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北京城区配电网结构优化实用研究 摘要 当前配电网的分段点、 联络点的设置一般凭经验设置，通过理论计算优 化分段点、联络点位置， 对于提高配网供电可靠性及提高经济效益有较大益 处。本论文利用历史数据， 采用经典可靠性理论对北京城区配电网的可靠性 进行了分析; 从提高配电 可靠性出发， 在考虑设备成本、 运行维护费用的基 础上， 兼顾设备本身可靠性以及资金的时间价值， 建立了分段开关和联络开 关优化定位的数学模型; 将遗传算法用于联络开关和分段开关优化定位的研 究，构造了用于开关定位的遗传算法所需要的适应函数， 设计了染色体编码 和解码规则; 对北京城区典型配电线路进行了分析计算， 得出了这些线路的 网络优化方案。 本文建立的数学模型简单实用， 可以较全面地反映出可靠性 和经济性的要求; 遗传算法对于求解此类非线性整数规划问题效果显著， 具 有实用化的前景。 关键词: 配电网，可靠性，结构优化，开关定位，遗传算法 a b s t r a c t t h e p o s i t i o n s o f m a n y s e c t i o n a l i z i n g s w i t c h e s a n d t i e s w i t c h e s w e r e s e l e c t e d a c c o r d i n g t o e x p e r i e n c e s w i t h o u t s t r i c t c a l c u l a t i o n s . s o c h o o s i n g e x a c t p o s i t i o n o f s e c t i o n a l i z i n g s w i t c h e s a n d t i e s w i t c h e s i s v e ry h e l p f u l f o r t h e i m p r o v e m e n t o f r e l i a b i l i t y a n d e c o n o m i c e ff e c t o f d i s t r ib u t i o n n e t w o r k .t h e r e l i a b i l i t y o f t h e d i s t r i b u t i o n n e t w o r k s o f c i t y z o n e o f b e ij i n g i s e v a l u a t e d b y c l a s s i c a l r e l i a b i l i t y t h e o ry u s in g h i s t o r i c a l d a t a , a n d t h r o u g h a n al y s i s o f t h e e v a lu a t i o n r e s u l t s . t h e m a t h e m a t i c a l m o d e l o f o p t i m al s w it c h a l l o c a t i o n i s e s t a b l i s h e d b y t a k i n g d e v i c e s c o s t , m a i n t e n a n c e f e e , d e v i c e s r e l i a b i l i t y a n d t i m e v a l u e o f f u n d i n t o a c c o u n t . b e c a u s e o p t i m a l s w i t c h a l lo c a t io n i s a n o n - l in e a r in t e g r al p r o g r a m m i n g p ro b le m , g a ( g e n e t ic a lg o r it h m ) i s t h e m o s t p r e f e r r e d m e t h o d t o s o l v e t h i s p r o b l e m . t h e e v al u a t i o n f u n c t i o n a n d c o d i n g / d e c o d in g r u l e o f c h r o m o s o m e a r e al s o d i s c u s s e d . a n d s t r u c t u r a l o p t i m i z a t i o n o f t y p i c a l d i s t r i b u t i o n li n e s o f c i t y z o n e o f b e ij i n g i s g a in e d b y t h i s m e t h o d .t h e m a t h e