池麗鈞，許伯強(qiáng)，花新樂(lè)，曹新宇，侯新葉

(1.華北電力大學(xué)，河北 保定 071003；2.河北省電力公司，石家莊 050021)

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中規(guī)模最大、分布最廣、最具多樣性的一個(gè)子系統(tǒng)，遍布于人們生產(chǎn)和生活的每一個(gè)角落，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響著用戶(hù)的用電質(zhì)量和供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行水平和供電能力進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估可以幫助電力企業(yè)找出配電網(wǎng)當(dāng)前所處狀態(tài)，找出與目標(biāo)的差距和需要努力的方向，及時(shí)采取改進(jìn)措施，使電網(wǎng)建設(shè)沿著正確的方向繼續(xù)前進(jìn)[1]。國(guó)內(nèi)外對(duì)配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面已經(jīng)做了大量的研究，但對(duì)其運(yùn)行水平和供電能力的研究相對(duì)較少。同時(shí)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，社會(huì)各個(gè)行業(yè)及人民的日常生活對(duì)城市配電網(wǎng)運(yùn)行水平和供電能力的要求越來(lái)越高。因此，丞需構(gòu)建一套全面有效的配電網(wǎng)運(yùn)行水平和供電能力評(píng)估體系。以下分析配電網(wǎng)運(yùn)行水平、供電能力的評(píng)估體系和評(píng)估案例。

1 配電網(wǎng)運(yùn)行水平和供電能力評(píng)估體系介紹

目前，在城市配電網(wǎng)供電能力和運(yùn)行水平評(píng)估方面的深入研究還較少，通常的做法是計(jì)算一些單獨(dú)的技術(shù)指標(biāo)，如線(xiàn)損率、電壓合格率、線(xiàn)路平均負(fù)載率等來(lái)評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)性能。但每一個(gè)指標(biāo)僅能反映配電網(wǎng)某方面的性能，目前還缺乏一種全面反映配電網(wǎng)供電能力和運(yùn)行水平的綜合指標(biāo)[2]。該評(píng)估體系包括28項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)，并根據(jù)各個(gè)評(píng)估指標(biāo)對(duì)配電網(wǎng)影響的不同確定了其權(quán)重。配電網(wǎng)運(yùn)行水平和供電能力評(píng)估體系由運(yùn)行水平和供電能力兩方面組成。運(yùn)行水平分為綜合指標(biāo)、裝備水平、設(shè)備運(yùn)行狀況三部分內(nèi)容，包括供電可靠率、架空線(xiàn)路故障停電率、配電變壓器故障停電率等20項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)。

供電能力分為負(fù)載能力和轉(zhuǎn)供能力兩部分內(nèi)容，包括容載比、配電變壓器重載比例、線(xiàn)路滿(mǎn)足N-1比例等8項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)。供電能力和運(yùn)行水平評(píng)估結(jié)果分為3類(lèi)：強(qiáng)、較強(qiáng)和一般3級(jí)。得分率90%及以上的評(píng)估結(jié)果為強(qiáng)；得分率70%～90%的評(píng)估結(jié)果為較強(qiáng)；得分率70%以下的評(píng)估結(jié)果為一般。該評(píng)估體系指標(biāo)設(shè)置較為復(fù)雜，以下只介紹對(duì)其運(yùn)行水平和供電能力影響較大的指標(biāo)。

1.1 運(yùn)行水平評(píng)估指標(biāo)

a. 架空線(xiàn)路故障停電率，次/(100 km·a)：全年內(nèi)每100 km架空線(xiàn)路故障停電次數(shù)。

b. 電纜線(xiàn)路故障停電率，次/(100 km·a)：全年內(nèi)每100 km電纜線(xiàn)路故障停電次數(shù)[3]。

c. 配電變壓器故障停電率，次/(100臺(tái)·a)：全年內(nèi)每100臺(tái)配電變壓器故障停電次數(shù)。配電變壓器包括柱上變壓器、箱式變壓器和配電室變壓器[4]。

d. 開(kāi)關(guān)設(shè)備故障停電率，次/(100臺(tái)·a)：全年內(nèi)每100臺(tái)開(kāi)關(guān)設(shè)備故障停電次數(shù)。開(kāi)關(guān)包括柱上變壓器、箱式變壓器、配電室、開(kāi)閉所、環(huán)網(wǎng)柜的斷路器和負(fù)荷開(kāi)關(guān)。

