电网设备立项需求迫切度量化评价旨在针对所有存在问题的设备，全面反映问题的严重程度，以此为设备立项需求排序，为投资决策提供正确导向。评价结果的准确性取决于问题收集的真实性和全面性，因此，仍沿用以往人工收资的方式是不可取的，有必要建立适用于实际项目评价的问题指标体系，集成信息化手段实现问题的自动收集。

通过系统、离线等方式收集近两年全省配电网历史项目基本资料，构建配电网历史项目数据集，基于数据集分析挖掘江西历年项目特点，参考Q/GDW 1738—2012《配电网规划设计技术导则》、Q/GDW 10370—2016《配电网技术导则》等标准规范，对配网问题进行梳理分类，将问题归集于10 kV 线路和台区两类设备，对于不同设备，需要立项的问题主要有三类：解决配电网运行突出问题、完善目标网架和满足新增负荷的需求。

配电网运行突出问题主要包括配电网动态出现的、已经引起停电或有可能引起停电的运行类问题，对于此类问题应全部纳入问题库。目标网架的完善应贯彻“网格化、单元制”管理理念，重点关注未达到目标网架要求或未达到相关标准要求的网架类问题，对于此类问题应参考标准并结合地区现状纳入问题库。满足新增负荷的需求包括需配合市政规划建设或电网不满足地区未来经济发展需求的问题，主要将对应园区、业扩、分布式光伏、小水电等接入需求的发展类问题纳入问题库。问题具体分类如下：

1）10 kV 配电线路：运行类问题主要有线路跳闸等故障导致的停电、配电线路重过载、频繁停电投诉、线路缺陷隐患；网架类问题主要有配电线路不满足联络或“N-1”校验、线路运行年限长、供电半径长、分段数不足、线路不满足绝缘要求；发展类问题主要有线路可开放容量不足、不满足负荷增长需求、配合市政规划。

2）10 kV 配电台区：运行类问题主要有台区出口低电压、台区重过载、台区（低压）频繁停电投诉、低电压投诉及用户低电压、台区及低压缺陷隐患；网架类问题主要有台区运行年限超标、出口两相供电、低压线路不满足绝缘要求、低压供电半径长；发展类问题主要有台区可开放容量不足、户均容量低、不满足负荷增长需求、配合市政规划。

针对配电网的发展现状和需求，文中确立了配网问题库建库规则，将问题归集于10 kV 线路和台区两类设备，并分成运行、网架、发展三大类，从立项源头规范问题管理，以设备为纽带建立项目与问题关联关系，通过数据中台自动收集各业务系统中的相关问题，为项目需求综合分析提供科学依据。

2 配电网设备问题-需求模型构建

2.1 问题运维和立项因子区分

为实现配电网精准投资的目标，项目投资应坚持效率效益优先原则，通过分离问题中的运维和立项因子，区分出真正需要安排项目解决的问题，可为发展策划部门提供正确导向。

对于纳入问题库的所有问题类型，其导致问题发生的因素都可以看作由两部分构成，分别是外界因素和内在因素。外界因素是指天气、环境、人为等原因，当问题的发生为主要受到外界因素影响，如车辆撞杆导致线路跳闸，故障原因可分类为运维因子。内在因素是指设备本身存在缺陷，如负荷突增导致的配变过载，过载原因是配变容量不足，对于这类问题应分类为立项因子。此外，对于已投产运行的10 kV 及以下单一设备及附属设备进行改造的工程原则上不列入配电网项目需求，通过技改大修项目解决，即在本文中这类问题应分类为运维因子。

基于上述分析，在区分问题中的运维和立项因子时，可初步将网架、发展类问题划分为立项因子，运行类问题根据问题原因分类，问题原因中外界因素占主要则划分为运维因子，问题原因中内在因素占主要则划分为立项因子。

表1 配电网问题运维和立项因子分类

2.2 构建问题-需求数学模型

对问题库中各类问题的运维因子和立项因子初步分离后，为分辨出更需要立项的设备，应对立项因子做进一步分析，量化问题的严重程度，通过对一台设备下所有问题立项因子的量化归一计算，可构建设备问题-需求数学模型，对设备立项迫切度量化评价，依据评价结果对项目需求排序，优选出急需立项的设备。

要建立设备问题-需求数学模型，关键步骤有两点：一是确定每类问题阈值，从而得到各类问题指标的量化评价方法；二是设置权重以表征指标的重要程度。

将某设备的问题-需求数学模型表述为：

式中，R（t）为设备立项迫切度，迫切度越高表明设备健康状态越差、问题越严重，立项需求越强烈；Qi（t）为设备第i个问题评估得分，得分越高表明该项问题越严重；Wi（t）为指标权重，表征每项指标对于设备立项的作用力度。

