趙永生，趙愛(ài)華，梅戰(zhàn)旗，朱軍偉，程 辰

（1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司，安徽 合肥 230000；2.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學(xué)研究院，安徽 合肥 230000；3.國(guó)網(wǎng)安徽電力蚌埠供電公司，安徽 蚌埠 233000；4.國(guó)網(wǎng)安徽電力亳州供電公司，安徽 亳州 236800；5.國(guó)網(wǎng)安徽電力合肥供電公司，安徽 合肥 230000）

供電可靠性是供電企業(yè)對(duì)用戶持續(xù)供電能力的具體反映，是供電企業(yè)中一項(xiàng)主要的電能質(zhì)量指標(biāo)。我國(guó)目前所開(kāi)展的用戶供電可靠性統(tǒng)計(jì)是以高（35kV）、中壓用戶（6-20kV）以及公用配變?yōu)榛緫魯?shù)，未將低壓用戶（220/380V）停電列入統(tǒng)計(jì)范圍，不能實(shí)際反映低壓用戶供電可靠性，而目前供電停電投訴主要是低壓用戶，用戶供電可靠性統(tǒng)計(jì)由中壓向低壓延伸，“打通停電管理的最后1米”，是提高供電管理水平和服務(wù)質(zhì)量的客觀要求，是供電可靠性發(fā)展的必然趨勢(shì)。

近年來(lái)隨著電力設(shè)備的不斷改造，10kV及以上設(shè)備的健康水平已有較大提高，電網(wǎng)故障概率進(jìn)一步下降，其中低壓元器件故障所占比例提高。因此，只有通過(guò)開(kāi)展低壓用戶供電可靠性統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)工作，才能按低壓故障、工作內(nèi)容、工作部門、重復(fù)停電次數(shù)、倒電、帶電作業(yè)統(tǒng)計(jì)匯總數(shù)據(jù)，為規(guī)劃、計(jì)劃、設(shè)計(jì)等供電企業(yè)全過(guò)程管理提供詳實(shí)數(shù)據(jù)，才能正確反映電網(wǎng)的供電能力和供電質(zhì)量，為電力企業(yè)的優(yōu)質(zhì)服務(wù)打下良好基礎(chǔ)。為此，開(kāi)展低壓用戶供電可靠性統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)，是進(jìn)一步提高設(shè)備運(yùn)行管理水平的需要，也是供電企業(yè)塑造企業(yè)形象、提高經(jīng)濟(jì)效益的需要。

此外中壓用戶供電可靠性信息系統(tǒng)的不斷完善，現(xiàn)場(chǎng)低壓用戶智能電表的普遍應(yīng)用，信息化系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的不斷發(fā)展，也為開(kāi)展低壓可靠性試點(diǎn)工作提供了必要的技術(shù)條件。

1 技術(shù)路線

1.1 設(shè)計(jì)思路

充分利用公司中壓可靠性系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、營(yíng)銷系統(tǒng)、PMS系統(tǒng)等信息化建設(shè)成果，運(yùn)用“大、云、物、移、智”等技術(shù)，從四個(gè)方面開(kāi)展研究：一是基于中壓可靠性系統(tǒng)、營(yíng)銷系統(tǒng)、PMS系統(tǒng)臺(tái)賬構(gòu)建“變壓器-表箱-電表”結(jié)構(gòu)的低壓電網(wǎng)模型；二是基于低壓電網(wǎng)模型，分析用電信息采集系統(tǒng)中HPLC高頻采集低壓用戶運(yùn)行數(shù)據(jù)，建立低壓用戶停電事件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與在線分析模型；三是運(yùn)用低壓電網(wǎng)模型構(gòu)建停電事件自動(dòng)補(bǔ)全與停電原因智能研判模型；四是開(kāi)展低壓用戶供電可靠性多維度統(tǒng)計(jì)與分析。

1.2 技術(shù)架構(gòu)

安徽公司在數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，利用中壓可靠性系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、營(yíng)銷系統(tǒng)、PMS系統(tǒng)等信息化建設(shè)成果，基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)構(gòu)架建設(shè)信息化系統(tǒng)，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、統(tǒng)計(jì)、分析、查詢和管理，從三方面開(kāi)展系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作：

（1）采用STORM+SPARK的流處理技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)低壓用戶停電實(shí)時(shí)采集與在線分析功能，具有低延遲、高吞吐、持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行和彈性可伸縮等特性，滿足對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)監(jiān)測(cè)與分析的要求。

（2）采用分布式存儲(chǔ)與并行計(jì)算技術(shù)搭建支撐海量數(shù)據(jù)處理的低壓用戶供電可靠性存儲(chǔ)與計(jì)算平臺(tái)，提高數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性，具有高容錯(cuò)和高可伸縮性，可實(shí)現(xiàn)每天變壓器、電能表等設(shè)備上送事件、運(yùn)行負(fù)荷等海量數(shù)據(jù)的分析與存儲(chǔ)。

