供电可靠性是国际通用的电力企业评价指标，国际先进供电企业普遍将提高供电可靠性作为战略目标，其管理提升涉及电网企业规划建设、系统运行、设备管理、客户服务等多业务领域[1,2]。中国南方电网有限责任公司（简称南方电网）历来重视供电可靠性提升工作，以供电可靠性为总抓手，在电网的规划、设计、安装、调度、运行、检修、维护各领域持续开展管理与技术创新，建立了一套较为完备的供电可靠性管理体系，在供电可靠性提升方面取得了显著成效。

与此同时，为贯彻落实建设数字中国、布局数字经济的国家战略，全面响应数字中国建设及新基建的工作部署，南方电网正全力推进数字化转型，全面构建世界一流智能电网，不断提升电网优质供电水平，高标准、高质量保障“两区一港”（粤港澳大湾区、深圳先行示范区、海南自由贸易港）合作发展平台能源电力供应。抓住产业数字化、数字产业化赋予的时代机遇，加快实现以供电可靠性为总抓手，建设“智能、安全、可靠、绿色、高效”数字配电的目标。在此背景下，感知“停电在哪里、负荷在哪里、低电压在哪里、风险在哪里、线损在哪里”是当前最大的挑战。

本文首先归纳了南方电网近年来供电可靠性管理的发展现状，介绍了传统的供电可靠性提升策略以及新形势下供电可靠性管理面临的挑战和问题；接着，从管理体系、电网规划、工程建设、系统优化等方面介绍了南方电网供电可靠性管理的创新探索；然后，结合数字化转型的大背景，提出了4条提升供电可靠性的发展策略；最后，对提升供电可靠性的实用技术发展方向进行了展望。

1、南方电网供电可靠性管理现状

近五年，南方电网为实现优异的供电可靠性表现，坚持“抓两头，促中间”，坚持源头治理，坚持将完善的网架结构和可靠的设备质量水平作为实现高供电可靠性的基石。为了促进供电可靠性管理更加精细化，实现投资效益、运营管理水平和客户服务能力的全面提升，南方电网公司所属各单位通过完善电网结构，引进先进技术手段和管理手段，合理安排计划检修，最大限度地降低用户停电时间。在近几年工商业电价持续下调，沿海台风等自然灾害频发的情况下，仍力保用户供电可靠性水平处于较高水平。截至2020年前三季度，南方电网公司辖区范围内供电可靠率达99.88%，所辖广州、深圳、佛山、珠海、中山等粤港澳大湾区城市供电局供电可靠性排名居全国前列。

1.1 传统供电可靠性提升策略

供电可靠性代表了供电系统持续供电的能力，是供电系统电能质量指标的关键组成[3,4,5]。供电可靠性需满足一定的质量标准和数量需求，体现了电力系统的充裕性和安全性[3]。可靠性也体现了电力工业对国民经济电能需求的满足程度，是一个国家经济发达与否的重要标志[6,7,8]。传统的提升供电可靠性的措施主要有转供电管理、综合停电管理等，包含网架设备、管理和技术等方面[9,10]。多年的实践表明，为实现优异的供电可靠性表现，完善的网架结构和可靠的设备质量水平是基础，这也是国际先进电网企业验证过的必经之路[10,11,12]。

管理是保障，通过管理手段，可以提升配电网运维水平，降低故障率；也可以提高配电网综合停电管理水平，有效减少停电时间和停电次数[13,14,15]。技术进步是助推器，推广应用配电自动化、无人机巡视、机器人作业等先进技术手段，也是提升配电网运维效率的有效手段[16,17]。但是，随着可靠性管理水平的不断提升，管理手段带来的提升空间将越来越小，当供电可靠率进入99.9%，网架结构和装备水平影响的比重越来越大[18,19]。因此，建立科学合理的电网网架结构是提升可靠性的基石，脱离网架及装备水平谈可靠性便成了无源之水、无本之木。主要措施贡献度分析见图1。

图1  主要措施贡献度分析

在不同可靠性水平下，各项措施对减少停电时间的贡献有所区别。一般而言，同样的网架及装备水平的情况下，贡献度最高的4项举措依次为综合停电管理、配电网自动化建设、转供电管理和不停电作业。

1.2 面临的挑战与问题

面对能源结构调整和电力体制改革的新形势，国家能源局提出了要坚定不移地把助力电力行业高质量发展作为电力可靠性管理的方向与目标，坚定不移地以可靠性管理为基础，促进电力安全管理由定性向定量转变，更好地服务电力行业高质量发展，推动能源转型[20]。新形势下的供电可靠性管理需要从以下5个方面进一步提高管理水平：(1)模式要从单一可靠性管理拓展到系统可靠性管理；(2)范围要从电力生产运行环节拓展到全生命周期；(3)目标要从减少停电时间拓展到提升供电保障能力；(4)手段要从单纯数据统计拓展到全面技术分析；(5)方向要从维护系统稳定拓展到满足人民美好生活需求。

