基于供电服务指挥系统的供电可靠性过程管控技术研究

刘玉文，郑敏，候旭亮，孙宏涛，李万昌

（国网青海省电力公司海东供电公司，青海海东 810600）

供电可靠性反映了供电的持续能力，目前已成为国家经济是否发达的衡量指标[1-4]。英国、加拿大、日本、法国等国的配电系统可靠性研究与应用较早，但由于不同地区的配电系统、实施设备、运行方式、电力用户需求等多方面差异化较大，对供电可靠性的管控范围、策略、指标并未形成统一的标准[5-7]。

文中结合海东地区经济社会与电网发展实际情况，全面加强配电网停电精益化管理，有效降低了配电网停电对终端用户的影响，努力为客户提供安全、可靠、稳定、优质的供电服务。建设配网状态负面清单管理、配网可靠性问题策略模型、配网供电可靠性管理三大模块，提升了内部数据挖掘应用价值。

1 系统设计

1.1 总体架构

按照供电服务指挥系统的总体架构方式，该系统的总体架构如图1 所示。其包括智能感知层、数据融合层、智能决策层[8]。

图1 系统总体架构图

智能感知层通过消息推送、数据总线、数据抽取等方式接入全业务数据中心。数据融合层是相关系统数据进入全业务数据中心后，进行统一的数据清洗及数据集成，为系统提供数据支撑。智能决策层主要实现配网状态负面清单管理、配网可靠性问题策略模型、配网供电可靠性管理。

1.2 功能架构

系统的主要功能[9-10]如图2 所示。

图2 系统功能架构图

1.3 数据架构

根据业务应用与数据特点，在大数据平台内采用多种存储方式结合的策略支撑业务应用的数据存储及分析[11]。关系数据库包含存储组织机构、电力设备、电网拓扑、设备参数信息、电网运行信息等数据量变化较小的结构化数据。列式数据库包含量测类、状态类、雷电、山火等与时间序列相关的数据，采用时间戳与对象ID 作为键值在列式数据库中存储；列式数据库具有数据存储量大、数据检索效率高的特点。系统的文档、视频、音频等信息存储在大数据平台提供的分布式存储文件系统中。

2 供电可靠性评价指标体系

常见的供电可靠性指标包括系统平均停电频率（SAIFI）、系统平均停电持续时间（SAIDI）、电力用户平均停电频率（CAIFI）、电力用户平均停电持续时间（CAIDI）、平均供电可用率（ASAI）、平均供电不可用率（ASUI）[12-16]。

1）SAIFI

系统平均停电频率表示电力用户在一年时间内的平均停电次数，单位为次（/用户·年），公式如下：

其中，R表示系统中所有的负荷点，λ表示停运率，N表示系统中电力用户数。

2）SAIDI

系统平均停电持续时间表示电力用户一年时间内的平均停电持续时间，单位为h（/用户·年），表达式如下：

其中，U表示系统中负荷点一年时间内的平均停运时间，单位为h/年。

3）CAIFI

电力用户平均停电频率表示一年时间内每个电力用户的平均停电次数，单位为次（/停电电力用户·年），如式（3）所示。

其中，M代表停电电力用户数。

4）CAIDI

电力用户平均停电持续时间指一年时间内每一个电力用户每次停电的平均持续时间，单位为h（/停电电力用户·年），公式如下：

5）ASAI

平均供电可用率表示一年时间内电力用户供电时间与电力用户总要求供电时间的占比，表达式如下：

6）ASUI

平均供电不可用率是指一年时间内电力用户停电时间与电力用户总要求供电时间的占比，公式如下：

3 供电可靠性管控技术

为提升供电系统可靠性、优化评价指标，文中通过建立配网状态负面清单库，形成负面清单销号工单闭环管理，从而构建配网可靠性问题策略模型，实现供电可靠性过程管控。

3.1 配网状态负面清单库管理

通过对配电线路、配变运行数据进行采集、计算，结合配电网设备及拓扑结构，分析线路与配变的运行状态。重点对线路故障、配变停运、线路重过载、配变重过载、低电压、三相不平衡等进行分析。当发生以上事件时，自动生成一个负面清单。