1.2 供電能力評(píng)估指標(biāo)及權(quán)重

1.2.1 評(píng)估指標(biāo)

a. 配電變壓器重載比例(%)：重載配電變壓器臺(tái)數(shù)/配電變壓器總臺(tái)數(shù)。重載配電變壓器指配電變壓器年最大負(fù)載率達(dá)到或超過(guò)80%,且持續(xù)2 h以上。

b. 線(xiàn)路重載比例(%)：重載線(xiàn)路條數(shù)/線(xiàn)路總條數(shù)。重載線(xiàn)路指配電線(xiàn)路年最大負(fù)載率達(dá)到或超過(guò)70%且持續(xù)1 h以上。

c. 線(xiàn)路滿(mǎn)足N-1比例(%)：線(xiàn)路滿(mǎn)足N-1安全準(zhǔn)則的條數(shù)比上線(xiàn)路總條數(shù)。根據(jù)電網(wǎng)穩(wěn)定導(dǎo)則規(guī)定線(xiàn)路滿(mǎn)足N-1是指正常運(yùn)行方式下電力系統(tǒng)中該線(xiàn)路無(wú)故或因故斷開(kāi)后，電力系統(tǒng)應(yīng)能保持穩(wěn)定運(yùn)行和正常供電，其他元件不過(guò)負(fù)荷，電壓和頻率均在允許范圍[5]。

1.2.2 評(píng)估指標(biāo)權(quán)重

由于各個(gè)指標(biāo)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行水平和供電能力的影響不同，在查閱相關(guān)資料考慮各種不同因素后，組織了熟悉配電網(wǎng)建設(shè)改造理論和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)實(shí)際特點(diǎn)的多名專(zhuān)家，采取百分制對(duì)備選的指標(biāo)進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，然后對(duì)每個(gè)專(zhuān)家的打分進(jìn)行加權(quán)平均，最終確定本評(píng)估體系所包含的28項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)，并根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)得分高低賦予其不同的權(quán)重[1]。評(píng)估指標(biāo)總體可分為3層，各項(xiàng)評(píng)估內(nèi)容的權(quán)重見(jiàn)表1。

運(yùn)行水平滿(mǎn)分100分，其中綜合指標(biāo)20分，裝備水平30分，設(shè)備運(yùn)行狀況50分。設(shè)備運(yùn)行狀況所占分?jǐn)?shù)比重最大，而其中架空線(xiàn)路故障停電率、電纜線(xiàn)路故障停電率、配電變壓器故障停電率、開(kāi)關(guān)故障停電率的權(quán)重值最高均為0.08，可見(jiàn)這幾項(xiàng)指標(biāo)是影響配網(wǎng)運(yùn)行水平的關(guān)鍵指標(biāo)。供電能力滿(mǎn)分100分，其中負(fù)載能力60分，轉(zhuǎn)供能力40分。而負(fù)載能力中線(xiàn)路重載比例、配電變壓器重載比例權(quán)重值最高為0.15，轉(zhuǎn)供能力中線(xiàn)路滿(mǎn)足N-1比例權(quán)重值最高為0.2，由此可知線(xiàn)路重載比例、配電變壓器重載比例以及線(xiàn)路滿(mǎn)足N-1比例是供電能力評(píng)估中的關(guān)鍵指標(biāo)。

2 配電網(wǎng)運(yùn)行水平及供電能力評(píng)估案例分析

運(yùn)用此評(píng)估體系對(duì)某城市配電網(wǎng)運(yùn)行水平進(jìn)行了評(píng)估，該城市配電網(wǎng)運(yùn)行水平總體得分44.87分，處于一般水平級(jí)。由于上述評(píng)估體系指標(biāo)繁雜，為了更加清晰地論述，以下只分析對(duì)運(yùn)行水平影響較大的架空線(xiàn)路、電纜線(xiàn)路、配電變壓器故障停電率3項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。

2.1 配電網(wǎng)運(yùn)行水平評(píng)估案例

2.1.1 架空線(xiàn)路故障停電率

配電網(wǎng)架空線(xiàn)路故障停電率反映架空線(xiàn)路故障情況，見(jiàn)公式(1)。

(1)