（3）基于SG-UAP 3.0、Kubernetes、SpringBoot搭建低壓用戶供電可靠性實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與智能分析軟件的微服務(wù)框架，將低壓可靠性系統(tǒng)按業(yè)務(wù)劃分為多個(gè)服務(wù)，每個(gè)服務(wù)均獨(dú)立部署，易于維護(hù)和開(kāi)發(fā)，并能根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)細(xì)粒度的擴(kuò)展。

1.3 業(yè)務(wù)架構(gòu)

低壓可靠性信息系統(tǒng)由數(shù)據(jù)接入層、存儲(chǔ)計(jì)算層、應(yīng)用數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)支撐層和WEB展現(xiàn)層組成，每層包括的功能如圖1所示。

圖1

1.4 功能架構(gòu)

依據(jù)上述業(yè)務(wù)架構(gòu)，低壓供電可靠性系統(tǒng)的功能主要分五大模塊：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、停電分析、統(tǒng)計(jì)分析、系統(tǒng)管理，每個(gè)大的功能模塊下包含多項(xiàng)子功能模塊，具體功能架構(gòu)如圖2所示。

圖2

2 主要功能

2.1 構(gòu)建低壓電網(wǎng)模型及拓?fù)潢P(guān)系自動(dòng)更新

為實(shí)現(xiàn)快速分析和定位低壓電網(wǎng)故障設(shè)備、范圍和影響用戶，動(dòng)態(tài)全景展現(xiàn)低壓停電故障和影響范圍，需結(jié)合營(yíng)銷系統(tǒng)、PMS系統(tǒng)、中壓可靠性和用電信息采集系統(tǒng)構(gòu)建低壓電網(wǎng)模型。首先以PMS設(shè)備臺(tái)賬為核心，貫通營(yíng)銷、中壓可靠性等檔案，開(kāi)展低壓電網(wǎng)“變壓器-表箱-電表”關(guān)系梳理工作，再通過(guò)用電信息采集系統(tǒng)的臺(tái)戶關(guān)系識(shí)別、戶表相位識(shí)別等技術(shù)手段，獲取電表的相位信息，結(jié)合相位信息和變壓器信息可得到分相線路，從而生成“變壓器-表箱-電表（含相位）”結(jié)構(gòu)的低壓電網(wǎng)模型。為完善低壓用戶之間的拓?fù)潢P(guān)系分析，需手動(dòng)維護(hù)變壓器下的出線柜、出線間隔、分支箱、表箱等低壓設(shè)備的功能，以此構(gòu)建“變壓器-出線柜-出線間隔-分支箱-表箱-電表（含相位）”結(jié)構(gòu)的低壓電網(wǎng)模型。

在構(gòu)建低壓電網(wǎng)模型的基礎(chǔ)上，評(píng)估營(yíng)銷業(yè)務(wù)流程對(duì)低壓電網(wǎng)模型的影響，結(jié)合用采系統(tǒng)自動(dòng)裝接調(diào)試流程信息，分析模型相關(guān)的低壓網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?，每日自?dòng)更新低壓電網(wǎng)模型，保證低壓電網(wǎng)模型與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、拓?fù)潢P(guān)系的一致性。

2.2 低壓電網(wǎng)停電實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與在線分析

結(jié)合安徽公司營(yíng)銷部開(kāi)展HPLC采集試點(diǎn)工作，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)與并行計(jì)算技術(shù)從兩個(gè)方面開(kāi)展低壓電網(wǎng)停電事件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與在線分析功能：一是實(shí)時(shí)分析低壓電網(wǎng)停電事件有效性，通過(guò)分析低壓用戶停電事件主動(dòng)上送、結(jié)合低壓用戶96點(diǎn)準(zhǔn)實(shí)時(shí)負(fù)荷數(shù)據(jù)研判停電事件的準(zhǔn)確性；二是對(duì)同一變壓器下停電低壓用戶按所屬變壓器、表箱、分相線路進(jìn)行歸集，生成變壓器停電事件、表箱停電事件、分相線路停電事件，并分析影響低壓用戶停電的戶數(shù)及明細(xì)。具體分析流程如下：

低壓用戶停電事件有效性分析：從用電信息采集系統(tǒng)獲取HPLC電能表主動(dòng)上送的停上電事件，將停電時(shí)間大于上電時(shí)間、停電時(shí)長(zhǎng)小于三分鐘或大于三天、當(dāng)天累計(jì)上送停上電次數(shù)大于六次的停上電事件置為無(wú)效，將其他停上電事件生成有效的低壓用戶原始停電事件。

