［摘 要］文章分析了臺(tái)區(qū)檢修現(xiàn)狀，基于線路態(tài)勢(shì)感知提出了一種優(yōu)化后的臺(tái)區(qū)檢修策略，并結(jié)合算例的方式，分析了該方法的應(yīng)用成效。研究結(jié)果表明，優(yōu)化后的臺(tái)區(qū)檢修方法，減少了檢修運(yùn)營(yíng)投入，增加了運(yùn)營(yíng)收益。

［關(guān)鍵詞］線路態(tài)勢(shì)感知；臺(tái)區(qū)檢修；決策優(yōu)化技術(shù)

［中圖分類號(hào)］TM73 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）09–0050–03

1 臺(tái)區(qū)檢修現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，轄區(qū)內(nèi)的配電線路主要由配網(wǎng)管理人員負(fù)責(zé)管理。配電線路屬于一次設(shè)備，需要在停電狀態(tài)下作業(yè)，因此，停電檢修屬于開展臺(tái)區(qū)檢修工作的前提。但目前配電線路停電檢修尚存在以下不足。

（1）多數(shù)供電企業(yè)采取人工檢修的方式，此類方式難以實(shí)現(xiàn)對(duì)停電時(shí)間的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，且工作量較大，耗時(shí)較長(zhǎng)，若出現(xiàn)異常情況，難以在第一時(shí)間內(nèi)處理。

（2）在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，臺(tái)區(qū)低壓線路容易出現(xiàn)諸多問題，包括線路老化嚴(yán)重、線路故障等。同時(shí)，與線路相連接的各類裝置的可靠性同樣會(huì)下降。但線路和裝置劣化時(shí)間較長(zhǎng)，故障感知難度較高，在運(yùn)維管理過程中，雖然會(huì)采用方法排查設(shè)備，但由于缺少對(duì)比分析，導(dǎo)致低壓線路狀態(tài)和參數(shù)的變化難以被準(zhǔn)確感知。在劣化嚴(yán)重后，故障會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)生成，供電企業(yè)僅能通過事后搶修的方式補(bǔ)救，但造成的負(fù)面影響卻無法挽回。

2 優(yōu)化前后的檢修策略對(duì)比

2.1 傳統(tǒng)檢修模式下的成本分析

在傳統(tǒng)檢修模式下，負(fù)荷損失和檢修成本是運(yùn)維成本的主要組成部分。通常情況下，檢修類型分為4類，包括大修、搶修、小修及巡檢。大修的檢修成本最高，搶修次之，小修再次，巡檢成本最低。巡檢工作的開展，可以降低故障發(fā)生的概率，但巡檢次數(shù)的增加，會(huì)導(dǎo)致巡檢成本顯著提升。為解決傳統(tǒng)檢修模式存在的弊端，需要對(duì)臺(tái)區(qū)用戶回路阻抗和變化趨勢(shì)進(jìn)行跟蹤，并通過計(jì)算的方式加以明確。在這一過程中，還要考慮用戶接入點(diǎn)和臺(tái)區(qū)配電箱之間的距離，并比較干線阻抗大小。這里所說的阻抗大小，主要分為兩種情況，第一種是同表箱用戶，第二種是電氣距離不同的用戶。在此基礎(chǔ)上，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)區(qū)線路狀態(tài)的準(zhǔn)確判斷，為后續(xù)運(yùn)維管理工作的開展提供指導(dǎo)。

通常情況下，臺(tái)區(qū)供電半徑和材料會(huì)受到相關(guān)規(guī)定的限制，故用戶回路阻抗會(huì)處在一個(gè)區(qū)間內(nèi)。文章結(jié)合相關(guān)研究理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)建臺(tái)區(qū)線路態(tài)勢(shì)評(píng)估模型，用于對(duì)比臺(tái)區(qū)用戶支線阻抗和干線阻抗，同時(shí)完成對(duì)臺(tái)區(qū)線路狀態(tài)的評(píng)估。將該模型應(yīng)用于實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景內(nèi)，有助于判定線路故障類型，如線路連接不到位、線路損壞等。