m a t i c a l m o d e l p r o p o s e d i n t h i s p a p e r i s s i m p l e b u t p r a c t i c a l , t h a t c a n f u l fi l l t h e r e q u i r e m e n t s o f r e l i a b i li t y a n d e c o n o m y , g a i s a v e ry e ff e c t i v e a n d p r a c t i c a l m e t h o d t o s o l v e t h i s k i n d o f n o n - l i n e a r i n t e g r a l p ro g r a m m i n g p ro b l e m s . k e y wo r d s : d i s t r ib u t i o n n e t w o r k , r e l i a b i l i t y , al l o c a t i o n , g e n e t i c al g o r i t h m o p t i m i z a t i o n , s w i t c h l i h o n g t a o ( e l e c t r i c p o w e r a n d a u t o m a t i o n ) d i r e c t e d b y p r o f . y a n g j i n g y a n 北京城区配电网结构优化实用研究 第一章 引言 1 . 1研究背景 目 前， 北京市l o k v配电网主要由架空配电网及电缆配电网组成， 共有1 5 0 0 条架空线路，约1 8 0 0 0 k m o 城区供电公司共有 i o k v架空线路 1 5 0 条，约4 5 0 k mo架空线路沿道路、街 道分布， 中小容量的中压用户可直接从架空线路接入， 每隔一定距离设置柱上配 电变压器带附近负荷。 架空线路在室外环境运行， 易受外力及天气影响， 线路故 障率高于电缆线路。 经过2 0 0 0 年至2 0 0 3 年城区供电公司可靠性数据的统计与分 析， 架空线路的故障率在0 . 1 9 / k m左右， 柱上开关故障率在。 .0 l / 台 左右。 城区供电局的架空线路均为辐射网， 环网布置， 开环运行。 一般采取三分段、 三联络的结构，即将线路按负荷分成三段， 每一段与相邻线路设置联络点， 在相 邻区段故障或检修时可将负荷倒出。 城区供电局近十年来负荷增长较快， 每年负 荷增长率在8 - 1 0 % 左右，随着负荷的增长，新建 ( 改扩建)变电站工程的实施， 相应的进行了l o k v的新增、切改工程， 在上述工程实施的同时，一般也按照三 分段三联络的原则增加分段点、 联络点， 同时原有的分段点、 联络点因为线路的 切改进行调整作用，即可能由分段改为联络，由联络改为分段作用。 相应分段点、 联络点的设置一般凭经验设置， 没有经过严格的计算， 存在一 定的不合理性。 结构优化的目的就是通过理论计算， 确定最合理的分段点、 联络 点位置。 新街口路负荷约为 2 2 0 a ，线路规模较小，两分段结构，与相邻线路有三个 联络点。 柳巷路负荷为3 6 0 a ，三分段三联络结构，与周围线路四个联络点。我 们存在的问题是: 每条线路分段点的数量及位置是否合理?是否需要优化?优化 后我们能够提高多大经济效益?分段点、 联络点设置一般有什么规律?我们进行 优化计算的目的就是要解决上述问题。 文献【 1 以研究单根馈线上常闭分段开关的最佳数量， 以年平均投资、 运行 维护费用为投资， 以减少的年停电损失为收益， 采用求取效益与投资比 最大值的 算法， 得出最佳线路分段数与线路长度成正比的结果。 但存在以下的不足: 不能 求出分段的准确数量; 树枝状辐射性配网的开关定位不能计算; 因不同支路的故 障率和负荷不同，造成停电损失与线路长度不成正比，存在一定的误差性。 文献【 2 采用p a b u 搜索方法， 以系统总的电量不足期望值最低为目 标， 通过 北京城区配电网结构优化实用研究 第一章 引言 1 . 1研究背景 目 前， 北京市l o k v配电网主要由架空配电网及电缆配电网组成， 共有1 5 0 0 条架空线路，约1 8 0 0 0 k m o 城区供电公司共有 i o k v架空线路 1 5 0 条，约4 5 0 k mo架空线路沿道路、街 道分布， 中小容量的中压用户可直接从架空线路接入， 每隔一定距离设置柱上配 电变压器带附近负荷。 架空线路在室外环境运行， 易受外力及天气影响， 线路故 障率高于电缆线路。 经过2 0 0 0 年至2 0 0 3 年城区供电公司可靠性数据的统计与分 析， 架空线路的故障率在0 . 1 9 / k m左右， 柱上开关故障率在。 .0 l / 台 左右。 城区供电局的架空线路均为辐射网， 环网布置， 开环运行。 一般采取三分段、 三联络的结构，即将线路按负荷分成三段， 每一段与相邻线路设置联络点， 在相 邻区段故障或检修时可将负荷倒出。 