張 偉，郭 镥，劉永禮

（1.天地電研（北京）科技有限公司，廣州 510663；2.深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518010）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展、電力體制改革和一戶一表工程的實施，由供電企業(yè)直接管理服務、直接承擔供電責任的低壓用戶數(shù)量迅速增加。供電可靠性統(tǒng)計延伸至低壓用戶是供電企業(yè)自身發(fā)展的必然需求，也是提高用戶電能質(zhì)量以及逐步實現(xiàn)與國際先進理念接軌的必由之路[1-3]。

2016年，中國電力企業(yè)聯(lián)合會組織相關單位建立了涵蓋高、中、低壓用戶的供電可靠性評價指標體系，形成了國家電力行業(yè)標準DL/T 836—2016《供電系統(tǒng)供電可靠性評價規(guī)程》，填補了我國低壓用戶供電可靠性評價及行業(yè)標準方面的空白，為低壓供電可靠性的統(tǒng)計管理工作提供了基礎。

低壓用戶數(shù)量眾多、分布廣泛，一個大型城市的低壓用戶大約有上百萬戶甚至幾百萬戶，例如深圳電網(wǎng)2017年低壓用戶已超過300萬戶[4]。開展低壓用戶供電可靠性統(tǒng)計工作的最大難點在于低壓用戶基礎數(shù)據(jù)量大、運行數(shù)據(jù)難以采集。另一方面，為了開展低壓供電可靠性統(tǒng)計而進行配電網(wǎng)建設改造的投資也不宜過大，應在供電企業(yè)可承受的范圍內(nèi)開展低壓供電可靠性的統(tǒng)計及管理工作[5]。因此，探索一種或多種可有效統(tǒng)計低壓用戶供電可靠性且投資又可接受的方法，具有重要的現(xiàn)實意義。

本文在分析國際通行方法的基礎上，結合某電網(wǎng)相關信息系統(tǒng)建設、智能電能表覆蓋情況、配電網(wǎng)管理現(xiàn)狀等實際，提出具有可操作性、推廣性的低壓供電可靠性管理思路及統(tǒng)計技術路線，為在全國范圍推廣低壓供電可靠性統(tǒng)計提供參考。

1 統(tǒng)計技術路線

1.1 低壓供電可靠性統(tǒng)計技術路線

歐洲國家普遍注重利用信息系統(tǒng)自動識別并記錄用戶的停電信息。英國、法國和德國大部分配電公司利用停電系統(tǒng)實時采集中壓及以上用戶的停電信息。配電公司普遍具備完善的信息系統(tǒng)，建立明確的“變電站—線路—配電變壓器—用戶”的拓撲關系，具備詳細的低壓配電網(wǎng)臺賬和相序信息。對于低壓居民用戶的停電信息，可通過配電變壓器與低壓用戶的關聯(lián)及用戶報修情況錄入[6-7]。典型國家低壓用戶停電統(tǒng)計方法對比如表1所示。

表1 典型國家低壓用戶停電統(tǒng)計方法Tab.1 Statistical methods of power failure for low voltage users in typical countries

結合國際上主要方法及國內(nèi)先進供電企業(yè)前期探索經(jīng)驗，本文提出3種低壓供電可靠性統(tǒng)計技術路線：低壓拓撲技術路線、智能電能表技術路線和客戶報障技術路線。

1.1.1 基于低壓拓撲的統(tǒng)計技術路線

基于低壓拓撲的低壓供電可靠性統(tǒng)計技術路線示意圖如圖1所示，在建立低壓配電網(wǎng)“配電變壓器—低壓出線—低壓分支箱—表箱—客戶”低壓拓撲關系的基礎上，通過生產(chǎn)系統(tǒng)的停電模擬功能選擇停電開關（設備），自動關聯(lián)受影響用戶，并將停電事件、停電原因、停電用戶等信息推送至可靠性系統(tǒng)。通過以上步驟即完成低壓用戶可靠性統(tǒng)計基礎數(shù)據(jù)和運行數(shù)據(jù)的采集。

圖1 低壓拓撲技術路線示意圖Fig.1 Technical route diagram of low voltage topology

1.1.2 基于智能電能表的統(tǒng)計技術路線

基于智能電能表的低壓供電可靠性統(tǒng)計技術路線示意圖如圖2所示，其基礎數(shù)據(jù)的采集與基于低壓拓撲的統(tǒng)計技術路線一致。通過智能電能表集中器升級、通信模塊改造等措施實現(xiàn)停電數(shù)據(jù)的上傳，再利用智能研判功能將數(shù)據(jù)整合為停電事件，并與生產(chǎn)系統(tǒng)記錄的停電時間相匹配，獲取停電原因等分析字段，形成低壓運行數(shù)據(jù)。通過以上步驟完成低壓用戶可靠性統(tǒng)計基礎數(shù)據(jù)和運行數(shù)據(jù)的采集，并將數(shù)據(jù)推送至可靠性系統(tǒng)。