2.2 狀態(tài)檢修成本

文章所研究的狀態(tài)感知檢修方法，通常在故障發(fā)生前后的第一時(shí)間內(nèi)被應(yīng)用，在實(shí)際運(yùn)維階段，會(huì)將檢修觸發(fā)函數(shù)作為依據(jù)，實(shí)際工作由電力企業(yè)負(fù)責(zé)。就實(shí)際情況而言，檢修時(shí)間與執(zhí)行時(shí)間存在一定的差距。

臺(tái)區(qū)狀態(tài)感知檢修損失可以分為3 個(gè)階段，各階段的特征如下所述。

（1）第一階段，函數(shù)被觸發(fā)，在經(jīng)過一段時(shí)間后，線路劣化速度降低，檢修成本減少。

（2）第二階段，在觸發(fā)狀態(tài)感知檢修后，如果檢修不到位，線路狀態(tài)會(huì)快速下降，導(dǎo)致檢修成本增加。

（3）第三階段，線路劣化保持穩(wěn)定，此時(shí)，檢修投入固定，未來僅會(huì)因停電產(chǎn)生損失。

結(jié)合上述分析可知，想要使?fàn)顟B(tài)感知檢修的響應(yīng)度提升，減少檢修成本，需要對(duì)函數(shù)觸發(fā)和消失時(shí)刻之間的時(shí)差進(jìn)行控制。

2.3 運(yùn)營(yíng)成效分析

與傳統(tǒng)檢修模式相比，狀態(tài)感知檢修方式應(yīng)用后，可以使運(yùn)維部門主動(dòng)開展檢修工作，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)檢修的有效把控，同時(shí)還有利于節(jié)省檢修成本。在開展檢修工作的過程中，將線路狀態(tài)參數(shù)作為依據(jù)，能夠減少巡檢頻率，并清晰掌握當(dāng)前和歷史線路狀態(tài)相對(duì)比的變化趨勢(shì)，從而為檢修工作開展提供數(shù)據(jù)支持，避免線路故障惡化，進(jìn)而造成嚴(yán)重后果。

運(yùn)用狀態(tài)感知檢修方法后所取得運(yùn)營(yíng)成效，可以利用下述公式計(jì)算：

式中，SME為運(yùn)營(yíng)成效；SPSR為供電效益，SMD為臺(tái)區(qū)供電時(shí)長(zhǎng)和負(fù)荷，會(huì)對(duì)效益產(chǎn)生直接影響；SCBM為實(shí)施狀態(tài)感知檢修后的損失。

臺(tái)區(qū)運(yùn)維水平與供電時(shí)長(zhǎng)之間存在密切關(guān)聯(lián)，故在檢修或處理故障的過程中，應(yīng)該采用優(yōu)化后的檢修策略。假設(shè)故障處理投入成本固定，可把運(yùn)營(yíng)成效視為求解問題，具體公式如下：

maxSME=SPSR-SCBM（2）

為保證供電可靠性，電網(wǎng)公司對(duì)用戶年度平均停電時(shí)長(zhǎng)的規(guī)定較為嚴(yán)格，必須處在合理的范圍內(nèi)。為此，應(yīng)做好檢修工作，使檢修強(qiáng)度和效率得到有效保證?；诖耍趯?shí)施狀態(tài)感知檢修策略的過程中，應(yīng)保證檢修觸發(fā)函數(shù)被合理觸發(fā)，在保證檢修效率的同時(shí)，在第一時(shí)間找出線路存在的問題。此外，還要將觸發(fā)頻率控制在一定的范圍內(nèi)，避免因觸發(fā)頻率過高，導(dǎo)致成本增加。由此可見，在求取運(yùn)營(yíng)成效最優(yōu)解時(shí)，增加約束條件至關(guān)重要。在此基礎(chǔ)上，可得到下述計(jì)算公式：