變壓器停電事件歸集：將有效的低壓用戶原始停電事件與低壓電網(wǎng)模型關(guān)聯(lián)，對(duì)同一變壓器下停電時(shí)間有交集的低壓用戶停電事件進(jìn)行歸集，生成變壓器歸集停電事件，變壓器停電的時(shí)間取其下掛低壓用戶停上電時(shí)間的并集，分析變壓器停電影響低壓用戶停電的戶數(shù)及明細(xì)。

表箱停電事件歸集：將有效的低壓用戶原始停電事件與低壓電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ完P(guān)聯(lián)，對(duì)同一表箱下停電時(shí)間有交集的低壓用戶停電事件進(jìn)行歸集，生成表箱歸集停電事件，表箱停電的時(shí)間取其下掛低壓用戶停上電時(shí)間的并集，分析表箱停電影響低壓用戶停電的戶數(shù)及明細(xì)。

分相線路停電事件歸集：將有效的低壓用戶原始停電事件與中低壓電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ完P(guān)聯(lián)，對(duì)同一變壓器的同一相位（即分相線路）下停電時(shí)間有交集的低壓用戶停電事件進(jìn)行歸集，生成分相線路歸集停電事件，分相線路停電的時(shí)間取其下掛低壓用戶停上電時(shí)間的并集，分析分相線路停電影響低壓用戶停電的戶數(shù)及明細(xì)。

2.3 低壓電網(wǎng)供電可靠性指標(biāo)多維度統(tǒng)計(jì)

安徽公司按DLT 836.3-2016《供電系統(tǒng)供電可靠性評(píng)價(jià)規(guī)程第3部分：低壓用戶》標(biāo)準(zhǔn)，從三個(gè)方面開(kāi)展低壓用戶供電可靠性指標(biāo)全方位、多維度、跨區(qū)域的統(tǒng)計(jì)分析：一是低壓電網(wǎng)不同時(shí)間段（包括日、周、月、季、年）供電可靠性變化的分析；二是低壓電網(wǎng)不同區(qū)域（包括各級(jí)供電單位、各個(gè)區(qū)域口徑）供電可靠性對(duì)比分析；三是不同性質(zhì)（包括計(jì)劃停電、故障停電）的停電事件對(duì)低壓供電可靠性影響的分析。統(tǒng)計(jì)指標(biāo)內(nèi)容有系統(tǒng)平均停電時(shí)間、平均供電可靠率、系統(tǒng)平均停電頻率、停電用戶平均停電時(shí)間、停電用戶平均停電頻率、停電用戶平均每次停電時(shí)間等。

為更好地管理電網(wǎng)設(shè)備，還設(shè)計(jì)了設(shè)備柔性管理功能，通過(guò)將管轄區(qū)域內(nèi)的變壓器加入到變壓器自定義群組中，實(shí)現(xiàn)臺(tái)賬、運(yùn)行數(shù)據(jù)、指標(biāo)等按自定義群組進(jìn)行柔性管理。

3 指標(biāo)分析

安徽公司選擇合肥公司、淮南公司和蚌埠公司三家市級(jí)供電單位開(kāi)展低壓用戶供電可靠性試點(diǎn)工作，試點(diǎn)單位需對(duì)試點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行HPLC通信改造。三家試點(diǎn)單位的試點(diǎn)區(qū)域有著較好的供電可靠性，2020年1月至6月的可靠性指標(biāo)總體情況詳見(jiàn)表1。由表1可對(duì)比分析中低壓可靠性指標(biāo)存在的差異。

表1

4 結(jié)束語(yǔ)

低壓可靠性信息系統(tǒng)通過(guò)配變停電事件、配變運(yùn)行狀態(tài)、低壓用戶停電事件進(jìn)行自動(dòng)研判，實(shí)現(xiàn)低壓停電實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與在線分析，提升了低壓供電可靠性數(shù)據(jù)質(zhì)量和指標(biāo)準(zhǔn)確度。通過(guò)運(yùn)用低壓停電的分析成果，開(kāi)展低壓用戶停電原因分析和停電性質(zhì)研判、供電可靠性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)中壓用戶與低壓用戶的運(yùn)行狀態(tài)、供電可靠性的關(guān)系分析，對(duì)低壓電網(wǎng)問(wèn)題精準(zhǔn)定位，從而減少低壓用戶停電次數(shù)，提高公司經(jīng)濟(jì)效益，提升供電服務(wù)水平和用戶滿意度，實(shí)現(xiàn)從粗放管理向精細(xì)化管理、從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)變，為各業(yè)務(wù)部門提供可靠性分析報(bào)告，支撐生產(chǎn)部門不斷優(yōu)化低壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，提高電網(wǎng)的供電能力和供電質(zhì)量。