竺佳一　孫瓏　方云輝

[摘要]本文主要研究了對配電網(wǎng)按電氣拓撲進行基于多約束條件的配電網(wǎng)搶修網(wǎng)格迭代尋優(yōu)劃分，提供一張以綜合考慮基本維修成本、并將外界影響因數(shù)折算至維修成本的最優(yōu)維修匹配網(wǎng)格圖，該圖除日常用于指導(dǎo)電網(wǎng)維修測算外，特別能應(yīng)用于電網(wǎng)在洪澇災(zāi)害等極端天氣情況下的搶修指揮和調(diào)度。

[關(guān)鍵詞]配電網(wǎng)搶修網(wǎng)格；網(wǎng)格模型；迭代尋優(yōu)；搶修消耗值

為了更好完成突發(fā)情況下，快速摸清設(shè)備故障情況，及時統(tǒng)計設(shè)備受損面積和維修工作量，并以此為依據(jù)合理引進、調(diào)配搶修資源（人力、物資）并對整體搶修態(tài)勢進行監(jiān)控和調(diào)節(jié)，最終實現(xiàn)快速恢復(fù)送電，原有依靠電網(wǎng)地理接線圖和設(shè)備臺賬并以此為依據(jù)按行政區(qū)域、線路供電范圍來粗略劃分搶修區(qū)域的操作模式已不能很好的適應(yīng)目前的情況。如果沒有一個劃分大小合適、位置固定，網(wǎng)格內(nèi)設(shè)備種類、數(shù)量、電氣連接關(guān)系、地貌等標識清楚，網(wǎng)格設(shè)備運行人員明確的網(wǎng)格圖作為依據(jù)，那么搶修合理、有序、安全開展將是比較困難的。

1、目前操作模式存在的問題：

（1）、應(yīng)急搶修的全程展現(xiàn)。整個應(yīng)急搶修過程缺乏搶修任務(wù)劃分和任務(wù)完成情況量化、圖形化的“綜合一張圖”指導(dǎo)工具，造成了一系列的問題。首先，電力企業(yè)在做搶修應(yīng)急預(yù)案時，預(yù)案制定人員缺乏智能化輔助工具來量化并實現(xiàn)在圖上表示和搶修有關(guān)的搶修人員需求，搶修設(shè)備、備品備件的準備，以及制定片區(qū)負責(zé)人員和搶修力量配備。其次，當災(zāi)害發(fā)生時，受援單位和搶修隊伍之間工作交接缺乏量化的依據(jù)，包括搶修范圍內(nèi)的搶修設(shè)備量、搶修人員等。搶修隊伍也無法快速了解區(qū)域內(nèi)的設(shè)備情況，原設(shè)備負責(zé)人，周圍環(huán)境等要素，以便快速確保其工作任務(wù)及時有效的分配和開展。

（2）、電網(wǎng)區(qū)域的科學(xué)劃分。原有的按行政區(qū)域及主干線路供電范圍劃分的方式，由于劃分網(wǎng)格的顆粒度太大，局部信息往往不夠充分。不能給搶修決策人員提供相對精確、直觀有針對性的設(shè)備檢修提示，更不能在應(yīng)急情況下迅速給搶修指揮人員提供輔助決策起到實質(zhì)性的作用。如果單純從行政區(qū)域的面積劃分.可能造成兩個隊伍分管兩個片區(qū)，但是片區(qū)的供電電源為同一個，那么當一方搶修完成需對其進行送電時，將有可能對另外一組搶修隊伍造成安全隱患。（3）、搶修信息的合理展示。地理接線圖和基礎(chǔ)臺賬雖然能很好的反映電網(wǎng)實際，但由于涉及信息過于龐雜，并不能過濾出對搶修有針對性的信息并圖形化顯示。同時，一張沒有分區(qū)、分片并反映設(shè)備檢修工程量等搶修相關(guān)信息的搶修圖，也不能給搶修決策人員提供有針對性的、直觀的設(shè)備檢修提示，更不能在應(yīng)急情況下迅速給搶修指揮人員提供輔助決策。。

