盧健強(qiáng)，蘭 月，郭金剛，王 達(dá)，李斯特

(國(guó)網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司電力科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

線損作為電力系統(tǒng)的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，是衡量電力企業(yè)經(jīng)營(yíng)能力和管理水平的重要依據(jù)，如何有效節(jié)能降損對(duì)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著深遠(yuǎn)意義[1]。線損管理對(duì)節(jié)能降損，提高企業(yè)效益具有非常重要的意義，應(yīng)采取新的管理措施來(lái)節(jié)能降損，深挖內(nèi)部潛力，降損增效。當(dāng)前在線損管理工作中，配電網(wǎng)線損的治理空間和管理難度很大，因此配電網(wǎng)線損管理是供電企業(yè)線損管理中最為重要的一部分[2-3]。蒙東電網(wǎng)是典型的送端電網(wǎng)，呈“通道化、碎片化”特征,負(fù)荷分散，供電線路冗長(zhǎng)，線損一直居高不下,是蒙東電網(wǎng)發(fā)展難題，影響企業(yè)效益提升，由此伴隨的用戶投訴時(shí)有發(fā)生。本文針對(duì)蒙東某地區(qū)現(xiàn)狀，總結(jié)配電網(wǎng)線損的管理經(jīng)驗(yàn)，提出一種基于層次分析法的配電網(wǎng)線損全周期精益化管理方法，利用層次分析法確定影響配電網(wǎng)線損的主要因素，然后通過(guò)計(jì)劃-執(zhí)行-檢查-總結(jié)(plan-do-check-action，PDCA)循環(huán)方法進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，推動(dòng)蒙東地區(qū)配電網(wǎng)線損管理不斷創(chuàng)新。

1 層次分析法

1.1 原理

層次分析法是由美國(guó)著名的運(yùn)籌學(xué)家Satty教授提出的一種定性與定量相結(jié)合的多準(zhǔn)則的決策方法[4-5]。具體說(shuō)就是在運(yùn)用層次分析法時(shí)把需要解決的問(wèn)題分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等，用一定的數(shù)值對(duì)其進(jìn)行量化。首先將所要分析的問(wèn)題層次化，根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)和要達(dá)到的總目標(biāo)，將問(wèn)題分解成不同的組成因素；然后按照因素間的相互關(guān)系及隸屬關(guān)系，將因素按不同層次聚集組合，形成一個(gè)多層分析結(jié)構(gòu)模型；最終歸結(jié)為最低層(方案、措施、指標(biāo)等)相對(duì)于最高層(總目標(biāo))相對(duì)重要程度的權(quán)值或相對(duì)優(yōu)劣次序的問(wèn)題[6-8]。

1.2 模型分析

運(yùn)用層次分析法建模分析有以下4個(gè)步驟。

a.建立層次結(jié)構(gòu)模型

通常按3層結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)造：第1層為目標(biāo)層，第2層為準(zhǔn)則層，第3層為措施層，如圖1所示。目標(biāo)層只有1個(gè)元素，一般是分析問(wèn)題的預(yù)定目標(biāo)或理想結(jié)果；準(zhǔn)則層包括為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所涉及的中間環(huán)節(jié)，由若干個(gè)層次組成；措施層包括為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)可供選擇的各種措施、決策方案等。

圖1 層次分析法結(jié)構(gòu)

b.構(gòu)造判斷矩陣

對(duì)每層元素間進(jìn)行比較是建立層次模型后構(gòu)造判斷矩陣的基本方法，為使矩陣中的各要素的重要性能夠進(jìn)行定量顯示，引進(jìn)矩陣判斷標(biāo)度(1-9級(jí)標(biāo)度法)，如表1所示。

表1 9級(jí)標(biāo)度法與含義

由m個(gè)元素得到的判斷矩陣C=(Cij)m×m形式為

C1C2…CmC1C11C12…C1mC2C21C22…C2m……………CmCm1Cm2…Cmm

矩陣C具有以下性質(zhì):

(1)

c.層次單排序及其一致性檢驗(yàn)

層次單排序是指對(duì)于上一層某因素，本層次各因素重要性的排序。具體做法為計(jì)算出對(duì)應(yīng)于判斷矩陣最大特征根λmax的特征向量，經(jīng)歸一化(使向量中各元素的和等于1)后記為W，W的元素為同一層次因素對(duì)于上一層次某因素相對(duì)重要性的排序權(quán)值，此過(guò)程即為層次單排序[9]。

