呂連潔

(云南電網 昆明供電局，云南昆明650000)

面向調度的配網故障快速復電效率提升分析

呂連潔

(云南電網 昆明供電局，云南昆明650000)

針對10 kV配網故障復電效率低的問題，借鑒精益化管理思想，從配網調度處理故障的角度出發(fā)，分析了影響配網調度故障處理工作效率的主要因素，并得出不同接線模式的面向調度的故障處理時間模型?；谠撃Ｐ?，分析了具有配網接線圖查找功能和智能開票功能的智能防誤操作系統(tǒng)在昆明電網故障處理中的應用成效。實踐證明該模型能夠有效度量配網故障快速復電效率提升情況，也證明該防誤操作系統(tǒng)能夠減少故障處理時間，局部提升配網故障快速復電效率。

配網故障；快速復電；接線模式；防誤操作系統(tǒng)；效率

0 引言

配電網作為面向客戶的終端電網，是電網與電力用戶連接的重要環(huán)節(jié)[1]，隨著高新技術企業(yè)和新興產業(yè)的不斷增多，電力用戶對配網可靠性的要求越來越高。據(jù)統(tǒng)計，80%的用戶停電事故是由配電系統(tǒng)故障引起的[2]，配網故障處理速度的快慢，直接影響供電可靠性，進而影響經濟效益，故提升配網故障處理效率尤為重要和迫切[3,4]。

反應配網供電可靠性的用戶平均停電時間等指標和故障處理效率有關[5,6]，配網故障處理涉及多個環(huán)節(jié)、多個專業(yè)、多個單位以及多種因素，任何一個環(huán)節(jié)或因素都可能影響到故障處理的效率，故深入研究故障處理的每一個環(huán)節(jié)，找出影響處理效率的因素和原因，從技術和管理上采取相應的措施，縮短每一個環(huán)節(jié)的故障處理時間，對于實現(xiàn)配網故障快速復電和提高供電可靠性有重要的意義[3,4]。

配網調度是配電網故障處理的指揮中心，在故障處理過程中起著至關重要的作用。隨著配網調度管轄設備日益增多，且配電網網架結構復雜、變化快、接線形式繁雜、設備量巨大等特點，使配網調度故障處理工作難度增大，造成了配網故障快速復電效率低的問題。針對此問題，本文借鑒精益化管理思想[7]，從時間維度出發(fā)，分析影響配網調度故障處理效率的主要因素，并得出不同接線模式的面向調度的故障處理時間模型?；谠撃Ｐ停榻B了具有配網接線圖查找功能和智能開票功能的智能防誤操作系統(tǒng)[8～10]，并將該系統(tǒng)應用于昆明電網故障處理中。比較昆明電網應用前后的成效，實踐證明該智能防誤操作系統(tǒng)夠縮短故障處理時間，局部提升故障快速復電效率，具有一定工程應用價值。

1 配網故障處理時間模型

1.1 配網故障處理流程

對于一個10 kV線路故障，其復電的效率取決于故障隔離、故障搶修工作的高效組織及完成。一般而言，故障處理工作主要包括：故障匯報、聯(lián)系通知、搶修人員到位、故障隔離非故障區(qū)域復電、故障查找搶修及故障區(qū)域復電6個環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)對應一個時間Ti，如圖1和表1所示。

圖1 配網故障處理流程

表1 10 kV線路故障處理環(huán)節(jié)及時間分解

根據(jù)故障處理的基本原則，消除或隔離故障根源，盡快恢復停電用戶的供電是重中之重。從圖1可知，優(yōu)化故障處理中每一個環(huán)節(jié)的耗時，直接決定該10 kV線路故障處理的總時間，即決定電力用戶復電的效率。對于非故障區(qū)域，應盡快恢復該區(qū)域供電，以盡量減少停電時戶數(shù)，故優(yōu)化“T1—T4”環(huán)節(jié)的時間，決定了非故障區(qū)域停電時長的情況；對于故障區(qū)域，優(yōu)化縮短“T1—T4”環(huán)節(jié)的時間，可以為后續(xù)的故障搶修工作留出充裕的時間，而故障處理 “T5—T6”環(huán)節(jié)，由于受10 kV線路類型、故障類型、搶修人員技能水平、搶修物資儲備等因素的影響較大，導致該環(huán)節(jié)的處理過程具有較大的不確定性或不可預測性。因此，對于配網調度來說，在實際的10 kV線路故障處理過程中，僅考慮“T1—T4”環(huán)節(jié)的處理情況，將該環(huán)節(jié)的處理過程稱為配網故障快速復電過程，即隔離故障、恢復非故障區(qū)域供電的過程。