2、研究的關(guān)鍵技術(shù)

（1）網(wǎng)格大小位置確定和應(yīng)用模式

為了清晰化網(wǎng)格搶修模式的運用，我們將網(wǎng)格確定和應(yīng)用一分為二，網(wǎng)格的確定和劃分屬于受災(zāi)前，網(wǎng)格的應(yīng)用（如按網(wǎng)格進行搶修任務(wù)安排和進度統(tǒng)計、受損后按網(wǎng)格統(tǒng)計等）是屬于受災(zāi)后。網(wǎng)格的應(yīng)用是在已劃分網(wǎng)格的基礎(chǔ)進行后續(xù)搶修狀態(tài)展示和搶修策略調(diào)整的過程，是基于網(wǎng)格的上層應(yīng)用。網(wǎng)格大小、位置確定在災(zāi)害前一次性固定劃定，搶修過程中不進行修改，用于日常評估網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)維修工作量和受災(zāi)搶修狀態(tài)下排摸、組織協(xié)調(diào)的唯一依據(jù)。它的劃分以不考慮受災(zāi)情況，單純根據(jù)劃定區(qū)域內(nèi)設(shè)備各種維修工作量來衡量的，影響網(wǎng)格維修工作量的只有當前設(shè)備狀態(tài)、地理位置等靜態(tài)信息，并統(tǒng)一折算進維修工作量。網(wǎng)格劃分和受災(zāi)損失情況、災(zāi)后搶修難度、網(wǎng)格搶修調(diào)度優(yōu)先級等無關(guān)。

（2）網(wǎng)格模型的建立

網(wǎng)格模型需要主要給出網(wǎng)格的設(shè)備數(shù)量、地理地貌信息、網(wǎng)格維修需求工作量等關(guān)鍵信息。對網(wǎng)格維修工作量的計算需要考慮多種約束條件對檢修量的影響。如根據(jù)此網(wǎng)格內(nèi)配電設(shè)備特性、設(shè)備數(shù)量、運行環(huán)境、交通狀況、施工環(huán)境，按照標準化檢修的工作定量標準，按照單元格給出每條線路的維修力量需求值。同時，因為需要考慮網(wǎng)格的合并，所以需要在網(wǎng)格模型內(nèi)部保存網(wǎng)格間的電氣拓撲關(guān)聯(lián)信息和包含子網(wǎng)格的數(shù)據(jù)。。

3、研究的基礎(chǔ)條件

（1）必須以真實有效的具備設(shè)備詳細信息和電氣拓撲的電網(wǎng)接線圖為基礎(chǔ)，離開了電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，那么整個搶修網(wǎng)格的劃分甚至搶修過程將是無意義的。

（2）搶修網(wǎng)格模型的合理性，一方面具備反映基本維修信息的屬性信息，同時需要具備網(wǎng)格間關(guān)聯(lián)關(guān)系（包括電氣拓撲關(guān)系和網(wǎng)格間包含關(guān)系）的屬性信息，以方便網(wǎng)格的迭代合并。--

（3）對影響網(wǎng)格內(nèi)設(shè)備維修量的可能因數(shù)范圍的界定和折算到網(wǎng)格維修量的比例系數(shù)和合理計算公式，以達到一個能較精確標定網(wǎng)格維修值。

（4）配網(wǎng)最小單元格可以分為線路和配電設(shè)備，其中線路又分為架空線路和電纜，配電設(shè)備有配變、開關(guān)柜等。配網(wǎng)的最小單元網(wǎng)格可以分為線路和配網(wǎng)設(shè)備兩種類型。一個最小單元網(wǎng)格劃分依據(jù)為具備電氣斷開點為分割，如架空線的一個耐張段長度的導(dǎo)線，具有接頭的—段電纜等，配網(wǎng)設(shè)備以單個設(shè)備為最小單元網(wǎng)格。最終搶修網(wǎng)格是茌最小單元網(wǎng)格的基礎(chǔ)上的合并組合。