城区供电局近十年来负荷增长较快， 每年负 荷增长率在8 - 1 0 % 左右，随着负荷的增长，新建 ( 改扩建)变电站工程的实施， 相应的进行了l o k v的新增、切改工程， 在上述工程实施的同时，一般也按照三 分段三联络的原则增加分段点、 联络点， 同时原有的分段点、 联络点因为线路的 切改进行调整作用，即可能由分段改为联络，由联络改为分段作用。 相应分段点、 联络点的设置一般凭经验设置， 没有经过严格的计算， 存在一 定的不合理性。 结构优化的目的就是通过理论计算， 确定最合理的分段点、 联络 点位置。 新街口路负荷约为 2 2 0 a ，线路规模较小，两分段结构，与相邻线路有三个 联络点。 柳巷路负荷为3 6 0 a ，三分段三联络结构，与周围线路四个联络点。我 们存在的问题是: 每条线路分段点的数量及位置是否合理?是否需要优化?优化 后我们能够提高多大经济效益?分段点、 联络点设置一般有什么规律?我们进行 优化计算的目的就是要解决上述问题。 文献【 1 以研究单根馈线上常闭分段开关的最佳数量， 以年平均投资、 运行 维护费用为投资， 以减少的年停电损失为收益， 采用求取效益与投资比 最大值的 算法， 得出最佳线路分段数与线路长度成正比的结果。 但存在以下的不足: 不能 求出分段的准确数量; 树枝状辐射性配网的开关定位不能计算; 因不同支路的故 障率和负荷不同，造成停电损失与线路长度不成正比，存在一定的误差性。 文献【 2 采用p a b u 搜索方法， 以系统总的电量不足期望值最低为目 标， 通过 北京城区配电网结构优化实用研究 改变配电网络的分段、 联络开关的状态进行配电网络重构，以对于配电网络的分 段、 联络开关的状态。 但这种算法的前提是分段、 隔离开关的位置和数量己经确 定，而存在分段、联络开关数量及定位不合理的情况。 部分文献 3 4 采用模拟腿火法、 遗传算法等随机组合类算法， 但最大的缺 陷是所得解在很大程度上依赖于控制参数的选择， 迭代次数过多， 尤其对于实际 运行的配网，因节点及支路较多，计算时间过长。 一般文献对于分段开关、 联络开关本身故障时的计算较少， 或者分析与实际 情况不相负荷， 分段开关的位置不同， 带来本支路的停电损失不同。 根支路、中 间支路、 末段支路发生时因所停支路数量不同， 带来的停电损失不同。 在以前的 配网可靠性评估中， 一般不区分公用配电变压器和中压用户的故障率， 认为配电 变压器和中压用户的故障率在同等的水平。 在实际运行中， 因为中压用户一般经 由第一断路器、 熔断器、 进线电缆到室内配电装置， 中压用户的故障率往往很高， 且引起的配电线路的故障停电率也很高， 所以在实际应用中， 需要将中压用户作 为一个有一定故障率的独立元件与公用配电变压器进行区分。 随着配电自 动化的实施， 一般在配网中设置故障自 动隔离系统， 故障自 动隔 离系统与普通系统的最大区别是故障查找时间和隔离故障区段的倒闸时间接近 为零。 在采用故障自 动隔离系统后， 设置的分段开关与联络开关数量与位置与采 用之前往往有所不同。电力市场环境下， 不同用电性质用户的电价不同， 停电造 成的损失不同， 将用户停电损失计取一定的系数， 乘取本用户的平均负荷， 作为 停电损失。现在的算法往往不进行考虑不同用户不同电价的问题。 总之， 在对配电网进行全面、 细致的可靠性评估的基础上， 研究配电网络网 络优化的实用化方法，具有很大现实意义和较高的理论价值。 1 . 2研究方法 本文首先在经典可靠性理论【 5 6 指导下对北京城区配电网的供电可靠性 进行评估和分析，包括: 1 ) 预安排停电评估和分析; 2 ) 故障停电评估和分析; 3 )线路的故障率及油开关的故障率的分析与计算: 4 ) 提高北京城区供电局供电可靠性的措施。 可靠性评估和分析的目的是全面掌握北京城区供电局的可靠性情况，找出 影响可靠性的薄弱环节， 并且为配电网结构优化提供理论和数据支持。 在此基础 上， 参考【 1 1 1 1 2 1 3 等文献， 进行的配电网结构优化， 主要是对分段开关及联络 开关的数量及设置位置的优化。方法如下: 北京城区配电网结构优化实用研究 改变配电网络的分段、 联络开关的状态进行配电网络重构，以对于配电网络的分 段、 联络开关的状态。 但这种算法的前提是分段、 隔离开关的位置和数量己经确 定，而存在分段、联络开关数量及定位不合理的情况。 部分文献 3 4 采用模拟腿火法、 遗传算法等随机组合类算法， 但最大的缺 陷是所得解在很大程度上依赖于控制参数的选择， 迭代次数过多， 尤其对于实际 运行的配网，因节点及支路较多，计算时间过长。 一般文献对于分段开关、 联络开关本身故障时的计算较少， 或者分析与实际 情况不相负荷， 分段开关的位置不同， 带来本支路的停电损失不同。 根支路、中 间支路、 末段支路发生时因所停支路数量不同， 带来的停电损失不同。 在以前的 配网可靠性评估中， 一般不区分公用配电变压器和中压用户的故障率， 认为配电 变压器和中压用户的故障率在同等的水平。 