圖2 智能電能表技術路線示意圖Fig.2 Technical route diagram of intelligent electric energy meter

1.1.3 基于客戶報障的統(tǒng)計技術路線

基于客戶報障的低壓供電可靠性統(tǒng)計技術路線示意圖如圖3所示，其基礎數(shù)據(jù)的采集與基于低壓拓撲的統(tǒng)計技術路線一致。通過95598系統(tǒng)記錄的客戶低壓報障信息，以一個報障用戶作為一戶統(tǒng)計停電時間，并與基于低壓拓撲的統(tǒng)計方式進行數(shù)據(jù)偏差對比，進而將數(shù)據(jù)推送至可靠性系統(tǒng)。

圖3 客戶報障技術路線示意圖Fig.3 Technical route diagram of customer barrier reporting

1.2 關鍵環(huán)節(jié)

低壓拓撲、智能電能表、客戶報障3種技術路線主要涉及基礎數(shù)據(jù)核查、智能電能表升級改造和信息系統(tǒng)開發(fā)三項關鍵環(huán)節(jié)：

（1）低壓拓撲路線的基礎數(shù)據(jù)主要根據(jù)“配電變壓器—低壓出線—低壓分支箱—表箱—客戶”的拓撲結構生成，因此為保障基礎數(shù)據(jù)質(zhì)量，需要開展基礎數(shù)據(jù)核查。

（2）智能電能表路線的運行數(shù)據(jù)主要通過智能電能表上報、系統(tǒng)智能研判實現(xiàn)，因此需要對智能電能表相關軟件和設備進行升級或改造，開發(fā)計量停電事件智能研判功能。

（3）采用客戶報障路線，只需在系統(tǒng)中開發(fā)可靠性指標統(tǒng)計功能模塊，將數(shù)據(jù)進行歸集、處理后生成統(tǒng)計結果。

關鍵環(huán)節(jié)細化內(nèi)容綜合對比如表2所示。

2 經(jīng)濟性分析

2.1 關鍵環(huán)節(jié)的經(jīng)濟性測算

2.1.1 基礎數(shù)據(jù)核查環(huán)節(jié)

基礎數(shù)據(jù)核查的投入分為兩個部分：一是初期投入，二是后期維護投入。核查低壓拓撲關系的初期投入主要是核查低壓拓撲關系、采集低壓配電網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)。另外，低壓配電網(wǎng)的低壓調(diào)負荷、電壓故障搶修、低壓計劃停電、城市建設遷改等都有可能改變低壓拓撲結構，如不對低壓拓撲數(shù)據(jù)進行動態(tài)更新，基礎數(shù)據(jù)核查工作將在短時間內(nèi)失效，因此每年均需要花費一定費用維護基礎數(shù)據(jù)。綜合以上分析，基礎數(shù)據(jù)核查的投入為：

式中：x表示區(qū)域基礎數(shù)據(jù)核查總投入，萬元；t1表示區(qū)域內(nèi)小區(qū)臺區(qū)數(shù)，臺；h表示每個小區(qū)臺區(qū)核查需投入的人力，人·天/臺區(qū)；t2表示區(qū)域內(nèi)城中村臺區(qū)數(shù)，臺；c表示每個城中村臺區(qū)核查需投入的人力，人·天/臺區(qū)；f表示每人每天的人工成本，萬元/（人·天）；w表示臺區(qū)基礎數(shù)據(jù)后期維護費用，萬元/（臺·年）；v表示臺區(qū)基礎數(shù)據(jù)后期維護更新持續(xù)時間，年。

2.1.2 智能電能表升級改造環(huán)節(jié)

智能電能表升級改造主要分為集中器升級和智能電能表本體改造兩部分。集中器升級主要是軟件升級，智能電能表本體的改造主要是更換通信模塊和加裝超級電容器。因此，智能電能表升級改造投入為：

式中：y表示區(qū)域內(nèi)智能電能表升級改造總投入，萬元；s表示每個集中器軟件升級及維護費用，萬元/個；n1表示區(qū)域內(nèi)需升級的集中器數(shù)量，個；m表示每臺智能電能表本體改造費用，萬元/臺；n2表示區(qū)域內(nèi)需改造的智能電能表數(shù)量，臺。

2.1.3 信息系統(tǒng)開發(fā)環(huán)節(jié)

信息系統(tǒng)開發(fā)的特點是一次開發(fā)、定期維護。因此，信息系統(tǒng)開發(fā)費用分為前期開發(fā)費用和后期每年維護費用，則信息系統(tǒng)開發(fā)投入為：

式中：z表示信息系統(tǒng)開發(fā)總投入，萬元；b表示信息系統(tǒng)前期開發(fā)費用，萬元；a表示信息系統(tǒng)后期維護費用，萬元/年；u表示信息系統(tǒng)后期維護持續(xù)時間，年。