表1 評(píng)估指標(biāo)權(quán)重表

第1層分值第2層分值第3層評(píng)估指標(biāo)權(quán)重運(yùn)行水平100分綜合指標(biāo)20分裝備水平30分設(shè)備運(yùn)行狀況50分1.供電可靠率RS3/% 0.052.D類(lèi)電壓合格率/% 0.053.綜合線(xiàn)損率/%0.054.重復(fù)計(jì)劃停電用戶(hù)比例/% 0.055.運(yùn)行超30年線(xiàn)路故障停電率/次·(100 km·a)-10.056.運(yùn)行超20年配電變壓器故障停電率/次·(100 km·a)-10.057.運(yùn)行超20年開(kāi)關(guān)故障停電率/次·(100 km·a)-10.058.線(xiàn)路絕緣化率/% 0.059.高損耗配電變壓器比例/% 0.0310.開(kāi)關(guān)無(wú)油化率/% 0.0311.配電變壓器信息采集率/%0.0212.配電自動(dòng)化終端覆蓋率/% 0.0213.架空線(xiàn)路故障停電率/次·(100 km·a)-10.0814.電纜線(xiàn)路故障停電率/次·(100 km·a)-10.0815.配電變壓器故障停電率/次·(100臺(tái)·a)-10.0816.開(kāi)關(guān)設(shè)備故障停電率/次·(100臺(tái)·a)-10.0817.外力破壞造成故障停電比例/%0.0518.線(xiàn)路輕載比例/% 0.0519.配電變壓器輕載比例/% 0.0520.理論線(xiàn)損偏高線(xiàn)路比例/% 0.03供電能力100分負(fù)載能力60分轉(zhuǎn)供能力40分1.容載比0.12.線(xiàn)路重載比例/%0.153.配電變壓器重載比例/%0.154.投運(yùn)3年內(nèi)配電變壓器重載比例/%0.15.投運(yùn)5年內(nèi)線(xiàn)路重載比例/%0.16.線(xiàn)路滿(mǎn)足N-1比例/%0.27.線(xiàn)路聯(lián)絡(luò)率/%0.18.不同變電站聯(lián)絡(luò)線(xiàn)路比例/%0.1

架空線(xiàn)路故障路停電率為10.57次/(100 km·a)。針對(duì)架空線(xiàn)路故障停電率較高的情況，需要加強(qiáng)巡視、進(jìn)行消缺管理，充分利用改造、大修、用戶(hù)工程等停電時(shí)間，做好消缺和伐樹(shù)工作；還要進(jìn)一步加強(qiáng)防外力破壞工作，減少外力破壞造成的架空線(xiàn)路故障停電；積極爭(zhēng)取項(xiàng)目資金，進(jìn)行架空線(xiàn)路入地改造。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止到2011年9月底，該地區(qū)有架空線(xiàn)路542.228 km，2011年1-9月發(fā)生故障停電43次。導(dǎo)致停電的主要故障設(shè)備分析見(jiàn)圖1。

由圖1可知導(dǎo)線(xiàn)是造成停電的主要設(shè)備，導(dǎo)線(xiàn)故障發(fā)生的原因有：大風(fēng)、大雨、大雪等惡劣天氣造成導(dǎo)線(xiàn)斷線(xiàn)、短路；異物短路、斷線(xiàn)；線(xiàn)路虛接；車(chē)輛掛線(xiàn)；產(chǎn)品質(zhì)量。分析認(rèn)為造成架空線(xiàn)路故障停電的主要原因?yàn)榇箫L(fēng)、大雨、大雪等惡劣天氣和設(shè)備老化。造成大風(fēng)、大雨、大雪惡劣天氣故障停電有設(shè)備和管理兩方面的原因。一方面，裸導(dǎo)線(xiàn)以及熔斷器、隔離開(kāi)關(guān)等的裸露部分，在大風(fēng)、大雨、大雪惡劣天氣的情況下，很可能就會(huì)引起短路、接地，從而發(fā)生故障停電；另一方面，由于管理的問(wèn)題，如線(xiàn)下樹(shù)木沒(méi)及時(shí)清除，鳥(niǎo)窩等缺陷沒(méi)及時(shí)消除，在大風(fēng)、大雨、大雪惡劣天氣的情況下，也會(huì)引起故障停電。

圖1 故障設(shè)備分析

2.1.2 電纜線(xiàn)路故障停電率

本指標(biāo)反映電纜線(xiàn)路故障情況，見(jiàn)公式(2)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止到2011年9月底，該地區(qū)有配電電纜線(xiàn)路503.65 km，2011年1-9月發(fā)生故障停電7次。按故障停電設(shè)備分類(lèi)：電纜本體6次，電纜終端頭1次。按故障停電原因分類(lèi)：挖斷電纜5次，設(shè)備老化1次，雷擊1次?？梢?jiàn)，挖斷電纜是造成電纜線(xiàn)路故障的主要原因。

(2)

電纜線(xiàn)路故障停電率為1.85次/(100 km·a)，故障停電率低，其運(yùn)行能力處于較高水平。應(yīng)該注意的問(wèn)題主要是應(yīng)加強(qiáng)施工管理，減少施工挖斷電纜的次數(shù)。