在实际运行中， 因为中压用户一般经 由第一断路器、 熔断器、 进线电缆到室内配电装置， 中压用户的故障率往往很高， 且引起的配电线路的故障停电率也很高， 所以在实际应用中， 需要将中压用户作 为一个有一定故障率的独立元件与公用配电变压器进行区分。 随着配电自 动化的实施， 一般在配网中设置故障自 动隔离系统， 故障自 动隔 离系统与普通系统的最大区别是故障查找时间和隔离故障区段的倒闸时间接近 为零。 在采用故障自 动隔离系统后， 设置的分段开关与联络开关数量与位置与采 用之前往往有所不同。电力市场环境下， 不同用电性质用户的电价不同， 停电造 成的损失不同， 将用户停电损失计取一定的系数， 乘取本用户的平均负荷， 作为 停电损失。现在的算法往往不进行考虑不同用户不同电价的问题。 总之， 在对配电网进行全面、 细致的可靠性评估的基础上， 研究配电网络网 络优化的实用化方法，具有很大现实意义和较高的理论价值。 1 . 2研究方法 本文首先在经典可靠性理论【 5 6 指导下对北京城区配电网的供电可靠性 进行评估和分析，包括: 1 ) 预安排停电评估和分析; 2 ) 故障停电评估和分析; 3 )线路的故障率及油开关的故障率的分析与计算: 4 ) 提高北京城区供电局供电可靠性的措施。 可靠性评估和分析的目的是全面掌握北京城区供电局的可靠性情况，找出 影响可靠性的薄弱环节， 并且为配电网结构优化提供理论和数据支持。 在此基础 上， 参考【 1 1 1 1 2 1 3 等文献， 进行的配电网结构优化， 主要是对分段开关及联络 开关的数量及设置位置的优化。方法如下: 北京城区配电网结构优化实用研究 目标函数的设定 考虑开关设备的年平均投资、 运行维护费用， 求取单台开关的年平 均投资、运行维护费用等年值。 对于一条实际配电线路，根据线路的故障率求取每条支路的可靠 率。 根据公用配电 变压器和用户的平均负荷， 及其电价， 求取每条支路 本身的停电损失。 根据支路及子支路是否安装分段开关、 联络开关， 求取不同 组合类型下整条线路的 停电损失。 实际运行中， 开关本身可能会发生故障， 根据分段开关与联络开关 的不同，计算根支路、中间支路、末段支路分段开关、联络开关故 障时的停电损失。 卜 以 本线路开关设备的年平均投资、 运行维护费用与整条线路的停电 损失为目 标函数，求取该目 标函数的最小值。 约束条件 可靠性指标约束， 本研究采用年平均停电损失费用为指标， 需大于 一定要求。 支路过负荷约束。 节点电压上下限约束。 位置约束。即分段开关及联络开关的设置位置的约束。 计算方法: 由 于分段开关、 联络开关的设置为典型的非线性开关量， 可以 利用 遗传算法进行计算。 卜 根据遗传算法的要求推导评估函数表达式。 确定染色体编码、解码的方式。 在m a t l a b 6 . 5下实现算例。 1 . 3本文所做的主要工作 本文的主要工作集中在两个方面: 第一， 基于历史数据对北京城区供电局的 可靠性情况进行全面评估和分析， 求取线路及开关的故障率， 并有针对性地提出 提高配电网可靠性的措施: 第二， 以提高配电网可靠性为目 标建立配电网结构优 化的数学模型，并采用遗传算法求解优化问题。 具体情况如下: 1 )利用历史数据，采用经典可靠性理论对北京城区配电网的可靠性进行了 北京城区配电网结构优化实用研究 目标函数的设定 考虑开关设备的年平均投资、 运行维护费用， 求取单台开关的年平 均投资、运行维护费用等年值。 对于一条实际配电线路，根据线路的故障率求取每条支路的可靠 率。 根据公用配电 变压器和用户的平均负荷， 及其电价， 求取每条支路 本身的停电损失。 根据支路及子支路是否安装分段开关、 联络开关， 求取不同 组合类型下整条线路的 停电损失。 实际运行中， 开关本身可能会发生故障， 根据分段开关与联络开关 的不同，计算根支路、中间支路、末段支路分段开关、联络开关故 障时的停电损失。 卜 以 本线路开关设备的年平均投资、 运行维护费用与整条线路的停电 损失为目 标函数，求取该目 标函数的最小值。 约束条件 可靠性指标约束， 本研究采用年平均停电损失费用为指标， 需大于 一定要求。 支路过负荷约束。 节点电压上下限约束。 位置约束。即分段开关及联络开关的设置位置的约束。 计算方法: 由 于分段开关、 联络开关的设置为典型的非线性开关量， 可以 利用 遗传算法进行计算。 卜 根据遗传算法的要求推导评估函数表达式。 确定染色体编码、解码的方式。 在m a t l a b 6 . 5下实现算例。 1 . 3本文所做的主要工作 本文的主要工作集中在两个方面: 第一， 基于历史数据对北京城区供电局的 可靠性情况进行全面评估和分析， 求取线路及开关的故障率， 并有针对性地提出 提高配电网可靠性的措施: 第二， 以提高配电网可靠性为目 标建立配电网结构优 化的数学模型，并采用遗传算法求解优化问题。 