4、詳細設(shè)計方案

（1）網(wǎng)格模型，所有網(wǎng)格只有一種模型，只是區(qū)分最小單元網(wǎng)格和最終網(wǎng)格，同時根據(jù)網(wǎng)格所含設(shè)備的不通，網(wǎng)格的相關(guān)屬性值有所區(qū)別。

網(wǎng)格屬性：

（1.1）網(wǎng)格編號（1D）：用來唯一表識一個網(wǎng)格

（1.2）網(wǎng)格類型：最小單元網(wǎng)格由于為單一設(shè)備，故類型值為“架空線路”、“電纜”、“開關(guān)”、“開關(guān)柜”、“配變”，而最終迭代合并后的網(wǎng)格類型為“綜合”）

（1.3）網(wǎng)格內(nèi)設(shè)備數(shù)量：最小單元網(wǎng)格數(shù)量取值為“1”，其他網(wǎng)格按所含設(shè)備數(shù)量取值。

（1.4）網(wǎng)格維修消耗基準值：最小單元網(wǎng)格按所含設(shè)備類型進行定值，其他網(wǎng)格為所含網(wǎng)格基準值的綜合?？刹樵儤藴驶瘬屝奘謨圆殚喛傻?，目前典型設(shè)備根據(jù)經(jīng)驗值確定：跌落式熔斷器（刀閘）為2人*25分鐘，避雷器為2人*30分鐘，柱上開關(guān)為2人*25分鐘，開關(guān)站間隔、低壓分支箱為5人*40分鐘，電桿（包含一檔線路）為10人*40分鐘，變壓器（包含變壓器附件安裝）為10人*40分鐘，電纜頭6人*40分鐘，低壓表箱（包含低壓線路）為1人*20分鐘。

（1.5）維修難度修正系數(shù)（K），主要是根據(jù)設(shè)備類型造成的排查及維修難度、設(shè)備自身堅強程度、設(shè)備所在地域環(huán)境給維修及物質(zhì)輸送帶來的困難等外界因數(shù)折算到實際維修消耗值的修正系數(shù)。該系數(shù)目前采用配網(wǎng)大修項目工程量計算定額。地形系數(shù)對維修量的修正，平原為1，市區(qū)、丘陵為1.2，一般山地、泥沼系數(shù)為1.6。對于合并后的網(wǎng)格，默認值是1。

（1.6）最終維修消耗值=基本維修消耗值*K1*K2*K3….其中k1 k2 k3…分別對應(yīng)各種修正系數(shù)值，取值區(qū)間為O、1-1.9。

（1.7）設(shè)備電氣控制點是為了標明維修網(wǎng)格設(shè)備上級開關(guān)刀閘等，作為對網(wǎng)格合并重組的基本依據(jù)。因為根據(jù)實際檢修情況，同一電氣控制點（開關(guān)、分支令克等）的網(wǎng)格可以合并或則在拉開上級控制設(shè)備后獨立范圍內(nèi)開展維修。

（1.8）搶修指數(shù)：用于形成最終網(wǎng)格劃分后，根據(jù)受災(zāi)實際情況和外界信息輸入，對網(wǎng)格搶修重要性和優(yōu)先級進行評定，指導(dǎo)后續(xù)的搶修安排和策略。數(shù)值高的優(yōu)先級越高。在劃定網(wǎng)格后，默認該值都為1。

