考虑用户侧差异化需求的多渠道停电损失函数估算方法

杨丽萍， 赵昱翰， 林镇锋

(1.贵州电网有限责任公司遵义供电局, 贵州,遵义 563000；2.南方电网深圳数字电网研究院有限公司, 广东,深圳 518000)

0 引言

电力系统自动化宕机的综合因素众多，电力设备故障或者人为操作都会导致宕机的情况出现[1]。出现预安排停电、进行设备检修或者线路维护也会使得电力系统运行停滞[2]。这些因素造成的电力系统停滞对社会生产生活影响严重，分析停电影响的相关因素发现，故障停电与预安排停电造成的停电损失是不同的[3]。

目前相关领域大量学者对其进行了研究。文献[4]提出基于深度学习的配变停电电量损失预测方法，利用皮尔逊相关系数算法，建立配变停电电量损失预测模型分析预测负荷曲线，实现损失电量预测。该方法能够有效优化台区用电行为停电。文献[5]提出基于多源数据融合的配网故障停电损失评估方法，采集用电多源数据，统计配网故障信息，考虑双电源用户内部转供影响，实现故障停电损失评估。该方法能够准确评估故障停电损失。但上述方法的停电损失类别划分标准混乱，导致停电损失函数估算功能点负荷率较高。

针对上述问题，提出考虑用户侧差异化需求的多渠道停电损失函数估算方法。建立停电损失指标，根据电力系统的指标分析停电损失，在评价损失的同时估算停电损失，依据多渠道停电损失指标，划分停电损失类别，设计停电损失函数，应用多渠道停电损失函数对停电损失估算总和进行计算，实现多渠道停电损失函数估算。

1 考虑用户侧差异化需求的多渠道停电损失函数估算

1.1 确定多渠道停电损失指标

首先研究系统可靠性充裕度，根据电力系统停电损失的可靠性指标优劣分析结果，在可靠性充裕度评估基础上，评价多渠道停电损失指标。判断依据是电力供应断流时的负荷能力，根据这两个指标进行时效指标与缺电受损严重程度的划分[6-7]。对比二者在电力系统中的负荷比率，计算公式如下：

(1)

通过系统事故的概率指标测定，式中，Prob为多渠道负荷能力系数，Fi为可靠性充裕度在电力系统中的值。单位时间内系统用户平均停电次数的计算公式如下：

(2)

式中，frob为泛点负荷系数。通过规定指定时间，对每户平均停电的持续时间段进行计算，公式如下：

D=(8 760×LOLP)/FLOL

(3)

当电力系统发生事故，在期望值域范围内对未被供电的负荷大小进行计算，公式如下：

(4)

通过规定研究时间单位，分析系统随机故障的测定结果，对电量期望值进行计算，得到停电造成的负荷损失，公式如下：

(5)

式中，preq(Si)和freq(Si)分别表示失效事件Si发生的概率和频率，D(Si)为失效事件Si的持续时间,L(Si)为失效事件Si发生时的负荷削减量。根据系统事故时失去的负荷的大小对多渠道停电损失指标进行设定。

假设λi为平均故障率，ri为平均停电持续次数，Ni为平均负荷断电后恢复时间节点，Ui为年平均停电时间段，也叫作年无效负荷点容纳度。因此，得到平均停电频率的指标计算公式：

(6)

通过平均值管理方式的采纳，对供电线路最大值指标的衡量标准进行判断，检测负荷供电范围，能够得到用户的增长频率和下降频率，平衡供电可靠性与用户增长率的关系，以用户为基础，设置基本指标，依据可以度量的指标进行停电损失的表达。通过分析多渠道停电损失指标，进行停电损失类别的划分。

1.2 划分停电损失类别

对复杂的用户的停电损失分类进行函数模型的建立，如图1所示。

图1 停电损失分类函数模型

利用母线IEAR找出近似损失函数类别划分的函数类型。计算小用电用户的分类习惯，并判断综合断电损失函数与分类习惯的契合程度，对用户类别进行细化划分。通过断电损失调查表对工业类用户划分精准度进行计算，如图2所示。

