0 引言

供电可靠性是指系统在满足规定的质量标准下，不间断地向用户提供电能量的能力，是衡量供电质量和电网运行水平的重要指标，也是对电力系统的基本要求。随着地区经济的不断发展和信息技术水平的不断提高，配电网变得规模巨大、结构复杂、点多面广，电力系统运行、维护的复杂性日益增加，对供电可靠性的要求越来越高^[1-2]。

本文通过全面梳理蒙西地区配电网现状，建立符合地区特点的可靠性评估方法和体系，通过评估结果和敏感性分析，找出蒙西地区配电网存在的问题，以指导地区城市及农村配电网的建设、改造、运行和管理工作，切实提高供电可靠性水平。

1 配电网用户停电原因分析 1.1 预安排停电

2017年内蒙古西部地区配电网预安排停电时户数为1 900 367.2 h·户，占总停电时户数的58.8%，用户预安排停电次数6531次，用户平均停电时间11.2 h。预安排停电可分为检修停电、工程停电、用户申请停电、调电和低压作业影响停电，前两种造成的停电时户数占预安排停电时户数的99.2%。其中，95.5%检修停电由计划检修造成，而91.9%工程停电由内部计划施工造成。

城市用户经历的预安排停电时户数为353 052.3 h·户，占城市用户总停电时户数的78.4%，高于全口径用户预安排停电时户数占比。城市用户预安排停电主要原因见表 1。

1.2 故障停电

2017年内蒙古西部地区配电网故障停电时户数为1 331 868.9 h·户，占配电网总停电时户数的41.2%，用户故障停电次数6022次，用户平均停电时间7.9 h。

10 kV配电网设施故障造成的停电时户数占故障停电时户数的89.6%。10 kV配电网设施故障主要与设备原因、外力因素、自然因素和用户影响4方面有关。这4种配电网设施故障诱因所导致的故障停电时户数分别占10 kV配电网设施故障停电时户数的22.0%、28.8%、27.7%和11.7%。

城市用户经历的故障停电时户数为266 373.8 h·户，占城市用户停电时户数的21.6%，低于全口径用户故障停电时户数占比。与全口径统计相同，城市用户故障停电主要原因是10 kV配电网设施故障，这部分对应的停电时户数占城市用户故障停电时户数的95.9%。其中，由设备原因、外力因素、自然因素和用户影响导致的故障停电时户数分别占10 kV配电网设施故障停电时户数的27.6%、35.5%、10.8%和19.6%。

自然因素和用户影响两方面原因造成的故障停电对城市、农村地区影响程度不同。在城市和农村地区，自然因素造成的故障停电时户数分别占10 kV配电网设施故障时户数的10.8%和27.7%。雷害、大风大雨等气候因素对农网设备的影响大于城网。在城市和农村地区，用户影响造成的故障停电时户数分别占10 kV配电网设施故障时户数的19.6%和11.7%。用户设备故障造成的停电对城网的影响更为严重。

2 配电网供电可靠性评估 2.1 评估方法

配电网可靠性评估方法分为模拟法和解析法2大类。模拟法主要有序贯蒙特卡洛模拟法和非序贯蒙特卡洛模拟法2种。解析法主要有故障模式后果分析法、最小路法、最小割集法、网络等值法、马尔可夫法等。考虑到国内可靠性评估的实际情况及内蒙古西部地区生产管理信息化系统建设情况，尤其是配电网及GIS系统信息建设不完善，本文结合内蒙古西部地区电网规模和特点，采用离线仿真计算评估方法，以基于故障模式影响的解析法为核心算法，通过分层计算、逐层转导实现综合评估。该方法通过列举系统中各元件的状态确定系统整体状态，然后根据给定的可靠性判据对所有系统状态进行检验分析，建立故障模式影响表，确定元件故障对系统的影响，以求得系统的可靠性指标^[3-4]。

2.2 可靠性指标影响因素

配电网停电分为预安排停电和故障停电。预安排停电的原因包括配电网设施计划检修、设施临时检修、配电网改造施工、业扩工程施工、市政工程建设施工、限电、调电、用户申请停电及低压作业影响。故障停电主要由设备质量缺陷、设备老化、设备安装问题、运维管理不当、外力影响、自然因素和用户影响造成。