判斷矩陣通常是不一致的，但是為能用判斷矩陣對(duì)應(yīng)于特征根的特征向量作為被比較因素的權(quán)向量，其不一致程度應(yīng)在容許的范圍內(nèi)，則需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

一致性指標(biāo)CI為

(2)

式中：CI=0，有完全的一致性;CI接近于0，有滿意的一致性；CI越大，不一致性越嚴(yán)重；CI越小，一致性越大。

為衡量CI的大小，引入隨機(jī)一致性指標(biāo)RI。

(3)

式中：RI和判斷矩陣的階數(shù)有關(guān)，矩陣階數(shù)越大，則出現(xiàn)一致性隨機(jī)偏離的可能性越大。對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI標(biāo)準(zhǔn)值

考慮到一致性的偏離可能是由于隨機(jī)原因造成的，因此在檢驗(yàn)判斷矩陣是否具有滿意的一致性時(shí)，還需將CI和RI進(jìn)行比較，得出檢驗(yàn)系數(shù)CR為

(4)

式中：CR<0.1，則認(rèn)為該判斷矩陣通過(guò)一致性檢驗(yàn)；否則就不具有滿意一致性。

d.層次總排序

計(jì)算某一層次所有因素對(duì)于最高層(總目標(biāo))相對(duì)重要性的權(quán)值，稱為層次總排序，這一過(guò)程一般是從上而下逐步進(jìn)行。

2 配電網(wǎng)線損指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1 層次結(jié)構(gòu)模型的建立

結(jié)合蒙東某地區(qū)配電網(wǎng)線損工作實(shí)際，構(gòu)建的配電網(wǎng)線損指標(biāo)體系設(shè)有決策目標(biāo)、4個(gè)中間層要素、13個(gè)備選方案。配電網(wǎng)線損評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如圖2所示。

圖2 配電網(wǎng)線損評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.2 判別矩陣構(gòu)建及一致性檢驗(yàn)

本文根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系所確定的上下層因素隸屬關(guān)系，將下一層制約因素對(duì)上一層準(zhǔn)則因素的重要程度根據(jù)蒙東某地區(qū)配電網(wǎng)線損實(shí)際情況進(jìn)行兩兩比較，得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)結(jié)果，如表3—表7所示。

表3 一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷矩陣及一致性校驗(yàn)

表4 人的因素評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷矩陣及一致性校驗(yàn)

表5 設(shè)備因素評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷矩陣及一致性校驗(yàn)

表6 結(jié)構(gòu)因素評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷矩陣及一致性校驗(yàn)

表7 用戶因素評(píng)價(jià)指標(biāo)判斷矩陣及一致性校驗(yàn)

2.3 層次總排序

對(duì)影響配電網(wǎng)線損因素權(quán)重結(jié)果進(jìn)行排序,如表8所示。由表8可知，影響配電網(wǎng)線損因素中，配電網(wǎng)線損管理流程因素權(quán)重最高為0.3526，變壓器損耗為0.1031，無(wú)功補(bǔ)償裝置配置為0.1011，線路損耗為0.0912，用戶負(fù)荷變化及低電壓?jiǎn)栴}為0.0776。

表8 影響配電網(wǎng)線損因素權(quán)重排序

3 全周期精益化管理

3.1 總體框架

針對(duì)上述層次分析法得出的影響配電網(wǎng)線損主要因素，采用全周期精益化管理思想，利用PDCA循環(huán)，分4個(gè)步驟，循序漸進(jìn)、逐層深入地對(duì)影響配電網(wǎng)線損的原因進(jìn)行整改，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理跟蹤的全過(guò)程覆蓋和全面管控，全周期精益管理總體框架如圖3所示[10-14]。

圖3 全周期精益管理總體框架

3.2 管理目標(biāo)

針對(duì)表8中影響配電網(wǎng)線損排名前5的權(quán)重因素提出相應(yīng)的管理目標(biāo)，如表9所示。

表9 管理目標(biāo)

3.3 管理措施

3.3.1 細(xì)化管理流程，明確職責(zé)分工

a.強(qiáng)化組織保障，確保責(zé)任到位。加大降損工作力度，嚴(yán)格按照降損標(biāo)準(zhǔn)和要求落實(shí)推進(jìn)、細(xì)化分解重點(diǎn)任務(wù)，明確各項(xiàng)任務(wù)的責(zé)任主體和進(jìn)度要求；加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，強(qiáng)化部門間協(xié)作機(jī)制，發(fā)揮組織合力，確保各項(xiàng)工作扎實(shí)有效推進(jìn)；加強(qiáng)執(zhí)行過(guò)程管控，確保質(zhì)效持續(xù)提升。