1.2 面向調度的故障處理時間模型

從技術和管理等多方面出發(fā)，通過優(yōu)化縮短“T1—T4”環(huán)節(jié)各子環(huán)節(jié)的處理時間，可以提升配網故障快速復電的效率。由于故障處理涉及的環(huán)節(jié)較多，本文僅優(yōu)化分析故障處理中的“T2”環(huán)節(jié)時間。

從表1可知，不同的處理環(huán)節(jié)涉及不同的部門，為了便于分析，假設“T2”環(huán)節(jié)涉及的主要部門為配網調度，故僅從配網調度的角度出發(fā)分析“T2”環(huán)節(jié)的時間。

采用精益化管理思想[7]，將“T2”環(huán)節(jié)的時間t分解為調度收集故障信息的時間t1、調度查找故障線路接線圖資料的時間t2、(制定預處置方案)調度寫指令票/指令記錄的時間t3和調度通知搶修人員的時間t4，即得到“T2”環(huán)節(jié)的時間矩陣，如式(1)所示。

(1)

假設t1和t4時間較短，近似忽略不計，可以得到“T2”環(huán)節(jié)面向調度的故障處理時間矩陣模型，如式(2)所示。

(2)

由式(2)可知，影響“T2”環(huán)節(jié)時間的主要因素是查找故障線路接線圖資料消耗的時間和(制定預處置方案)寫指令票/指令記錄消耗的時間，故采取一定的措施優(yōu)化減少t2、t3的時間，就可以縮短時間t，進而提升調度處理故障的效率，以局部實現(xiàn)故障快速復電。

實際工作中，不同接線模式的10 kV線路故障，t2、t3是不一樣的?；谖墨I[11,12]提出的典型架空線路和電纜線路接線模式，考慮到實際可行性，將10 kV線路(含架空線路、電纜線路、混合線路)接線模式分為以下4類：單輻射接線、單環(huán)網(手拉手)接線、多分段兩聯(lián)絡接線、多分段三聯(lián)絡接線，并依次用CM1、CM2、CM3、CM4表示這4種接線模式，可以得到不同接線模式的面向調度故障處理時間矩陣模型，用T表示，如式(3)所示。

(3)

其中，tij(i=1,2,3,4;j=2,3)分別表示4種接線模式調度查找相關圖紙資料的時間、(制定預處置方案)調度寫指令票/指令記錄的時間。

對矩陣T進行簡化，得到“T2”環(huán)節(jié)的時間矩陣T′，如式(4)所示。

(4)

由式(3)和(4)可以分析得到不同接線模式下配網故障快速復電的效率。

實際工作中，單獨分析一條10kV線路故障處理“T2”環(huán)節(jié)的時間是沒有意義的，應該分析一個供電區(qū)域所管轄10 kV線路故障處理 “T2”環(huán)節(jié)的時間之和。

假設某一供電區(qū)域某一時間段內10 kV故障線路不同接線模式所占比例用矩陣P表示，如式(5)所示。

(5)

其中，pi表示4種接線模式的10 kV故障線路所占比例。

由式(4)和式(5)，可以得到某一供電區(qū)域某一時間段內故障的10 kV線路“T2”環(huán)節(jié)的面向調度的故障處理時間，用T∑表示，如式(6)所示。

(6)

其中，N為某一供電區(qū)域某一時間段內10 kV線路的故障次數(shù)。

由式(6)可以知道，采用不同的技術、管理措施，可以得到不同的面向調度故障處理時間，即得到不同技術、管理措施下的快速復電效率提升情況。實際工作中可以從成本效益多個維度出發(fā)，選擇合適的措施來提升配網故障快速復電效率。

依次類推，可以得到10 kV線路故障處理各環(huán)節(jié)的時間模型，通過分析研究不同措施下的故障處理效率，為提高供電可靠性和客戶滿意度選擇合適有效地措施。

2 配網智能防誤操作系統(tǒng)的結構和功能

基于上一節(jié)的分析，為了優(yōu)化縮短“T2”環(huán)節(jié)的時間，從技術層面引入配網智能防誤操作系統(tǒng)，其結構體系如圖2所示。主要包括以下功能模塊：Web圖形管理功能、智能開票與審核功能、智能防誤操作功能、其他功能。

