基于抽样采集方法的低压供电可靠性研究

张震　刘爱　郭世刚　王宝英　姜蕾

摘要：本文首先在对低压用户可靠性统计及可行性分析的基础上，确定了低压用户停电信息数据抽样采集思路。并依托低压可靠性系统，建立了低压用户台账，对照中压用户供电可靠性关键指标，梳理了低压可靠性统计评估指标和评估方法。在实证研究阶段，通过抽样采集的方式，在低压用户可靠性统计分析系统实现了某供电公司部分低压用户停电信息的采集、上传，初步实现了低压可靠性的统计与计算。同时依托该公司配网全过程管理平台建设，开展了网格化可靠性指标统计，实现了各个网格内的中压可靠性指标统计计算，并依据可靠性的高低进行分颜色预警，为电网企业的配网规划、建设及运维配置提供参考依据。

关键词：抽样采集;低压供电可靠性;可靠性指标计算

1、研究背景

当前我国对电能需求不断增加，配电网设备设施建设不断增多，使得配网结构越来越复杂，造成配网运营管理难度逐步加大，也增加了其出现故障的概率，影响了供电的可靠性。

目前国内供电可靠性研究主要关注输变电设施、系统和中压用户供电可靠性，低压用户可靠性研究在国内还处于理论阶段，尚未真正开展。而世界一流发达城市可靠性管理已延伸至低压可靠性领域，为实现与世界一流电网可靠性管理方式接轨，提升电网企业服务管理水平，本文开展了低压供电可靠性研究工作。

2、低压供电可靠性研究

2.1低压用户采集方式可行性分析

低压供电可靠性数据的收集，难点在于如何采集停电信息。本文分别对全量采集、抽样采集两种方式进行了测试研究和可行性研究。经分析，全量采集方式准确性高，但开展全量采集的研究过程中存在以下問题：

1.智能电表覆盖率有限

低压用户的停电信息依托其智能电表的信息采集，现阶段大部分供电企业智能电表的覆盖率还远未达到100%，除极少新建或试点区域可达到，对于现有的用电用户改造难度较大。

2.数据规模大

面对海量的电力用户，如果按照每天对所有智能表进行数据采集，工作量将非常大。

3.数据采集带宽有限

由于低压用户的停电信息数据量较大，只有采用光纤+485方式的区域数据通道能保证停电信息的采集。非光纤地区，采集低压停电信息占用数据传输通道带宽会影响到营销其他业务的数据快速准确的上传。

基于以上原因，本文从目前实际情况出发，进行了低压可靠性抽样采集的可行性研究，构建抽样采集指标计算理论模型，研究抽样采集原则，进行了抽样采集的研究及实施工作。

2.2低压用户供电可靠性指标梳理

为实现低压可靠性指标统计，开展国际对标，在进行低压信息采集、传输的同时，还需要制定相关的量化指标。为此，本文通过全面梳理低压可靠性指标（如表1），对照中压可靠性指标和低压用户可靠性特点，对国网下发的低压可靠性指标定义及计算公式进行分析与核对，及时反馈指标的梳理意见和建议，从而确保建立正确、合规的低压可靠性指标体系。

指标梳理结果举例如下：

（1）平均供电可靠率，记作ASAI-1：

平均供电可靠率ASAI-1=（1-用户平均停电时间/统计期间时间）×100%

（2）若不计外部影响时，则记作ASAI-2：

平均供电可靠率ASAI-2（不计外部影响）=（1-（用户平均停电时间-用户平均受外部影响停电时间）/统计期间时间）×100%

（3）若不计系统电源不足限电时，则记作ASAI-4：

平均供电可靠率ASAI-4（不计系统电源不足限电）=（1-（用户平均停电时间-用户平均限电停电时间）/统计期间时间）×100%

（4）系统平均停电时间，记作SAIDI-1：

系统平均停电时间SAIDI-1=用户平均停电时间=∑（每户每次停电时间）/总用户数=∑（每次停电持续时间*每次停电用户数）/总用户数h/户

（5）若不计外部影响时，则记为SAIDI-2：

系统平均停电时间 SAIDI-2=∑（每次外部影响停电持续时间*每次受其影响的停电用户数）/总用户数h/户

（6）若不计系统电源不足限电时，则记为SAIDI-3：

系统平均停电时间 SAIDI-3=∑（每次限电停电持续时间*每次限电停电用户数）/总用户数h/户

2.3低压用户停电信息采集

如图1所示，10千伏中压馈线为若干个台区（公变）供电，台区通过低压线路为多个低压分支箱供电，低压分支箱再通过低压分支线为每个低压用户供电。本文设置同一单元的低压用户计量表虚拟在一个虚拟表箱（集中计量箱）中进行统一管理。