图2 断电损失函数判断类型损失结果

综合分析各条生产线此类损失的总损失集合与断电损失函数，其中，用电损失的计量单位是元/kWh或元/kW。

1.3 设计停电损失函数

对停电损失类别进行分析，通过数据去噪完成停电损失类别的划分，据此得到停电损失函数数据的采集公式为

yt+1=axt+(1-a)yt

(7)

式中，xt表示在时间t内，设备实时监测参数大小，yt表示在时间t内，设备实时监测参照数据，a表示停电损失系数，取值的范围为0≤a≤1。根据模糊匹配技术在数据中的单源特性，清洗多源数据与停电损失特征的关联性，如图3所示。

图3 清洗多源数据与停电损失特征的关联性

通过各类用户的结构调整，得到公式如下：

(8)

式中，υi表示为用户停电损失初始数据，Ex和Lx分别表示第x个用户的年耗电量和年峰荷值，CE,x(υi)和CL,x(υi)分别表示用户停电损失函数的耗电量和峰荷值。设计得到多渠道停电损失函数，利用该函数对停电损失估算总和进行计算。

1.4 计算多渠道停电损失估算总和

根据多渠道IEEE RS母线停电损失转移模型，如图4所示。

图4 多渠道IEEE RS母线停电损失转移模型

通过多渠道IEEE RS母线停电损失转移模型，对不同类型的模型进行停电损失采集转移处理，通过正常运行的馈线负荷处理，在各类用户的SCDF值域中匹配可靠性指标，同时在母线模型中转移停电损失结果，从而得到多渠道停电损失估算总和的计算。至此，完成对基于用户侧差异化需求的多渠道停电损失函数估算方法设计。

2 实验分析

为了验证考虑用户侧差异化需求的多渠道停电损失函数所提方法的有效性，通过比较所提方法与文献[4]方法、文献[5]方法的损失函数估算功能点负荷率，对所提方法的优势点进行阐述。

2.1 实验准备

应用输电测试系统IEEE-RTS96，对所提方法予以验证。设置96台发电机和73条母线，针对划分用户停电损失类型进行损失计算，整理工业、公共及商业、居民住宅等3类用户停电损失所需基础统计数据，如表1所示。

分析表1中数据可知，在获得了电网公司的基础数据后，计算出用电量比例和平均电价，同时计算出单位停电成本的最大值。调查统计用户获取停电的敏感时间段，并根据停电持续时间的变化，对单位电量停电成本进行计算，公式为

表1 停电损失所需基础统计数据

p1(t)=16.36(1-e-t/1.76)

(9)

由此可以得到，在t=3r=5.28 h之前，停电持续时间延长会增加单位电量停电的成本；t=3r=5.28 h之后，随着停电持续时间变化的单位停电成本基本保持平稳，如图5所示。

根据停电持续时间内停电成本的变化，选取10组特征点数据，进行损失函数估算功能点负荷率的计算。

2.2 对比损失函数估算功能点负荷率

计算所提方法与文献[4]方法、文献[5]方法的损失函数估算功能点负荷率，如表2所示。

通过表2中的数据可知，在进行损失函数估算功能点负荷率计算时，文献[4]方法的损失函数估算功能点负荷率在8.33%～8.98%，文献[5]方法的损失函数估算功能点负荷率在8.0%1～8.91%,而所提方法的损失函数估算功能点负荷率在5.65%～7.75%。由此可知，所提方法的损失函数估算功能点负荷率最低，更具有实用价值。

表2 不同方法的损失函数估算功能点负荷率 %

3 总结

对用户侧差异化需求的多渠道停电损失函数估算方法研究，使得损失函数估算功能点负荷率降低，提高了停电损失函数估算的效率。在未来，应当继续关注电网规划设计的合理性，同时针对电路寿命周期管理进行研究，通过选取合适的参考指标进行故障处理，使得停电损失计算结果更贴合实际损失。