圖2 防誤操作系統(tǒng)結構體系

2.1 Web圖形管理功能

系統(tǒng)可以提供地區(qū)配電網的網架拓撲結構圖，該圖展示了地區(qū)配網的電氣實際連接情況，包括變電站、出線桿塔設備(斷路器、熔斷器、隔離開關等)、架空線路、電纜線路、開關站、配電站(局屬、用戶設備)等一系列設備的集合。

系統(tǒng)可以實現(xiàn)通過顏色區(qū)分供電線段和停電線段，通過顏色區(qū)分線路與線路之間的拓撲結構(包含分界點)。即調度員可通過不同的顏色來區(qū)分線路，進而迅速找到該線路與其它線路的聯(lián)絡情況及相應的分界點。

該系統(tǒng)可以實現(xiàn)全網線路或設備的全局查找和查詢定位。即調度員可以迅速查詢找到某一10 kV線路的拓撲結構及某個設備的位置。

2.2 智能開票與審核功能

在計劃檢修、投產日常工作和故障處理工作中，通過快速查詢找到10 kV線路的拓撲結構及預操作設備，根據(jù)預操作內容，采用智能開票模塊開出需要的指令票或指令記錄，其智能開票操作流程如圖3所示。

圖3 智能開票操作流程

采用防誤操作系統(tǒng)智能開票模塊開指令票或指令記錄的操作步驟為：

(1)明確操作任務，在智能防誤操作系統(tǒng)中找到欲操作的10 kV線路及相關設備。

(2)根據(jù)操作任務核實欲操作設備的狀態(tài)是否滿足要求，若滿足則選擇智能開票模塊開票；若不滿足則將該設備的狀態(tài)復位，再選擇該模塊開票。

(3)采用智能開票模塊開票，通過預審核后發(fā)送到DIMS系統(tǒng)中，并在停電申請單列表中選擇相應的操作內容。

(4)將所開的操作指令票或指令記錄發(fā)送到OMS系統(tǒng)中，并根據(jù)實際的操作任務，核對、修改、再次審核所得到指令票或指令記錄。

2.3 智能防誤操作功能

調度員可以在該系統(tǒng)上進行預演操作，驗證即將發(fā)出的調度指令的正確性。該系統(tǒng)具有基本防誤邏輯閉鎖功能、設備檢修防誤邏輯閉鎖功能、雙電源用戶失電提示功能、合/解環(huán)提示功能、停送電范圍提示等。在預演操作時，系統(tǒng)界面會顯示相關的操作信息，并有提示。若出現(xiàn)誤操作，則彈出提示或告警信息，顯示不能操作或操作可能存在的風險。這樣可以有效防止因疏忽造成的誤調度、誤下令，為調度員的操作增加了一道安全屏障。

2.4 其他功能

該系統(tǒng)還可以根據(jù)相應的處理要求及設備不同狀態(tài)懸掛標示票，便于調度員查詢。該系統(tǒng)具有外接口功能，便于功能擴展，此外，還可采用該系統(tǒng)對調度員進行平常的事故預想、技能等培訓。

3 實例分析

以昆明地區(qū)配電網引入配網智能防誤操作系統(tǒng)為例，分析其提升故障快速復電的效率。

3.1 昆明配網調度現(xiàn)狀

截止2014年12月，昆明電網5個直供區(qū)內共有1 066條10 kV線路(其中797條公用線路、269條用戶專線)，2 209個公用開關站，647個公用配電站及437個公用箱變，10 kV線路可轉供率達到90%?？梢?，昆明配網調度管轄的10 kV線路數(shù)量多、設備數(shù)量龐大，因此調度員工作量也很大。

引入智能防誤操作系統(tǒng)之前，調度工作是以多份紙質單線圖或CAD格式單線圖為依據(jù)，綜合考慮相關線路的拓撲結構等信息進行的。尤其是故障時，調度員需查找相關線路一次接線圖等資料及落實相關設備的狀態(tài)，綜合各方面信息后制定故障預處置方案，資料查詢時間影響調度員的工作質量和效率。處置方案確定后，調度員手工擬定指令票或指令記錄，待正值調度員審核通過后下發(fā)調度指令處置故障，開票的正確性及速度性亦影響調度員的工作質量和效率。因此，通過分析優(yōu)化故障處理中涉及調度的“T2”環(huán)節(jié)時間，可以提高配網調度故障處理效率，進而提升復電效率。