（1.9）包含子網(wǎng)格集：用于在網(wǎng)格迭代劃分過程中存儲合并的子網(wǎng)格號，最小單元格默認為空

（1.10）網(wǎng)格負責(zé)人：日常的網(wǎng)格內(nèi)設(shè)備的運行人員等，用于指導(dǎo)搶修隊伍及時排摸設(shè)備。

（1.11）網(wǎng)格負荷性質(zhì)：網(wǎng)格內(nèi)用戶的性質(zhì)，如醫(yī)院、通訊樞紐、水泵抽水站等。

（1.12）網(wǎng)格信息備注：可以用于標注網(wǎng)格基本地貌或則突出表示的信息。

（2）基于多約束條件的配電網(wǎng)搶修網(wǎng)格迭代尋優(yōu)劃分。

總體分為兩個階段，首先建立最小單元網(wǎng)格，并根據(jù)多條件約束對往網(wǎng)格搶修消耗值進行設(shè)定。然后根搶修隊伍能力按照迭代方式多次進行最優(yōu)匹配并確定最終網(wǎng)格。

（2.1）建立最小單元網(wǎng)格，依靠電網(wǎng)G JS系統(tǒng)圖形和電氣拓撲關(guān)系，以一條線路供電范圍為單位從電源點向供電末端進行依次掃描，以最小單元網(wǎng)格劃分原則建立最小網(wǎng)格實例，并對網(wǎng)格進行復(fù)制。通過此步驟，可以建立一張能顯示維修消耗值的最小網(wǎng)格劃分圖。維修難度修正系數(shù)的選擇：配網(wǎng)設(shè)備分為線路和設(shè)備。其中，線路可以分為電纜和架空線，由于其鋪設(shè)方式及成本，受災(zāi)情況下的排查難度等不一致，故其維修消耗值是不一樣的需要區(qū)分。設(shè)備本身性質(zhì)也決定了維修難度修正系數(shù)，如固體絕緣柜可以適應(yīng)水災(zāi)環(huán)境免維護，其修正系數(shù)為“0”。城區(qū)新居民小區(qū)可以設(shè)定為1（環(huán)境對維修無直接影響）。

（2.2）根據(jù)標準化搶修隊伍維修能力，考慮地理、上下級電氣關(guān)系等進行多次迭代劃定最優(yōu)網(wǎng)格。

標準化搶修隊伍維修能力是指按標準化搶修隊伍所具備的維修能力。網(wǎng)格的最終劃分，是以建立新網(wǎng)格對最小單元網(wǎng)格進行合并重組的方式多次迭代進行的，合并后搶修值總和應(yīng)正好匹配一支標準化搶修隊伍的維修能力。

迭代劃分過程總體為根據(jù)維修實際需求和搶修安全性考慮，每次從電網(wǎng)末端向電源點劃分，執(zhí)行首次匹配即確定網(wǎng)格的原則，然后第二次對剩余不優(yōu)的網(wǎng)格進行再次劃分，如此迭代往復(fù)直至所有網(wǎng)格大小都為最優(yōu)。劃分的限制因數(shù)為搶修隊伍的維修能力及被合并的網(wǎng)格是否已經(jīng)跨越本級電網(wǎng)網(wǎng)格。

結(jié)論：

綜合以上論述，建成—張電網(wǎng)網(wǎng)格化搶修劃分圖為指導(dǎo)的搶修綜合展示圖將對日常劃定搶修預(yù)案和指導(dǎo)實際搶修起到關(guān)鍵性作用。搶修網(wǎng)格圖圖示系統(tǒng)是多套圖紙信息的疊加綜合展示，底層是電力網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（包括設(shè)備名稱、實時運行狀態(tài)、設(shè)備地理位置及海拔高度等），分層標記道路、水系、通訊水廠儲油罐等與公共民生及搶修密切相關(guān)的地圖信息，政府機構(gòu)通過外聯(lián)渠道得到的災(zāi)害下的公共信息，最上面層是網(wǎng)格圖層信息，他是對所有信息（包括各搶修隊伍網(wǎng)格的劃分和進度、狀態(tài)顯示等）的匯總統(tǒng)計顯示，以供災(zāi)害下?lián)屝拗笓]中心進行搶修決策起到指導(dǎo)作用。