具体情况如下: 1 )利用历史数据，采用经典可靠性理论对北京城区配电网的可靠性进行了 北京城区配电网结构优化实用研究 评估，并对结果进行了有价值的分析; 根据北京城区配电网可靠性评估的结果提出了提高配电网可靠性的有效 措施; 从提高配电 可靠性出发，在考虑设备成本、运行维护费用的基础上，兼 顾设备本身可靠性以及资金的时间价值，建立了 分段开关和联络开关优 化定位的数学模型; 将遗传算法用于联络开关和分段开关优化定位的研究，构造了 用于开关 定位的遗传算法所需要的适应函数，设计了染色体编码和解码规则; 对北京城区典型配电线路进行了分析计算，得出了这些线路的网络优化 方案。 对网络优化的结果进行了分析与总结，得出了普遍性的规律。 北京城区配电网结构优化实用研究 第二章 北京城区配电网可靠性评估与分析 继2 0 0 1 年华北电力大学与北京供电局合作对北京城区配电网进行评估与分 析后， 北京城区供电局按照评估的结果及建议采取了相关措施， 从总体上， 2 0 0 2 年及2 0 0 3 年的供电可靠性得到了进一步提高，本论文按照相同的方法， 对2 0 0 0 年至2 0 0 3 年四年的 配网运行历史数据继续进行分析， 从责任原因、设备类别、 技术原因等方面分析影响其可靠性的主要原因， 进而找出影响可靠性指标的主要 因素， 总结出提高可靠性的措施， 为城区配电网的发展建设和日常的管理工作提 供参考性的意见。 在评估和分析的同时， 对于架空配电线路的故障率及油开关的 故障率进行计算， 掌握目 前线路本身的运行参数， 为进行城区配电网的优化计算 及分析提供基础数据。 在本次评估分析过程中， 我们继续使用了目前广泛应用的的 供电系统用户 供电可靠性管理信息系统 v 3 叶。在此基础上，通过对每年 3 2张中压用户供电 系统的基础数据、 运行情况统计表及其它表格进行大量的统计、 归纳、 分类以及 计算，我们得到了2 0 0 0 到2 0 0 3 年的北京城区供电局供电可靠性指标统计表。 1 0 k v 用户供电可靠性分析方法和步骤如图2 . 1 ( 见下页) 所示。目 前全国统 一使用的供电可靠性统计中其主要统计指标有三个，即: r s 1 , r s 2 , r s 3 ，其中 r s 1 全面、客观、真实地反映了整个供电系统对用户的供电能力。r s 2 指标仅考 虑了 供电部门内部因素引起对用户停电时的供电可靠性， 考核标准最宽， 不能真 实全面地反映供电系统对用户的供电可靠性。 r s 3是在不计系统电源不足限电 而计入其它外部影响时的供电可靠率，考核标准比r s 2 要严格，比 较r s 1 , r s 2 , r s 3 的计算公式和含义， r s 2 , r s 3 都是在特定条件下有限 制地计算了 对用户供电 的 可 靠 性 。 界 有r s 的 考 核 标 准 最 严 : 它 真 实 全 面 地 统 计 供 电 系 统 对 用 户 的 实 际 供电能力， 有利于全面剖析系统对用户的供电可靠性， 因此我们选择r s 1 进行统 计分析。 用户平均停电时间是反映供电可靠性的主要指标之一，我们主要采用了这 个指标进行分析分别统计了每次停电记录对 r s - 1 的影响。在具体分析过程中， 我们把停电记录按预安排停电和故障停电分类。 对于故障停电， 考虑到目 前城区 供电公司可靠性统计并未严格按照内部故障和外部故障进行录入和管理， 并且外 部故障占的比重较小， 我们在这次评估中， 未区分内部故障和外部故障。 对于每 种故障，我们又从停电责任原因和停电设备原因两方面分别对r s - 1 进行统计。 最后，我们根据各种因素对r s - 1 影响的大小，提出了一系列的管理措施和技术 措施。 北京城区配电网结构优化实用研究 图 2 . 1 1 0 k v 用户供电可靠性分析方法和步骤框图: 要性 2 . 1 停电时间对供电可靠性影响的评估 当计入限电时， 北京城区供电局2 0 0 0 年供电可靠性指标r s 1 为9 9 , 9 6 4 %, 2 0 0 1 年为9 9 . 9 4 0 %, 2 0 0 2 年为9 9 . 9 7 0 9 /6 , 2 0 0 3 年为9 9 . 9 7 7 ， 除2 0 0 1 年可靠性 指标r s 1 略有降低外， 总体上呈逐年上升趋势。 2 0 0 0 用户平均停电时间( a 工 h c 1 ) 为3 . 1 6 3 h / 户，2 0 0 1 年为5 . 2 9 9 h / 户， 2 0 0 2 年为2 . 6 7 9 h / 户，2 0 0 3 年为2 . 0 2 4 h / 户，除0 1 年用户平均停电时间略有上升外，总体上呈逐年下降趋势。 表 2 . 1 可靠性指标统计表 北京城区配电网结构优化实用研究 图2 1l o k v 用户供电可靠性分析方法和步骤框图 2 1 停电时间对供电可靠性影响的评估 当计入限电时，北京城区供电局2 0 0 0 年供电可靠性指标r s l 为9 9 9 6 4 ， 2 0 0 1 年为9 9 9 4 0 ，2 0 0 2 年为9 9 9 7 0 ，2 0 0 3 年为9 9 9 7 7 ，除2 0 0 1 年可靠性 指标r s l 略有降低外，总体上呈逐年上升趋势。2 0 0 0 用户平均停电时间( a i h c l ) 为3 1 6 3 h 户，2 0 0 1 年为5 2 9 9 h 户，2 0 0 2 年为2 6 7 9 h 户，2 0 0 3 年为2 0 2 4 h 户，除0 1 年用户平均停电时间略有上升外，总体上呈逐年下降趋势。 