2.1.3 配電變壓器故障停電率

該指標(biāo)反映配電變壓器故障情況，指標(biāo)數(shù)值計(jì)算見(jiàn)公式(3)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2011年9月底該地區(qū)有2 292臺(tái)配電變壓器，2011年1-9月發(fā)生故障58次。按故障停電設(shè)備分類(lèi)：高壓熔斷器25次，低壓熔斷器21次，變壓器本體10次，高壓引線(xiàn)2次。按故障停電原因分類(lèi)：過(guò)負(fù)荷27次，產(chǎn)品質(zhì)量18次，設(shè)備老化12次，大風(fēng)大雨大雪1次。因此造成配電變壓器故障停電的主要原因是過(guò)負(fù)荷。

(3)

配電變壓器故障停電率為3.37次/(100 km·a)，數(shù)值較高。針對(duì)配電變壓器故障停電率高的情況，要合理安排配電變壓器負(fù)荷，加強(qiáng)設(shè)備巡視管理，及時(shí)消除缺陷，減少配電變壓器故障。

2.2 配電網(wǎng)供電能力評(píng)估案例

運(yùn)用上述評(píng)估體系對(duì)該城市配電網(wǎng)供電能力進(jìn)行了評(píng)估。供電能力總體得分80.44分，處于“較強(qiáng)”水平級(jí)。下面分析了對(duì)其影響較大的線(xiàn)路滿(mǎn)足N-1比例、線(xiàn)路重載比例、配電變壓器重載比例3項(xiàng)指標(biāo)。

2.2.1 線(xiàn)路滿(mǎn)足N-1比例

本指標(biāo)是評(píng)價(jià)配電線(xiàn)路在單一故障條件下的供電安全性，重點(diǎn)考察線(xiàn)路的轉(zhuǎn)供能力，見(jiàn)公式(4)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2011年9月底該地區(qū)233條配電線(xiàn)路中有168條滿(mǎn)足N-1安全準(zhǔn)則，65條線(xiàn)路不滿(mǎn)足N-1安全準(zhǔn)則。

(4)

線(xiàn)路滿(mǎn)足N-1比例為72.10%，指標(biāo)數(shù)值較高。線(xiàn)路轉(zhuǎn)供電能力處于較強(qiáng)水平。

2.2.2 線(xiàn)路重載比例

該指標(biāo)重點(diǎn)考察配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)水平，指標(biāo)數(shù)值計(jì)算見(jiàn)公式(5)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2011年1-9月評(píng)估區(qū)域內(nèi)的233條配電線(xiàn)路中重載7條。

(5)

線(xiàn)路重載比例為3.00%，指標(biāo)數(shù)值低。線(xiàn)路電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)水平高，供電能力屬于強(qiáng)水平級(jí)。

2.2.3 配電變壓器重載比例

該指標(biāo)重點(diǎn)考察配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)水平，見(jiàn)公式(6)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2011年1-9月評(píng)估區(qū)域內(nèi)有2 292臺(tái)配電變壓器重載225臺(tái)，造成配電變壓器重載的主要原因：隨著生活水平的提高，老城區(qū)居民電表普遍更換為40 A或更高，居民用電負(fù)荷激增；路邊店鋪的大量出現(xiàn)，導(dǎo)致用電負(fù)荷增大；老城區(qū)地理位置所限，無(wú)法進(jìn)行分變臺(tái)工作。

(6)

配電變壓器重載比例為9.82%指標(biāo)數(shù)值較低，配電變壓器電網(wǎng)規(guī)劃水平較高，但為了更好的提高其供電水平應(yīng)考慮老舊城區(qū)、用電負(fù)荷較大地區(qū)的分變臺(tái)工作。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)該評(píng)估體系對(duì)某城市配電網(wǎng)

進(jìn)行供電能力和運(yùn)行水平的評(píng)估，找出了該城市配電網(wǎng)存在的主要問(wèn)題，從運(yùn)行水平各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的分析來(lái)看，影響運(yùn)行水平的主要因素有架空線(xiàn)路故障停電率較高，配電變壓器故障停電率較高兩方面。為解決這兩方面的問(wèn)題應(yīng)該加強(qiáng)線(xiàn)路設(shè)備巡視，落實(shí)管理責(zé)任，盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，并進(jìn)行消除，減少故障停電的發(fā)生；科學(xué)論證的前提下，完善配電網(wǎng)網(wǎng)架，以減小過(guò)負(fù)荷配電變壓器的供電范圍，在必要的情況下可以增加配電變壓器臺(tái)數(shù)；積極爭(zhēng)取項(xiàng)目資金，進(jìn)行架空線(xiàn)路入地改造。從供電能力各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的分析來(lái)看，該地區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃水平較高，供電能力和轉(zhuǎn)供能力較強(qiáng)；但應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)老舊城區(qū)、用電負(fù)荷較大地區(qū)的分變臺(tái)工作。建議用此評(píng)估體系對(duì)城市配電網(wǎng)進(jìn)行定期評(píng)估，以發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，指導(dǎo)電網(wǎng)建設(shè)。

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