在研究过程中，将虚拟表箱做基础研究对象，其运行状态信息是通过虚拟表箱下所有低压用户智能电表的运行状态来反映。根据抽样模型理论，将每个虚拟表箱的全部低压用户智能电表做为一个层进行统计，再根据随机理论，随机采集虚拟表箱中2个低压用户智能电表的运行状态来反映虚拟表箱的运行状态，从而实现基于虚拟表箱的低压可靠性数据采集。

根据供电用户与虚拟表箱的供电拓扑关系，若一个虚拟表箱发生停电事件时，其中必有一个低压用户发生的停电事件。

对于抽样实践来说，通过随机采集虚拟表箱中一个用户的（抽样点库中随机抽取）停运事件，来反映该虚拟表箱停运状态。然后根据单户停电发生概率和事件采集概率剔除单户停电影响。

3、实证研究及成效

根据上文提出的研究方法，本文选取某供电公司开展低压供电可靠性管理工作。该公司通过建立低压用户可靠性系统，在系统中建立了低压用户基础台账，实现了所有的低压用户抽样点的停送电信息均已上传至系统，基本具备了低压可靠性初步统计与计算。

根据该公司低压用户实际情况，选定A地区作为低压供电可靠性开展试点。A区域所辖供电面积1.67平方公里，供电人口3万人;用户数28590万户，其中专变用户134户，公用配变用户235户，低压用户28224万户。

全面搜集试点区域低压用户、智能表、集中器、通讯方式等台账信息。同时在用采项目组支持下，选定台区进行停电信息采集测试，开展低压用户停电信息采集可行性分析。在进行采集测试的同时，对低压可靠性涉及的各项指标进行梳理。

依托已建立的低压用户可靠性系统，通过抽样采集的方式，在低压用户可靠性统计分析系统实现了部分低压用户停电信息的采集、上传，初步实现了低压可靠性的统计与计算。

在低压可靠性系统中建立了低压用户台账，为低压用户可靠性统计打好台账基础。开展低压可靠性指标的梳理工作，对照中压可靠性指标和低压用户可靠性特点，对国网公司下发的低压可靠性指标定义及计算公式进行梳理与核对，保证建立正确、合规的低压可靠性指标体系。

目前已在低压用户可靠性系统建立了试点区域低压用户台账，如图2所示。

系统实现了低压用户可靠性的初步试计算，计算实例如图3所示。

参考文献：

[1] 王宏宇.某地区中压用戶供电可靠性计算及提升策略研究[D].河北科技大学，2019.

[2] 赵川.基于大数据的城市低压配电网运行可靠性评估[J].通信电源技术，2019（2）：37-39.

[3] 刘子暄.浅谈基于需求响应与需求调度的配电网供电可靠性分析[J].科技风，2019（9）：123.

[4] 李文革.临桂配电网自动化建设对供电可靠性的影响因素分析[J].通讯世界，2019（3）：169.

[5] 国家电网公司.供电系统用户供电可靠性管理[M].中国电力出版社，2012.

作者简介：

张震，男，1975年04月12日 大学本科，高级工程师，主要研究方向：电力系统可靠性，安全性评价等。

刘爱（1974-），女，大学本科，工程师，主要研究方向：电力系统继电保护及自动装置。

郭世刚（1976-），男，本科，高级工程师，主要研究方向：配网设备改造。

王宝英（1970-），女，大学本科，高级工程师，主要研究方向：电力系统及其自动化。

姜蕾（1977-），女，本科，政工师，主要研究方向：电网运维检修。

（作者单位：1国网天津市电力公司;2国网天津市电力公司城西供电分公司）