2.2 技術路線經(jīng)濟性測算

2.2.1 基于低壓拓撲的統(tǒng)計技術路線

基于低壓拓撲統(tǒng)計技術路線的投入包括兩部分：基礎數(shù)據(jù)核查和信息系統(tǒng)開發(fā)，因此，基于低壓拓撲統(tǒng)計技術路線的總投入為：

2.2.2 基于智能電能表的統(tǒng)計技術路線

基于智能電能表統(tǒng)計技術路線的投入包括兩部分：智能電能表升級改造和信息系統(tǒng)開發(fā)。因此，基于智能電能表統(tǒng)計技術路線的總投入e為：

從式（5）可知，(sn1+mn2+b)為初期投入費用，au為后期維護費用。

2.2.3 基于客戶報障的統(tǒng)計技術路線

基于客戶報障統(tǒng)計技術路線的投入主要是信息系統(tǒng)的開發(fā)，因此，基于客戶報障統(tǒng)計技術路線的總投入c為：

從式（6）可知，b為初期投入費用，au為后期維護費用。

3 試點應用

3.1 統(tǒng)計指標對比

以某區(qū)作為低壓供電可靠性統(tǒng)計試點區(qū)域。2020年1—5月，低壓拓撲路線采集事件183單，智能電能表路線采集事件5578單，客戶報障935單。從停電事件數(shù)量來看，智能電能表統(tǒng)計路線＞客戶報障統(tǒng)計路線＞低壓拓撲技術路線，造成這種現(xiàn)象的主要原因有：一是計量數(shù)據(jù)存在用戶自停自送、天氣影響、算法精確度不足等；二是本次統(tǒng)計的客戶報障事件未剔除用戶自停電事件，導致客戶報障事件較多。

從系統(tǒng)平均停電時間來看，智能電能表技術路線＞低壓拓撲技術路線＞客戶報障技術路線。智能電能表技術路線統(tǒng)計指標最大，低壓指標值是中壓指標值的9.375倍；低壓拓撲技術路線次之，低壓指標值占中壓指標值的57.5%；客戶報障技術路線最小，低壓指標值占中壓指標值的5.0%。

針對停電事件采集的準確度分析，低壓拓撲路線包含故障停電事件和計劃停電事件，根據(jù)低壓停電單線圖模擬功能可以得到每一停電事件影響的用戶數(shù)量，準確度高；智能電能表路線采集的停電數(shù)據(jù)最全面；客戶報障路線1次客戶報障的停電用戶數(shù)只計為1戶，可能與實際影響的用戶數(shù)存在較大差距。從整體上看，低壓拓撲路線停電信息采集準確度高，統(tǒng)計指標完整性、準確性也較高，可靠性指標統(tǒng)計結果最準確；智能電能表路線無法剔除用戶自停電數(shù)量，可靠性指標統(tǒng)計結果會嚴重偏大；客戶報障路線隨機性較大，且1次客戶報障停電用戶數(shù)只計為1戶，可靠性指標統(tǒng)計結果偏小[8-10]。

表3 三種統(tǒng)計路線指標差異對比Tab.3 Comparison of differences between three statistical route indexes h/戶

3.2 費用投入對比

根據(jù)試點區(qū)域?qū)嶋H情況、現(xiàn)場核查、經(jīng)驗測算及詢價，各關鍵環(huán)節(jié)經(jīng)濟性測算中各變量的取值如表4所示。各統(tǒng)計技術路線的投入費用測算如表5所示?？梢钥闯觯悄茈娔鼙砺肪€初期投入最多，約為6180.5萬元；低壓拓撲路線后期維護費用最多，每年約為369.3萬元；客戶報障路線總投入最低。以10年為1個周期計算，智能電能表路線年均投資最大，其次是低壓拓撲路線，客戶報障路線年均投資最少。

表5 各統(tǒng)計技術路線的投入費用測算Tab.5 Estimation of input cost of each statistical technology route

4 結論

綜上所述，低壓拓撲路線統(tǒng)計指標完整性、準確性較高，前期投入較大，后期維護成本較高，適用于可靠性要求較高、低壓臺區(qū)基礎數(shù)據(jù)管理水平較高的區(qū)域；智能電能表路線統(tǒng)計指標對數(shù)據(jù)處理算法依賴度較高，期間數(shù)據(jù)處理量巨大，前期投入最大，后期維護成本較低，比較適用于智能電能表應用較為成熟、低壓臺區(qū)基礎管理水平也較好區(qū)域；客戶報障路線統(tǒng)計指標隨機性較大，通過歸類分析后，仍具有一定參考意義，但其對基礎數(shù)據(jù)、信息系統(tǒng)等要求較低，投入及后期維護成本最低，且對各種類型區(qū)域均適用。