表2 1 可靠性指标统计表 北京蛾区配电网结构优化实用研究 2 0 0 0 芷2 0 0 1 正 2 0 0 2 盆2 0 0 3 缸 r s l ( ) 9 9 9 6 4 9 9 9 4 0 9 9 9 7 0 9 9 9 7 7 a i h c 一1 ( h 户) 3 1 6 35 2 9 92 6 7 92 0 2 4 】0 0 8 9 9 9 5 9 99 9 9 8 5 6 。9 。9 ，；回9 。匦五习 97 9 9 6 5 2 9 96 9 9 5 5 0 9 9 5 2 0 0 02 0 0 12 0 0 22 0 0 3 2 0 0 02 0 0 12 0 0 22 0 0 3 图2 2 可靠性指标比较走势图 四年各项可靠性指标的走势见图2 1 中可以看出，四年的供电可靠率总体上 呈上升趋势。以下按照预安排停电及故障停电两类进行分析如下，重点进行故障 停电的分析： 2 2 预安排停电的评估和分析 2 b o o 年用户平均预安排停电时间为2 0 2 9 h 户，占用户平均停电时间的6 4 4 ， 影响可靠性0 0 2 3 个百分点。2 0 0 1 年平均停电时间为4 3 7 6 h 户，2 0 0 2 年为 1 5 1 h 户，2 0 0 3 年为0 9 8 4 h 户，总体上呈下降趋势。具体数据及比较图如下所 示： 表2 2 ，预安排停电影响指标比较表 l 份 2 0 0 0 证2 0 0 1 钲2 0 0 2 钲2 0 0 3 笠 l 项目 用户平均停电时间2 0 2 9 4 3 7 6l ，5 10 9 8 4 9 北京城区配电网结构优化实用研究 占全部停电时间6 4 1 8 2 6 7 8 2 4 8 6 对r s l 的影响0 0 2 30 0 50 0 1 70 0 1 1 图2 3 预安排停电影响指标比较图 在预安排停电中，主要分为计划停电、临时停电和限电影响三类。其中主要 是计划停电，占全部预安排停电的9 0 以上。临时停电主要指处理危急缺陷等的 临时性停电，限电影响主要指主网系统中 f 计划停电主要包括计划施工和计划检修项目。 21 1 计划停电 2 0 0 0 年全年平均停电时间为2 6 5 2 户，占全部停电时间的4 5 9 7 ，影响可 靠性0 0 3 个百分点。2 0 0 1 年为4 0 5 9 h 户，影响供电可靠性0 0 4 9 9 个百分点。 具体数据见下表： 表2 3 计划停电影响停电指标比较表 0 北京城区配电网结构优化实用研究 。 2 0 0 0 位2 0 0 1 年2 0 0 2 笠2 0 0 3 焦 时户数1 0 2 2 1 11 8 9 2 9 2 37 0 7 6 7 54 6 6 4 4 8 用户平均停电时间 2 6 5 24 0 5 91 4 2 40 ，9 2 2 r 全部停电时间 4 5 9 78 1 0 35 4 94 5 5 对r s 一1 的影响 0 0 3 0 30 0 4 9 9o 0 1 50 o l l 在计划停电中，属于内外施工扩建改建的停电占了相当大的比例，在计划停 电中，属于供电单位正常检修维护以及用户申请停电所占的比例要比计划施工小 的多。 2 1 2 临时停电 2 0 0 0 年的临时停电项目较多，停电时户数为8 5 8 2 1 9 ，用户平均停电时间为 2 2 2 7 ，占全部停电时间的3 7 6 7 。2 0 0 1 年没有临时停电项目，整体上临时停电 对可靠性指标的影响较小。 表2 4 临时停电影响停电指标比较表 2 0 0 0 盔2 0 0 l 正2 0 0 2 伍 2 0 0 3 年 时户数 8 5 8 2 1 9 02 1 3 ，27 6 2 用户平均停电时间2 2 2 7o 0 0 4 6o 0 1 5 占全部停电时间 3 7 6 70 1 7 20 7 4 对r s 一1 的影响 0 0 3 0 30 0 0 0 0 50 0 0 0 2 2 1 3 限电影响 随着电网建设与改造的进行，2 0 0 0 年至2 0 0 3 年均没有限电影响。 2 3 各类故障影响 2 0 0 0 年全年用户故障平均停电时间1 1 3 5 h 户，占全部停电的3 5 8 9 ，影 响可靠性指标0 0 1 3 个百分点。2 0 0 1 年全年用户故障平均停电时间为0 9 2 2 h 户，2 0 0 2 年为1 1 7 l h 户，2 0 0 3 年为1 0 3 9 h p 。具体数据以及柱状图见下： 北京城区配电网结构优化实用研究 i, 巡 2 0 0 0 年2 0 0 1 年2 0 0 2 年2 0 0 3 年 时户数1 0 2 2 1 . 11 8 9 2 9 . 2 37 0 7 6 . 7 54 6 6 4 . 4 8 用户平均停电时间2 . 6 5 24 . 0 5 91 . 4 2 40 . 9 2 2 占全部停电时间%4 5 . 9 78 1 . 0 35 4 . 94 5 . 5 对 r s - 1 的影响0 . 0 3 0 30 . 0 4 9 90 . 