供电可靠性的影响因素分为硬件和软件两方面。硬件因素主要指网架结构、配电自动化程度、技术水平和设备健康状态。对应的改善措施是在考虑经济性的前提下，提高电网转供能力、对老旧设备进行更换及应用不停电作业技术。软件因素即管理水平，包括提高计划停电管理水平、提升检修标准化程度及技术人员的责任心和技术水平^[5]。

硬件因素改善后可带来的可靠性提升体现在：配电网线路具备更强的转供能力，计划检修、工程施工对用户的影响减小；架空裸导线更换为电缆或绝缘导线，有效降低线路故障率；变压器、开关设备等质量提高，老旧设备比例降低，设备故障率得到有效控制；在电网建设和改造工程中引入新技术、新设备，采用免维护或少维护设备，减少设备检修停运次数等。

软件因素的改善措施本质上是从管理角度提高停电统筹管控的规范性和合理性，具体体现在：主电网工程、配电网工程和市政工程协调施工，使停电时间最小化；设施检修配合工程施工，检修计划合理，不造成额外停电；运维质量提高，减少或消除因检修不过关造成设备重复停运次数；事故处理水平提高，抢修时间缩短，恢复供电更加迅速等^[6]。

2.3 优化措施

除提高配电网联络率和转供率、提高配电自动化率、降低设备故障率、提高不停电作业覆盖率之外，最适用于配电网的优化措施见表 2。各项优化措施所针对的停电类型和对应的配电网主要可靠性指标见图 1。

2.4 评估结果

配电网可靠性评估模型需要对配电网网络拓扑结构，线路数量、总长度、主干长度，电缆化率，联络率，配电自动化，不停电作业水平等进行分析。设备可靠性数据包括线路故障数据、变压器故障数据。线路故障数据与变压器故障数据可通过对系统中设备综合指标统计数据处理分析后得到。评估充分考虑A、B、C、D、E类供电区不同的线路特征，分别建立模型。基于上述输入条件，内蒙古西部地区配电网可靠性测算模型测得的2017年各供电单位的配电网可靠性指标如表 3所示。由模型得到的测算值准确反映了内蒙古西部地区各供电单位的供电可靠性水平，相对误差不超过0.044%（见图 2）。

图 3和图 4分别比较了城市地区和农村地区供电可靠性测算值与统计值的差异。城市地区供电可靠性测算值与统计值的相对误差不超过0.048%，农村地区供电可靠性测算值与统计值的相对误差不超过0.043%。

2017年内蒙古西部地区配电网转供率指标整体未能达到《蒙西电网“十三五”发展规划报告第二分册配电网规划》预期水平（如图 5所示）。对于供电可靠性相对更高、对线路转带能力更敏感的A、B类供电区而言，转供率不达标直接导致了2017年A、B类供电区可靠性指标低于规划预期水平（见图 6）。

3 可靠性指标敏感度分析

供电可靠性水平由网架结构、设备可靠性、配农网可靠性指标的5方面影响因素进行定量分析。

3.1 城网

综合测算结果，城网网架结构、设备可靠性、配电自动化率、不停电作业覆盖率和检修、工程预安排停电管控5方面因素在不同可靠性区间的敏感度权重如图 7所示。

分析图 7，可以得出以下结论。

（1）网架结构水平是供电可靠性的根本保障。网架结构中最重要的指标是转供率，其决定了配电网线路转供电能力，奠定了供电可靠性的基础。供电可靠性水平越高，网架结构的影响就越大。

（2）在99.86%~99.96%的可靠性区间（3 h≤T＜12 h），最有效的可靠性提升措施为提高预安排停电计划的合理性和执行刚性，应用不停电作业技术减少计划检修停电和计划工程施工停电的影响。

（3）在99.96%~99.99%的可靠性区间（0.876 h≤T＜3 h），网架结构是供电可靠性最敏感的影响因素，不停电作业成为提升供电可靠性最有效的辅助手段，而加强检修、工程停电管理对供电可靠性的提升效果减小。

（4）当可靠性达到99.99%以上（T＜0.876 h）时，完善网架结构的重要性进一步提高，设备故障停电时户数超过预安排停电时户数。在此区间内，最有效的可靠性提升措施为提高配电网设备健康水平以及推进配电自动化建设进程，从而降低设备故障频率、缩短故障后复电时间。