利用大数据统计方法确定问题阈值时，应考虑到问题相关的标准、规范，对于网架、发展类问题，重点关注可能导致的运行突出问题或其他不利后果。如户均容量低问题，与之相关的主要有两个方面，一是按照“十三五”规划，户均配变容量应不低于2 kVA，二是户均容量不足导致的不利结果通常是用户低电压。以江西电网为例，经统计2019年464台低电压投诉台区的平均户均容量为1.1 kVA，户均容量小于2 kVA 的被投诉台区占84.3%，根据户均容量问题待解决迫切程度，可将户均容量按百分制折算，并设置两个阈值1 kVA 和2 kVA，户均容量小于1 kVA 单项问题得分100，户均容量评估得分可表述为：

式中，x为被评估设备户均容量。

值得注意的是，由于受到地区经济发展和电网建设水平影响，部分指标计算出来的结果可能存在较大地域差异性，因此在确定问题阈值时应考虑地区因素。

为得到设备整体的问题-需求关系，需为各项指标赋权。指标权重可采用层次分析法[3-5]计算，把区域按照A、B、C、D 四类划分，邀请不同单位的专家对各级指标打分，基于单个专家打分计算出各项指标权重，其结果以向量形式表现，通过多位专家打分则能够得到指标权重矩阵：

式中所表述的为第j类地区（j=1，2，3，4，分别对应A、B、C、D四类地区），n为问题数，m为参与打分的专家数，每个专家对所有问题打分的结果为一个列向量。运用代数平均法对上式按列平均，求得平均值ai：

对ai（i=1，2，…，n）归一化处理，得到第i项指标的权重系数wi：

基于群体决策确定指标主观权重，再选取配电网项目资料样本，挖掘实际项目立项与各项影响因素的关系，对结果进行修正，得到最终的指标权重集。

为便于实际工程应用，应考虑到除了根据文中计算得到设备立项迫切度较高时，还存在另一种情况需要立项，即设备单项问题已经十分严重，若任其发展很可能导致停电或是设备损坏，因此文中针对部分问题设置了直接立项条件，如表2所示。

表2 配电网问题直接立项条件

3 实例分析

抽选20 个2018 年计划项目，以2017 年作为基准年，2019 年作为成效评价年，构建设备问题-需求模型，对项目需求迫切度排序，以此评价立项前项目必要性和投运后项目成效。

按照文中提出的问题归集和评分方法计算，通过在智能化供电服务指挥系统和PMS2.0系统收集历史问题，对当年设备立项需求迫切度评分，结果如表3所示。

表3 20个工程评分结果

从表3 中16 个台区工程的两次评分结果可以看出，台区 1、台区 2、台区 5、台区 7、台区 9、台区 16 在2017 年评分较低，其中台区1、台区2 户均容量低于0.8 kVA，达到直接立项条件，其他台区2017 年仅发生重载或无问题，立项必要性较低，不建议立项。此外，2019 年至今有6 个台区仍然出现同类问题，表明工程未按期完成或实施成效较差。

对于4 条10 kV 配电线路，由于当年线路工程不仅是解决线路本身问题，而且存在解决台区问题的情况，即只包含线路一段支线的改造，因此对于立项必要性和实施成效难以仅采用线路问题评价，但通过两次评分结果仍可以看出线路工程对问题解决得不够彻底，项目前期工作考虑不够完备。

评价结果表明，文中提出的方法可用于实际项目立项前期分析和项目后评价工作中，能够在合理范围内对项目需求迫切度量化评价，以提升投资决策的科学性和合理性。

4 结语

文中提出了一种配电网设备立项需求迫切度量化评价方法。首先对配网问题梳理分类，将问题归集于10 kV 线路和台区两类设备，并分成运行、网架、发展三大类建立问题库，从立项源头规范问题管理。对问题库中各类问题的运维因子和立项因子初步分离后，进一步分析立项因子，量化问题的严重程度，通过对一台设备下所有问题立项因子的量化归一计算，构建设备问题-需求数学模型，对设备立项迫切度量化评价，排序优选出迫切度更高的设备，从而实现数据驱动的辅助立项决策。本方法适用于项目前期工作，可用于辅助决策人员为项目需求排序，合理安排投资，实现更高效的项目管理工作。