0 1 50 . 0 1 1 电中 的多 在计划停电中， 属于内外施工扩建改建的停电占了相当大的比例， 在计划停 ， 属于供电单位正常检修维护以及用户申请停电所占的比例要比计划施工小 2 . 1 . 2 临时停电 2 0 0 0 年的临时停电项目 较多， 停电时户数为8 5 8 2 . 1 9 ， 用户平均停电时间为 2 .2 2 7 ，占全部停电时间的3 7 .6 7 %0 2 0 0 1 年没有临时停电项目， 整体上临时停电 对可靠性指标的影响较小。 表2 .4临时停电影响停电指标比较表 濡 u?ifi 2 0 0 0 年2 0 0 1 年2 0 0 2 年2 0 0 3 年 时户数8 5 8 2 . 1 902 1 3 . 2 7 6 . 2 用户平均停电时间2 . 2 2 700 . 0 4 60 . 0 1 5 占 全部停电时间 %3 7 . 6 701 . 7 2 0 . 7 4 对r s - 1 的影响0 . 0 3 0 300 . 0 0 0 5 0 . 0 0 0 2 2 . 1 . 3 限电影响 随着电网建设与改造的进行，2 0 0 0 年至2 0 0 3 年均没有限电影响。 2 .3各类故障影响 2 0 0 0年全年用户故障平均停电时间 1 . 1 3 5 h / 户，占全部停电的3 5 . 8 9 % ,影 响可靠性指标 0 . 0 1 3个百分点。 户，2 0 0 2 年为 1 . 1 7 1 h / 户，2 0 0 3 年全年用户故障平均停电时间为0 . 9 2 2 h / 1 . 0 3 9 h / 户。具体数据以及柱状图见下: 北京城区配电网结构优化实用研究 。 2 0 0 0 位2 0 0 1 年2 0 0 2 笠2 0 0 3 焦 时户数1 0 2 2 1 11 8 9 2 9 2 37 0 7 6 7 54 6 6 4 4 8 用户平均停电时间 2 6 5 24 0 5 91 4 2 40 ，9 2 2 r 全部停电时间 4 5 9 78 1 0 35 4 94 5 5 对r s 一1 的影响 0 0 3 0 30 0 4 9 9o 0 1 50 o l l 在计划停电中，属于内外施工扩建改建的停电占了相当大的比例，在计划停 电中，属于供电单位正常检修维护以及用户申请停电所占的比例要比计划施工小 的多。 2 1 2 临时停电 2 0 0 0 年的临时停电项目较多，停电时户数为8 5 8 2 1 9 ，用户平均停电时间为 2 2 2 7 ，占全部停电时间的3 7 6 7 。2 0 0 1 年没有临时停电项目，整体上临时停电 对可靠性指标的影响较小。 表2 4 临时停电影响停电指标比较表 2 0 0 0 盔2 0 0 l 正2 0 0 2 伍 2 0 0 3 年 时户数 8 5 8 2 1 9 02 1 3 ，27 6 2 用户平均停电时间2 2 2 7o 0 0 4 6o 0 1 5 占全部停电时间 3 7 6 70 1 7 20 7 4 对r s 一1 的影响 0 0 3 0 30 0 0 0 0 50 0 0 0 2 2 1 3 限电影响 随着电网建设与改造的进行，2 0 0 0 年至2 0 0 3 年均没有限电影响。 2 3 各类故障影响 2 0 0 0 年全年用户故障平均停电时间1 1 3 5 h 户，占全部停电的3 5 8 9 ，影 响可靠性指标0 0 1 3 个百分点。2 0 0 1 年全年用户故障平均停电时间为0 9 2 2 h 户，2 0 0 2 年为1 1 7 l h 户，2 0 0 3 年为1 0 3 9 h p 。具体数据以及柱状图见下： 北京城区配屯嘲结构优化实用研究 表2 5各类故障影响指标比较表 宰劳 2 0 0 0 每2 0 0 1 生2 0 0 2 年2 0 0 3 年 项目、 用户平均停电时间 1 1 3 50 9 2 21 1 7 11 0 3 9 占全部停电时间 3 5 8 9 1 7 4 0 4 3 7 1 5 1 3 3 对r s - i 的影响 o 0 1 30 0 1 10 0 1 30 0 1 2 图2 4 各类故障停电影响指标比较图 26 0 5 0 1 5 4 0 - 圜 囵 2 0 0 5 l o 00 2 0 0 02 0 0 12 0 2 0 0 32 。0 02 0 0 12 0 0 2 2 0 0 3 经过调研，考虑到各供电公司在录入停电故障信息时，并未严格按照内部故 障与外部故障信息的划分来录入，从故障影响平均停电时间的指标来进行评估。 北京城区配电网结构优化实用研究 2 3 1 从停电责任原因分析 故障停电责任原因主要包括人为过失，自然因素，用户影响，施工影响以及 其他因素的影响。故障停电责任原因比例图如下： 图2 5 故障停电责任原因比例图 从图中可以明显看出，故障停电原因影响较大的主要是人为过失以及自然因 素的影响。下面按照故障停电责任原因影响因素的顺序依次分析： a 入为过失 人为过失是造成故障停电的首要因素，它包括工程规划、设计不周；产品设 计制造不良；外部人员过失；检修质量不良；设备失修等原因。