式中，H為用戶總數(shù)，tpower_of f（k）為用戶k在一年內(nèi)的停電時(shí)長(zhǎng)，T為狀態(tài)檢修響應(yīng)度，TLimit為電網(wǎng)公司規(guī)定的年度停電時(shí)長(zhǎng)，δZK為連續(xù)阻抗偏差閾值。根據(jù)前文分析可知，對(duì)約束條件下的非線性規(guī)劃問題進(jìn)行求解后，即可對(duì)合適的參數(shù)予以明確，包括ω和δZK。在此基礎(chǔ)上，對(duì)TF=f（ω，δZK）觸發(fā)頻率加以調(diào)整，使檢修執(zhí)行頻率發(fā)生改變，供電時(shí)長(zhǎng)和檢修損失也會(huì)隨之受到影響。故選擇合適的ω和δZK，有助于保證運(yùn)營(yíng)成效達(dá)標(biāo)。

3 算例分析和策略應(yīng)用效果

某供電企業(yè)的轄區(qū)共有3 個(gè)臺(tái)區(qū)，分別為城網(wǎng)、郊區(qū)及農(nóng)網(wǎng)，三者之間臺(tái)區(qū)的占比分別為3 ∶ 3 ∶ 4。其中，臺(tái)區(qū)建成的時(shí)間為20 a。該供電所臺(tái)區(qū)在2018年底，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)寬帶載波通信全覆蓋，可以對(duì)臺(tái)區(qū)內(nèi)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，如電壓、電流和功率等。

將用戶回路阻抗分布情況作為依據(jù)，在分析后得知，T 接情況在農(nóng)網(wǎng)部分普遍存在，且存在三相不平衡較大的特征，故設(shè)定相應(yīng)的判定條件，確定離群次數(shù)為10 次。城網(wǎng)與其他臺(tái)區(qū)相比，具有穩(wěn)定的供電情況，且不存在嚴(yán)重的干擾，故將離群次數(shù)的取值范圍確定為5 次。同時(shí)，還對(duì)兩個(gè)臺(tái)區(qū)的季度阻抗閾值進(jìn)行設(shè)置，取值為0.01 Ω。

現(xiàn)場(chǎng)檢查情況如圖1 所示。檢修結(jié)果表明，連接端子氧化和銹蝕是導(dǎo)致線路出現(xiàn)異常的主要原因。相較于正常線路，故障線路的導(dǎo)電性嚴(yán)重降低，且阻抗大幅度增加。

供電企業(yè)在2017—2018 年采用傳統(tǒng)檢修模式，而2019—2020年期間，對(duì)狀態(tài)感知檢修模式加以應(yīng)用，如果具備實(shí)施隨機(jī)故障判定的條件，運(yùn)維部門需要在24 h 內(nèi)排查場(chǎng)內(nèi)的異常。針對(duì)累積故障，需要在7 d內(nèi)完成維護(hù)工作。為降低維護(hù)造成的影響，應(yīng)在臺(tái)區(qū)低負(fù)載時(shí)段實(shí)施停電作業(yè)。實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果表明，雖然狀態(tài)感知檢修模式相較于傳統(tǒng)檢修模式，在頻次上有所增加，但卻可以減少停電造成的損失。狀態(tài)感知檢修和傳統(tǒng)檢修方式的對(duì)比見表1。

由表1 可知，采用文章所研究的狀態(tài)感知檢修策略后，異常檢出率大幅上升，停電負(fù)荷損失顯著下降。究其原因，主要是狀態(tài)感知檢修可以提前感知，雖然使檢修次數(shù)有所增加，但卻有利于減少因停電所帶來的損失。

在計(jì)算運(yùn)營(yíng)成效在供電收益中的占比后得知，在應(yīng)用狀態(tài)感知檢修方法后，案例企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成效明顯增加，雖然運(yùn)營(yíng)成效占比偏低，但供電收益擁有龐大的基數(shù)，故會(huì)產(chǎn)生較多的經(jīng)濟(jì)收益。該企業(yè)年運(yùn)營(yíng)收益分項(xiàng)占例見表2。

4 結(jié)束語

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，電力企業(yè)應(yīng)基于配網(wǎng)運(yùn)維管理現(xiàn)狀，利用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)檢修模式進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化。鑒于傳統(tǒng)檢修方式存在的弊端，文章建議電力企業(yè)利用狀態(tài)感知檢修方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路狀態(tài)的準(zhǔn)確把握，并通過故障判別模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路故障的準(zhǔn)確判斷。

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