建立负面清单销号管理流程，如图3 所示，从工单生成、派发、退回、回复、审核、评价、督办形成负面清单销号工单闭环管理。

图3 负面清单销号管理流程

3.2 配网供电可靠性管理

配网供电可靠性管理分为：

1）基础数据管理

通过数据接口程序，从PMS 系统、营销管理系统、用电管理系统、调度自动化系统、配电自动化系统、OMS 系统、配网工程系统获取基础台账、运行数据、业务数据三类信息。基于这些基础数据（如图4所示），建立停电信息池管理、基础台账管理、数据维护及检验、数据异常整改工单等功能模块。

图4 基础数据

2）可靠性指标管控

针对该单位的计划目标，进行年度与月度的分解。按时间等维度纵向分析用户平均停电时间、停电户数、停电时户数等关键指标，进行可靠性管理成效分析。

基于下月停电计划，实现下月计划停电时户数目标值预算，生成下月计划停电时户数可使用量。将计算结果发送到可靠性管控预警模块，实现停电计划的“先算后报、先算后停”。统计每月时户数的目标值、实际值、差异值与偏差率，以及当年累计值与可用值并进行环比、同比分析。同时，实现可靠性管理成效对比分析。通过对中、低压用户供电可靠性数据进行计算，实现对停电总时长、总时户数、户均停电次数、户均停电时长、供电可靠率等指标的统计分析。

3）可靠性过程管控

对停电计划执行过程中出现的负荷可转移但未转移情况、能带电作业但未带电作业情况、停电时间超过计划时间情况、两个月内重复停电多次情况、同一设备24 h 内停电两次情况、同一设备不同原因停电未合并情况进行监控，并支持对已执行完毕的停电计划进行班组工作成效评价，从而实现可靠性指标控制的全过程管控。

4 系统应用与分析

文中选取海东地区8 个10 kV 配网线路作为试点载体，分别记作X1～X8，梳理其2018 年、2019 年线路（配变）重过载、频繁停电、三相不平衡、网架结构、供电能力、故障率等问题。以配网“负面清单”为问题导向，按照一线一策、一台区一方案原则建立配网状态负面清单库，实现配网状态负面清单数据汇集、验证、核查、整改及质量评价，如图5 所示。

图5 负面清单库

基于负面清单管控式构建配网可靠性问题策略模型，并对基础数据、过程进行管控，通过可靠性指标反馈供电可靠性。2018 年、2019 年各可靠性指标情况如表1 和表2 所示。

表1 2018年X1～X8可靠性指标情况

表2 2019年X1～X8可靠性指标情况

2018 年和2019 年，电力用户侧用电可靠性基本低于供电系统供电可靠性，电力用户平均每年停电次数及持续时间均大于供电系统侧。各配网供电可 靠性水平从高到低依次为X2、X1、X3、X7、X6、X8、X4、X5。从 时间维度对比，2018 年X1～X8配 网线路的平均供电可用率为99.715%，2019 年X1～X8配网线路的平均供电可用率为99.727%，平均提高了0.012%。

5 结束语

该文基于配网状态负面清单库管理，构建了配网可靠性问题策略模型，并研究供电可靠性过程管控技术。通过海东地区8 个10 kV 配网线路作为试点载体，对2018 年、2019 年可靠性指标情况进行同期比较，系统平均停电频率、系统平均停电持续时间、电力用户平均停电频率、电力用户平均停电持续时间均有所下降，供电可靠性提高了0.012%。下一步将扩大研究范围，进一步梳理负面清单库，完善负面清单销号管理流程，提升配网可靠性问题策略模型的全覆盖性，实现配网可靠性过程全面管控。