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配电网停电计划优化分析
1、背景
配电网停电计划的管理是供电企业的一项重要业务，关系到电网的安全可靠运行以及供电企业的经济效益和社会效益。随着电网规模的不断扩大，设备数量增多，用电负荷也发生了快速增长，停电计划管理的复杂度越来越高，同时用户对供电可靠性和供电质量的要求也越来越高，从而对停电计划管理水平提出了更高的要求。
在配电网停电计划流程管理方面，目前存在着任务复杂、临时性强、计划性弱等特点，由于分支线在调度管辖范围属于较薄弱的环节，分支线的设备变更、运行状态、检修管理、抢修管理主要由所属运维班组自行控制，流程和管理不规范。实现“统一指挥、协调运作、规范标准、安全高效”的停电计划流程管理能够有效提高线路供电可靠性。
在配电网停电计划优化排程方面，国内一些专家学者提出了不少解决方案，但基本上处于两个极端位置，要么相对简单，仅从停电计划影响设备的重叠范围进行计划的简单拟合，或从计划开工时间入手进行简单的时间排序，导致计划优化排程的结果不佳，可用性不强；要么考虑的太复杂，从影响停电计划拟定的各种要素入手，或从计划安排的各种合理性入手进行计划排程，而忽视了现有数据和外围系统的实际情况，以及系统的计算机实现难度，从而导致系统开发实现难度大，系统实用性不强。迫切需要从国内供电企业配电网停电计划工作的实际情况出发，考虑影响停电计划优化及排程的各种因素，结合现有外围系统的建设情况以及数据情况，建立更加实用、可行的停电计划优化排程模型，并且在计算机实现方面易于编程实现，具有较高的理论价值和现实意义。
2、现状分析
停电计划管理的业务流程比较复杂，从停电计划的拟定到实施，需要考虑的
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因素众多，如。停电计划的影响范围、停电计划实施的安全性、停电计划对供电可靠性的影响，以及班组及施工队伍的物资和人员的工作量安排等。目前电力公司大多已经在生产管理系统（pms）中建立了停电计划流程管理模块，
停电计划业务处理流程图
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但停电计划编制工作主要还是通过人工编制、开会讨论等方式进行，对设备停电的频率及停电时间的控制不是很精确，导致重复停电或者停电时户数超标等问题，可靠性得不到保证；同时缺乏及时有效的信息支持和安全分析工具，导致对同杆架设和交叉跨越的线路是否遗漏了陪停计划、制定的停电计划中是否影响了重要用户和双电源用户、停电范围和停电时间是否与保电任务发生冲突等问题不能及时掌握，需要多次开会讨论甚至到现场进行确认，反复修改已制定的停电计划，工作量繁重，效率低下。
同时，停电计划安排涉及多个业务部门的协同工作，一份编排合理、考虑周全、安排有序的生产计划对安全生产工作至关重要。目前电力企业的停电计划安排主要以人工为主，相关人员的专业技术能力、工作经验、对工作的责任心直接关系到停电计划的优劣，会造成工作量安排不适当，工作出错几率大，人力资源浪费等情况。要保证计划安排的合理性和科学性，需要大量的有效信息的支持，目前难以对这方面的信息进行整合和集成，以至于难以实现停电计划优化安排、难以减少停电次数和停电时间。综上配电网停电计划管理水平的提升从管理流程和停电排程两方面进行优化。
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3、管理流程优化
配电网停电计划管理要掌握工作主动性，一方面做好问题分析工作，找出规律，在下一步工作中积极采取对策，做好控制。另一方面要通过制度做好具体停电计划管理的管控工作。
1、优化管理流程，坚持年、季度、月、周、日工作计划规范管理
（1）年度停电计划可在每年年末前（11月或12月前）由各单位根据年度城网、大修、技改计划预安排下一年度停电计划，由配电运检室统一汇总审核，于每年年初可行文下达。
（2）季度停电计划可由各单位根据工程进展和物资到位等情况结合年度计划按照季节特点在每季度最后一月的规定时间前编制并报运检室技术组详细下季度停电计划，经季度计划会平衡后以会议纪要形式下达。