3.2 實例分析

昆明地區(qū)電網自2014年1月起開始使用智能防誤操作系統(tǒng)，以五華局配網使用該系統(tǒng)的情況來分析故障快速復電的效率。截止2014年12月，五華局共有199條10 kV線路(其中，169條公用線路、30條用戶專線)，其10 kV線路拓撲結構及其設備已實時更新到智能防誤操作系統(tǒng)中。

將引入智能防誤操作系統(tǒng)前調度處理故障的方式稱為方式1；引入該系統(tǒng)后調度處理故障的方式稱為方式2。根據(jù)式(3)，統(tǒng)計五華局2013年1月至2013年12月和2014年1月至2014年12月故障處理情況，得到方式1、方式2的4種接線模式的面向調度故障處理時間，如表2所示。

表2 不同故障處理方式下的面向調度故障處理時間統(tǒng)計

①注：表中數(shù)據(jù)分別統(tǒng)計2013年、2014年不同接線模式的10 kV線路跳閘故障處理情況得到，統(tǒng)計期內各年故障線路數(shù)量和故障跳閘次數(shù)不一致，此數(shù)據(jù)可以作為基礎數(shù)據(jù)用于其它故障處理方式的分析。

2014年7月至9月，五華局共有10 kV線路跳閘故障48次(含同一條10 kV線路重復跳閘)，重合成功或強送成功28次，重合不成功或強送不成功20次，假設重合成功或強送成功不影響線路用戶供電，文中統(tǒng)計分析重合不成功或強送不成功的10 kV線路故障快速復電的情況。4種接線模式所占比例，即式(5)矩陣P中p1、p2、p3、p4分別為20.00%、35.00%、25.00%、20.00%，則基于表2的時間統(tǒng)計和式(4)、(6)可以得到不同故障處理方式下的不同接線模式的快速復電效率提升情況和整個五華局的快速復電效率提升情況，如圖4所示。

圖4 不同故障處理方式下快速復電效率分析

從表2和圖4可看出，在10 kV線路跳閘故障處理中，隨著接線模式的復雜，查找故障線路接線圖資料消耗的時間逐漸增多，(制定預處置方案)調度寫指令票/指令記錄的時間也逐漸增多；引入智能防誤操作系統(tǒng)后，由于采用全局查找定位功能和智能開票功能，不同程度的減少了t2、t3時間，局部提升了故障快速復電效率。對五華局而言，引入該系統(tǒng)后，20次故障跳閘處理節(jié)約了74 min，效率提升了26.81%，從長遠的發(fā)展來看，該系統(tǒng)能夠顯著的提升昆明地區(qū)配電網故障處理效率，提高電網供電可靠性。

4 結論

(1)從時間維度出發(fā)，構建了一個度量配網故障快速復電效率的面向調度故障處理時間模型，為供電企業(yè)采取技術、管理措施提升故障快速復電效率提供了理論基礎。

(2)從效益維度出發(fā)，分析了配網調度引入新技術或新系統(tǒng)處理故障的應用成效，為供電企業(yè)其他部門實現(xiàn)配網故障精益化處理提供指導意義。

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Analysis on Rapid Restoration Efficiency Promotion of Distribution Network Fault for Dispatching

Lv Lianjie

(Yunnan Electric Power System Kunming Power Supply Bureau, Kunming 650000, China)

Aiming at solving the problem of the low restoration efficiency of 10 kV distribution network fault, based on the idea of lean management, and from the perspective of distribution network dispatching for handling fault, the main factors influencing the fault handling work efficiency of distribution network dispatching are analyzed and a fault handling time model of different connection modes for distribution network dispatching is obtained. Based on the model, the application effectiveness of an intelligent anti-maloperation system which is provided with search function of distribution network diagram and intelligent billing function in Kunming distribution network fault handling is analyzed. The practice provides that the model can effectively measure the rapid restoration efficiency of distribution network fault, and the anti-maloperation system can shorten the time of fault handling and locally improve the rapid restoration efficiency of distribution network fault.

distribution network fault; rapid restoration; connection modes; anti-maloperation system; efficiency

2015-05-04。

呂連潔(1986-)，男，工程師，研究方向為電力調度、配電自動化方面工作，E-mail:lvlianjie0607@163.com。

TM71

A

10.3969/j.issn.1672-0792.2015.07.007