b.強(qiáng)化機(jī)制保障，保證措施到位。健全工作機(jī)制，建立降損閉環(huán)管理機(jī)制，保障技術(shù)降損工作體系化、規(guī)范化開展；將降損工作納入日常管理流程，利用長(zhǎng)效機(jī)制實(shí)行常態(tài)降損；建立實(shí)施方案滾動(dòng)修訂機(jī)制，結(jié)合執(zhí)行情況和安全生產(chǎn)工作實(shí)際定期評(píng)估工作成效、修訂方案，確保方案科學(xué)有效。

c.強(qiáng)化成果保障，確保推廣到位。堅(jiān)持改革創(chuàng)新，注重實(shí)用實(shí)效，集中力量開展重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題研究，提出高損線路、臺(tái)區(qū)改造、高耗能設(shè)備更換、無(wú)功優(yōu)化等項(xiàng)目需求，形成統(tǒng)一的降損項(xiàng)目?jī)?chǔ)備庫(kù)；挖掘現(xiàn)有設(shè)備利用效率，加強(qiáng)降損措施成效評(píng)估和降損成果總結(jié)提煉，固化具有典型性、推廣性的技術(shù)及管理成果，豐富降損典型經(jīng)驗(yàn)庫(kù)。

3.3.2 降低變壓器損耗,確保變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

a.針對(duì)空載配變與用戶協(xié)商簽訂變壓器啟停協(xié)議，當(dāng)變壓器空載時(shí)，由當(dāng)?shù)毓╇娝鶎?duì)變壓器進(jìn)行停運(yùn)，用戶不允許擅自復(fù)電；當(dāng)用戶有用電需求時(shí)，由變電站人員在24 h內(nèi)對(duì)變壓器進(jìn)行復(fù)電，用電結(jié)束后，則根據(jù)協(xié)議再次對(duì)變壓器停運(yùn)；通過(guò)電力生產(chǎn)管理系統(tǒng)(power production management system，PMS)、供電服務(wù)指揮系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)對(duì)季節(jié)性空載變壓器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)負(fù)載率降為零時(shí)及時(shí)通知轄區(qū)單位對(duì)其進(jìn)行停運(yùn)。

b.針對(duì)輕載配電變壓器，通過(guò)農(nóng)網(wǎng)工程項(xiàng)目換成調(diào)容變壓器，配變負(fù)載率在50%左右時(shí)設(shè)備線損最低。在負(fù)荷高峰期時(shí)，調(diào)至較高容量檔位使其負(fù)載率最大限度接近50%；當(dāng)負(fù)荷高峰期過(guò)后，調(diào)至較低容量檔位，使其負(fù)載率最大限度接近50%。

c.針對(duì)高耗能變壓器，認(rèn)真梳理S7、S8型及以下和投運(yùn)滿20年的S9型配電變壓器明細(xì)，淘汰高耗能變壓器，實(shí)現(xiàn)高耗能配電變壓器見(jiàn)底清零。

3.3.3 合理配置無(wú)功裝置，確保無(wú)功裝置投運(yùn)率

a.靈活運(yùn)用調(diào)度系統(tǒng)、供電指揮系統(tǒng)、電工中心配網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等工具實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)荷狀況和功率因數(shù)，及時(shí)投切無(wú)功補(bǔ)償裝置。

b.在農(nóng)閑季節(jié)開展無(wú)功補(bǔ)償裝置的檢測(cè)和維修工作，確保在負(fù)荷高峰期來(lái)臨時(shí)補(bǔ)償裝置能夠正確、可靠運(yùn)行。

c.針對(duì)無(wú)功補(bǔ)償不足的高損臺(tái)區(qū)，通過(guò)臺(tái)區(qū)補(bǔ)償裝置改造項(xiàng)目進(jìn)行治理。

d.在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段充分考慮到配網(wǎng)無(wú)功未來(lái)的增長(zhǎng)趨勢(shì)，合理規(guī)劃無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備容量。

e.加強(qiáng)用戶宣傳，使用戶充分了解就地?zé)o功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)勢(shì)，幫助用戶合理選擇補(bǔ)償設(shè)備容量，并提升用戶對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置檢查、維護(hù)、保養(yǎng)、更換的主動(dòng)性。