2 0 0 0 年故障中 由于人为过失导致用户停电的平均停电时间为0 4 7 4 h 户，故障停电1 9 1 9 4 4 时 户数，占全部停电时间的1 5 ，影响可靠性指标0 0 0 5 4 个百分点。四年的具体数 据见表2 6 ： 北京城区配电嘲结构优化实用研究 表2 6故障中人为过失影响停电指标比较表 年毋 项目 2 0 0 0 芷2 0 0 1 年2 0 0 2 正2 0 0 3 笠 时户数 1 9 1 9 4 42 1 0 3 0 62 6 6 8 1 21 8 8 5 6 1 用户平均停电时间 0 4 7 40 4 8 90 5 8 10 3 8 6 占全部停电时间 1 51 7 42 1 6 91 9 0 7 对r s 一1 的影响 0 0 0 5 4 0 0 0 5 60 0 0 6 60 0 0 4 4 从表中对比这四年的情况可看出，人为过失引起的故障对停电可靠性的影响 维持在比较恒定的水平。 b 自然因素 自然因素对停电指标的影响历年都排在第二位，它主要包括进入异物，线路 老化，树木生长或倾倒等。2 0 0 0 年因自然因素导致停电的平均停电时间为o 3 0 1 h 户，影响停电1 1 5 0 9 3 时户数，占全部停电时间的9 5 ，影响可靠性指标o 0 0 3 4 个百分点。2 0 0 1 年平均停电时问为o 0 9 5 h 户，占全部停电时间3 0 6 ，影响可 靠率o 0 0 1 1 个百分点。四年的具体数据见2 5 表： 表2 ，7故障中自然因素影响停电指标比较表 牟劈 项目 2 0 0 0 焦2 0 0 1 焦2 0 0 2 焦 2 0 0 3 芷 时户数 1 1 5 0 9 37 0 4 0 41 3 6 0 0 3 1 8 5 1 _ 8 7 用户平均停电 时间 0 3 0 l0 1 6 4 0 0 30 3 8 9 占全部停电时 9 5 3 1 51 1 21 9 2 l 间 对k s 一1 的影响 0 0 0 3 40 o o l 90 0 0 0 3 0 0 0 4 4 从表中我们可以看出自然因素对停电指标的影响逐年不一，自然因素主要包 括树木生长与倾斜、自然灾害等因素的影响。2 0 0 3 年的指标影响较高，据了解， 主要由于市区绿化与去树的矛盾引起，去树成本提高，树木消纳也有一定的困难， 0 3 年雨雪天气偏多，树木在雨雪天气时易引发断线、闪络故障，故应进一步加 强去树工作。 c 施工 这里施工指的是施工安装不良。在故障中，这部分因素对停电指标的影响也 是不小的，也应当引起我们的注意。2 0 0 0 年故障中由于施工安装不良导致停电 的平均停电时间为0 1 3 5 h 户，影响停电4 4 8 6 6 时户数，占全部停电时间的 1 4 北京城区配电网结构优化实用研究 4 2 7 ，影响可靠性指标0 0 0 1 5 个百分点。2 0 0 1 年平均停电时间为0 0 9 3 h 户， 影响停电4 1 7 6 5 时户数，占全部停电时间的1 7 6 ，影响可靠性指标0 0 0 1 个 百分点。四年的具体数据见表2 6 ： 表2 8 故障中施工影响停电指标比较表 项目i f - b 2 0 0 0 矩 2 0 0 1 年2 0 0 2 在2 0 0 3 正 时户数 4 4 8 6 64 1 7 6 5 4 7 1 5 8 0 6 8 用户平均停电时间 o 1 3 50 0 9 3 o 1 3 2 0 0 l o 占全部停电时间 4 2 71 7 64 9 3 0 4 9 对r s - i 的影响 o o o l 50 0 0 1 1o o o l 5 0 0 0 0 1 从表中可以看出，用户平均停电时间在这四年中的趋势曲线呈波浪状，即先 下降在上升而后又下降，这说明对施工安装不良问题管理的不够彻底，时松时紧； 技术方面也有待改进，要加强施工人员的技术水平和责任心，这个问题就可以避 免再次发生了。 d 用户影响 用户对停电指标的影响是很小的，1 9 9 8 年内部故障由于用户影响导致停电 的平均停电时间为o 0 6 3 h 户，影响停电2 2 7 3 8 时户数，占全部停电时间的0 4 9 3 ，影响可靠性指标0 0 0 0 7 个百分点。2 0 0 1 年平均停电时间为o 0 0 7 h 户，占全 部停电时间的o 5 6 2 ，影响可靠性o 0 0 0 1 个百分点。四年的具体数据见表7 1 3 表2 9故障中用户影响停电指标比较表 ! 份 2 0 0 0 矩2 0 0 1 正2 0 0 2 年2 0 0 3 生 项目 时户数 4 0 9 1 9 5 1 1 8 46 2 4 9 1 1 3 3 3 8 用户平均停电时间 0 1 1o 1 20 1 4 0 2 0 占全部停电时间 3 4 82 2 65 2 3 9 8 8 对r s - 1 的影响 0 0 0 1 30 0 0 1 40 0 0 1 6 0 0 0 2 3 从表中可以明显的看出，用户对停电指标的影响逐年在升高，证明这个问 题的重视程度不够，需要进一步提高认识，加强对用户的检查力度。 2 3 2 从设备原因分析 发生故障的设备主要有架空线路设备，电缆线路设备，配电变压器，跌落式 熔断器，组合电器隔离开关，高低压开关柜，线路断路器，