（3）月度停电计划可参照季度停电计划，各单位结合下个月实际情况及上级安排的一些检修工作要求在每月下旬编制并报运检室技术组详细下月停电计划，然后经由生产、营销、调度等部门共同参与的月度计划会议平衡后，行文下达。（4）周停电计划是在月度计划的基础上，将月度计划具体分解、布置最终的执行计划，由运检班组在pms生产管理系统内编制经生产主管部门审核后发布。通过实施年、季度、月、周工作计划组合管理，能够有效避免非计划停电和重复停电，达成较高的供电可靠性水平。
2、优化管理流程规范，规范停电计划审批发布流程
主要是根据“三集五大”战略管理体系将停役申请、新设备投运申请、配网设备异动、停电信息通知单结合审批流转的做法，实现停电计划规范化、流程化能够具有很高的可控性。
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运行班组技术组调度营销编制计划停役申请审核通过审核不通过新役设备投运申请审核通过审核不通过下达命令设备异动情况审核通过审核不通过通过通过下达调度计划停电信息通知单审核通过社会公布不通过pms周计划编制审核通过发送95598中心不通过现场工作后回填送电信息发送95598中心终结
5/13节点说明：
（1）运行班组停电前10天同时发起发起停役申请，新设备投运申请、设备异动流程。
（2）技术组在收到申请后一天内结合月计划进行审核。
（3）调度部门在收到申请后一天内结合月计划进行审核，通过后下达调度计划。
（4）运行班组根据调度计划编制停电信息通知单，发技术组审核。（5）技术组审核停电范围和停电区域等内容后，通过营销部进行社会公布。
4、停电计划排程优化
通过对拟定的停电计划进行安全分析检查，在计划执行前及时进行安全预警，减少安全隐患；通过对停电计划进行捏合分析，进行合理进行排程，使得制定的停电计划更加安全、可靠、合理，减少用户的停电次数，提高供电可靠性。通过对停电计划进行排程分析，对调度、工区、施工单位工作量进行均衡分配，给出一个科学合理的停电时间安排方案。
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图例：停电计划优化排程系统功能架构
停电计划优化排程模型的建立主要从以下几方面进行考虑：
1、安全分析错漏检查
2、优化捏合
3、智能排程。
具体实现过程包括以下几个方面。
4.1停电计划安全分析检查
1.陪停分析
根据电网设备拓扑模型，检查停电范围里的设备，分析停电范围里的杆塔与其他线路是否存在同杆架设的情况，或导线段与其他线路是否存在交叉跨越的情况，如果存在同杆架设或交叉跨越的线路且又没有该线路的相关停电计划，则给出提醒，防止错漏，涉及的线路、设备应纳入停电计划影响范围中。
2.保电冲突检查
工作人员再进行保电冲突检查的过程中首先要获取保电任务信息，目前一共有两种方法，一种是从营销系统获取当前保电任务信息，一种是手工添加保电任务信息。保电冲突的目的是发现停电计划影响的用户中是否有保电用户，如果涉及保电用户再检查停电计划的执行时间与其保电期限是否有重叠，如有则保电和停电发生冲突，应将冲突的实际情况向有关部门反映，有关部门根据保电期限对停电计划的执行时间作出修改。
3.双电源冲突检查
双电源检查工作的目的是为了保证在停电的情况下备用电源能够继续使用，从生产管理系统获取当前所有双电源用户信息，或手工添加双电源用户信息。检查停电计划的影响用户中，是否存在双电源用户的情况，如果有则给出提醒，提前做好预防措施，防止双电源同时失电情况发生。
4.重要用户冲突检查
为避免配电网停电给重要用户造成重大经济损失，在停电计划中要对重要用户进行冲突检查。从营销系统获取当前所有重要用户信息，或手工添加重要用户信息。检查停电计划的影响用户中，是否存在重要用户的情况，如果有则给出提
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醒。
5.重复停电检查
重复停电检查是为了空值停电计划中影响用户被停电的数。设置规定时间内用户的允许停电次数，检查停电计划中影响的用户在规定时间内已经被停电的次数是否超过设置的允许停电次数，如超出，则给出提醒。
6.可靠性检查
设置单个停电计划允许的最大停电时户数以及最大停电时间，检查停电计划的停电时户数是否超过设置值、停电时间是否超过设定值，如超出则给出提醒，修改停电计划执行时间。
4.2停电计划捏合
配网停电计划的捏合不是简单的对停电计划的不同部分进行联合，而是对停电范围内重叠的设备的停电计划进行捏合，在电网建设过程中，为了满足不同条件下的用电需求，会设置相同的设施，在配网停电中对这些相同的设施进行单独的停电，会加大执行配网停电计划的工作量，为了减少工作量就需要对这些设备进行整合处理。