3.3.4 確保線路經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，降低線路損耗

a.合理調(diào)整配電線路運(yùn)行方式，通過(guò)合并臺(tái)區(qū)、負(fù)荷切改等方式確保配電線路經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

b.加快配電網(wǎng)工程改造，優(yōu)先將不滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的配電線路納入升級(jí)改造計(jì)劃，有效增加線路載流量，達(dá)到降損增效的目的。

c.對(duì)于輕載線路，計(jì)劃建立線路間的拉手關(guān)系，在負(fù)荷低谷期實(shí)行多線路拉手運(yùn)行，以減小輕載問(wèn)題影響的范圍和程度；對(duì)于重過(guò)載線路，通過(guò)農(nóng)網(wǎng)改造工程、技改大修工程、增設(shè)電源點(diǎn)、增設(shè)配電線路出口措施逐步予以消除。

3.3.5 加強(qiáng)異常電壓治理

a.在低電壓臺(tái)區(qū)裝設(shè)整流裝置和逆變裝置，通過(guò)整流裝置將臺(tái)區(qū)首端電壓質(zhì)量合格的交流電轉(zhuǎn)換成直流電輸送到線路末端，再通過(guò)逆變裝置將直流電轉(zhuǎn)換成交流電供用戶使用，解決用戶低電壓?jiǎn)栴}。

b.各變電站每日登陸配電網(wǎng)管控模塊進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)低電壓臺(tái)區(qū)立即分析并制定解決方案，采用調(diào)節(jié)分接開關(guān)檔位、調(diào)整負(fù)荷等運(yùn)維手段進(jìn)行治理。

c.因10 kV線路末端低電壓導(dǎo)致臺(tái)區(qū)低電壓，對(duì)可進(jìn)行有載調(diào)壓的主變壓器進(jìn)行分時(shí)段調(diào)整母線電壓，以解決農(nóng)灌期間負(fù)荷高峰時(shí)的低電壓?jiǎn)栴}。

d.根據(jù)地區(qū)負(fù)荷增速、低電壓線路及臺(tái)區(qū)分布，通過(guò)變電站布點(diǎn)，解決低電壓?jiǎn)栴}。

e.對(duì)于10 kV供電半徑過(guò)長(zhǎng)、負(fù)荷主要集中在末端的線路采取線路加裝無(wú)功補(bǔ)償及調(diào)壓器的方式解決低電壓?jiǎn)栴}。

3.4 管理成效及推廣

將上述管理制度應(yīng)用于蒙東某地區(qū)配電網(wǎng)線損管理，取得了顯著的降損成效。通過(guò)優(yōu)化變壓器運(yùn)行方式及更換改造變壓器，該地區(qū)385臺(tái)季節(jié)性公用配變?cè)诳蛰d運(yùn)行時(shí)及時(shí)停運(yùn)，年節(jié)電量47.57萬(wàn)kWh，年節(jié)能收益14.75萬(wàn)元；1792臺(tái)季節(jié)性輕載變壓器更換為調(diào)容變壓器，年節(jié)電量299.96萬(wàn)kWh，年節(jié)能收益92.99萬(wàn)元；改造高耗能配變860臺(tái)，年節(jié)約電量479.95萬(wàn)kWh，年節(jié)能收益148.78萬(wàn)元。通過(guò)合理配置無(wú)功裝置，確保無(wú)功裝置投運(yùn)率，該地區(qū)404個(gè)無(wú)功補(bǔ)償不足高損臺(tái)區(qū)全部治理完成后，年節(jié)約電量363.99萬(wàn)kWh，年節(jié)能收益122.84萬(wàn)元。通過(guò)農(nóng)網(wǎng)改造工程降低線路損耗，該地區(qū)完成9條線損異常線路改造，年節(jié)約電量665.94萬(wàn)kWh，年節(jié)能收益206.44萬(wàn)元。通過(guò)異常電壓治理，該地區(qū)臺(tái)區(qū)平均電壓從182 V提升至225 V左右，2021年治理低電壓臺(tái)區(qū)258個(gè)，年節(jié)約電量231.76萬(wàn)kWh，年節(jié)能收益71.84萬(wàn)元。以上層次分析法和PDCA全周期精益化管理模式具有良好的推廣和實(shí)用價(jià)值，可以根據(jù)層次結(jié)構(gòu)圖來(lái)分析主要原因，再開展找出對(duì)策、落實(shí)措施及檢驗(yàn)效果等工作。

4 結(jié)語(yǔ)

以蒙東某地區(qū)配電網(wǎng)線損為例，闡述了層次分析法的原理和模型，利用層次分析法得出影響配電網(wǎng)線損的主要原因；利用PDCA循環(huán)模型進(jìn)行配電網(wǎng)線損的全周期精益化管理，并取得了良好的管理成效，極大推動(dòng)了蒙東地區(qū)配電網(wǎng)線損管理的持續(xù)創(chuàng)新。