3.2 农网

经综合测算，农网网架结构、设备可靠性、配电自动化率、不停电作业覆盖率和检修、工程预安排停电管控5方面因素在不同可靠性区间的敏感度权重如图 8所示。

分析图 8，可以得出以下结论。

（1）网架结构水平是供电可靠性的根本保障。

（2）当可靠性低于99.72%时（T>24 h），提升可靠性应主要通过加强综合停电管理，提高预安排停电计划的合理性和执行刚性，并适当应用不停电作业技术。

（3）在99.72%~99.86%的可靠性区间（12 h＜T≤24 h），提升可靠性应通过进一步加强检修、工程施工停电管控和推广不停电作业技术，同时对网架结构进行完善。

（4）在99.72%~99.86%的可靠性区间（12 h＜T≤24 h），网架结构、设备健康水平和配电自动化覆盖率的影响程度随可靠性的提高而变大。

4 存在的问题及应对措施

通过对评估结果进行量化分析，并借鉴国内其他城市可靠性提升经验，指出内蒙古西部地区配电网存在的突出问题，并针对问题提出应对措施。

4.1 规划项目未按计划实施

2017年内蒙古西部A、B类供电区可靠性指标统计值低于规划预期水平，首要原因是规划项目未按计划实施，导致2017年转供率现状与规划预期差距明显。今后内蒙古西部地区各供电单位需严格落实规划项目，并提高项目建设速度，扭转配电网发展滞后于规划预期的局面，为提高供电可靠性打好基础。

4.2 联络线路转供能力低

内蒙古西部地区配电网线路联络率为35.2%，其中44.3%的联络线路具备转供能力，因此配电网线路整体满足“N-1”通过率仅为15.6%。配电网建设和改造过程中应在增加联络线路数量的同时，优化线路负载水平，保证联络线路的转供能力。

4.3 中心城市可靠性亟待提高

根据2017年供电可靠性指标统计，在内蒙古8个包含中心城市（区）的地级市供电局中，仅呼和浩特供电局、包头供电局和鄂尔多斯电业局的中心城市供电可靠性高于99.9%，其余供电局中心城市供电可靠性尚未达到此标准，距2020年实现99.99%的目标差距明显。未来工作重点是加快提升中心城市（区）供电可靠性。

4.4 工程施工制约供电可靠性

2017城市用户的工程、检修、故障停电时户数比例约为12:6:5。工程停电对用户的影响大于检修停电、故障停电之和。内蒙古西部地区配电网建设改造尚未完成，而供电可靠性受工程停电制约，未完全体现现有配电网建设改造对改善可靠性的成效。今后需增强月度停电计划的合理性、统筹性，避免因人员和物料不到位造成的施工拖延，确保停电计划刚性执行，进一步压缩工程施工造成的预安排停电。

4.5 不停电作业应用程度低

2017年内蒙古西部地区不停电覆盖率为9.5%，不停电作业应用力度不足，需在今后加大投入不停电作业，其作用将主要体现在减少中心城区因计划施工和计划检修造成的停电时户数和减少应急抢修时受影响的用户数量。

5 结束语

具有转供能力的网架结构是实现配电网高供电可靠性的基础。在网架建设、改造无法实现转供率指标的情况下，很难通过降低设备故障率和加强运行管理等手段“提高可靠性”，因此配电网网架结构达标是可靠性优化的必要支撑^[7-8]。

运维水平、技术应用水平和综合停电管理水平是发挥网架能力的保障。在网架结构达标的基础上，内蒙古西部地区应关注设备健康状态、不停电检修技术应用停电计划合理性和执行刚性等方面，减少甚至完全避免不必要的停电。

根据敏感性分析结果，内蒙古西部地区城网可靠性提升应优先落实联络率、转供率提升项目，同时加强检修和工程停电管理，并以不停电作业作为重要辅助手段，最大程度缩短预安排停电时间。结合投资有效性分析，农村地区加强停电管理的收效优于加大网架投入的收效。农网可靠性提升应优先提高综合停电管理水平，在停电计划制定阶段压缩停电时户数，并确保停电计划的执行刚性。