检查所有停电计划，将停电范围有重叠设备的停电计划捏合在一起，捏合后的停电计划只是建立捆绑关系而并不是合并成一个计划，在排程的时候放在一起考虑。通过递归分析，如果停电计划已经是经过捏合后的，则取这一组计划的停电范围的并集，直到没有任何可捏合的情况时则结束
4.3停电计划排程
停电计划排程的目的是对当前所有停电计划安排最科学合理的工作时间，其中经过捏合的一组停电计划自动安排在同一天，排程时考虑因素有：
（1）在停电计划排程中，经过捏合的一组配电网配电网停电计划，要安排在同一天
（2）时间：在排程时首先尽量保留原有工作时间，同时考虑到不与保电任务冲突；
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（3）工作日和非工作日、调度的每天最大工作量以及施工单位的每天最大工作量当天调度的工作量不越限、当天施工单位的工作量不越限，在满足这些条件的情况下，尽量平均安排班组的工作量。
配网班组信息停电计划信息保供电捏合等信息数据来源数据预处理数据融合由不同数据形成配网停电计划排程优化信息针对目标及约束条件进行规化计算利用相关分析模型进行科学排程目标优化模型决策规则集成相关形成规则进行应用形成科学排程体系进行实际应用
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优化目标：
1、协调电网中相关联设备及系统和用户停电时间的配合，尽量减少重复停电。
2、合理安排设备故障处理、检修等工作量，避免出现工作量过大、过小而引起的设备无法故障处理、检修和人力资源浪费的情况。
3、在满足约束条件的情况下，尽量减少对申报项目的调整
4、合理安排设备故障处理、检修的时间，以期达到所影响的负荷最小，从而减少因设备停电造成的停电损失。
（1）利用目标优化数学模型在约束条件的限制，求解最优停电计划排程目标函数
i：班组数量
j：月度停电中当月的工作天数pij：当天班组需执行的停电计划数p：当月所有班组需执行的平均停电计划数
约束条件为。将停电计划均匀分配到每个工作日，使得班组的每日工作量不会出现多少不均的情况，即式中（pij-p）的平方和最小。
目标结果为。班组在工作日中的工作数量合理、平均安排，避免出现某几天任务非常多，某几天没有任务的情况。
（2）利用目标优化数学模型在约束条件的限制，求解最优停电计划时间，使企业售电损失达到最小化，提供供电可靠性。相关指标：
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用户平均停电时间=供电可靠率=
在进行停电计划排程时，可通过上下级设备停电停电时间的配合，避免重复停电和不必要的停电以减少停电次数；通过选择合适的负荷转移路径尽量将收到停电影响的负荷转移到其他线路以减少停电负荷；当停电负荷不能完全转移时，在不同的停电时间会对供电企业造成的损失差异较大，可通过优化设备的停电时间以降低售电损失。
目标函数
p：平均电价n：停电设备总数t：停电时段总数
uit：第t时段第i个停电设备的状况，取0时表示设备正常运行，取1时表示设备停电
xi0和xi：第i个设备的申报停电时间和执行停电时间c：对申报停电计划每调整一个时段所造成的额外费用λ：权重系数
pit。第t时间段第i个设备停电所额外造成的停电负荷。由于不同设备的停电可造成同一个负荷点停电，因此在计算停电负荷时要避免这部分负荷重复计算。
约束条件：1）同时停电约束
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在一个系统中，一次停电的问题要全面解决，不能发生重复停电问题，因此一些设备必须同时停电，在当月所有停电计划中，凡使用同一条线路相同节点停电，都认为是重复停电，在停电计划编排时，将重复停电计划安排在相同时间段内，即在次停电计划执行中，只允许停电一次。
xi=xj
式中xi和xj代表第i个设备和第j个设备的开始停电时间
2）互斥停电约束
在编排停电计划中，有些设备不能同时停电，例如互为备用的设备，因此不能将其安排在相同时间段内停电
xj>xi+di-1式中di表示第i个设备的持续故障处理时间3）资源约束
资源是指停电计划中运维班组、施工单位、检修人员等人员数量、技术能力、设备能力等。由于资源有限，同时进行停电施工检修、抢修的数量有限。
∑uit
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