面对新的挑战，南方电网在供电可靠性管理方面还存在一些问题。(1)规划领域方面，统筹协调能力不足，造成重复投资、重复停电，影响供电可靠性和客户满意度。各地区配电网不同程度存在实际转供电水平不高的问题，部分地区主网停电影响配电网问题突出。(2)建设领域方面，配电网项目标准化建设水平不高；供应商质量控制水平良莠不齐。(3)运维领域方面，配电网综合停电管理组织架构、职责界面及人员配置有待完善；配电网线路故障率地区差异较大，重复故障停电比例偏高；新技术应用力度需进一步加强。(4)服务领域方面，生产类客户投诉内容集中于停电和电压质量问题，客户可靠用电感知不强，与公司客户满意度不匹配；客户投诉预防措施还需加强，在频繁停电和低电压等问题上需加强预警判断，提前处置。

2、供电可靠性管理创新探索

近年来南方电网全面归纳了供电可靠性科学理念、管理机制、提升举措、技术支撑体系，从管理体系、电网规划、工程建设、系统优化等方面探索出了一些提升供电可靠性的新思路。

2.1 管理体系建设

南方电网学习国内外可靠性管理先进经验，借鉴质量管理、资产管理等成熟体系构建方法，构建了包含目标策略、管理策划、业务执行、评价改进和基础保障5个部分的供电可靠性管理模式。南方电网供电可靠性管理框架见图2。

1）目标策略：以提升关键指标表现和降低客户投诉为“双轮驱动”，运用“抓补强”的工作方法和供电可靠性管理“四张图”的策划方法，作为提高供电可靠性管理水平的引领。

2）管理策划：在目标策略的引领下，综合考虑业务现状和要求，优化组织架构、职责体系、业务流程和制度标准，作为提高供电可靠性管理水平的抓手。

图2  南方电网供电可靠性管理框架

3）业务执行：覆盖可靠性管理相关的“电网规划-电网建设-物资供应-系统运行-设备管理-安全生产-客户服务”全业务流程，作为提高供电可靠性管理的着力点。

4）评价改进：通过对业务执行效果的定期考核评价，实现供电可靠性管理的闭环改进、持续提升。

5）基础保障：通过营造全员可靠性文化、加强技术创新驱动等举措，夯实可靠性管理的基础，为提升可靠性管理水平提供足够的动力。

整个体系以PDCA循环为主要运转方式。供电可靠性管理“双轮驱动”运转示意见图3。以“目标策略”为引领，通过“管理策划”构建运转有效的管理机制，通过“业务执行”实现供电可靠性全流程相关业务的管控，以“评价改进”的指标自动统计和考核为闭环改进提升的主要手段，最终实现体系的良性运转和供电可靠性管理目标。

图3  供电可靠性管理“双轮驱动”运转示意

2.2 电网规划策略构建

南方电网落实以可靠性为导向的配电网规划策略，明确将提高供电可靠性作为核心目标，依据社会经济发展水平、环境要求和用户性质等，使用了差异化的规划策略。供电区域分类对照情况见表1。

表1  供电分区定义

注1.σ为负荷密度（MW/km2）。2.供电区域面积通常大于或等于5km2，“两区一港”地区可根据政府控制性详细规划范围确定。3.计算σ时，应扣除110kV及以上电压等级的专线负荷，以及无效供电面积（高山、水域、森林等）。4.对“两区一港”内经济发展较快、可靠性要求较高的城镇，可划入A、B类区域规划。

具体的电网规划策略如下：

1）按不同供电区分类明确配电网理论计算供电可靠率及综合电压合格率控制目标。如A+类地区用户年平均停电时间分别不高于5min，综合电压合格率分别不低于99.99%。

2）明确高、中、低压配电网典型接线以及过渡、目标接线推荐方式。以A类地区为例，推荐目标接线以“3-1”单环网、三供一备接线的电缆线路或N分段n联络接线的架空线路为主。

3）明确配电站和线路设备选型基本原则。如配电变压器应选择小型且低噪声的节能环保产品，推广采用非晶合金配电变压器；将高过载能力配电变压器应用于平常负载率较低、特定时间负荷激增的乡村配电变压器。

4）明确配电网相关规划技术原则。包括继电保护、配电自动化、配电网通信、计量装置等规划整体原则，如配电自动化方面，明确A+、A类供电地区电缆线路采用智能分布式馈线自动化，其他供电分区应采用电压电流型馈线自动化，同时，各供电分区架空线路应采用电压电流型馈线自动化。

2.3 工程建设标准建立

为了推进智能配电网建设改造，南方电网公司建立了相应的工程建设标准：

1）推进基建工程技术标准化。完善了标准设计及典型造价，全面落实设计管理控制体系。推行配电网一次、二次、计量、通信设备按照“一张蓝图”模式进行设计，推进一、二次设备同步建设，从项目源头上减少重复停电安排。持续推进标准建设，推广主、配电网“标准件”。

2）构建承包商全方位管控体系。做好承包商建档和评价工作，开展定期飞行检查、第三方安全督查，运用扣分手段，及时应用评价结果，实现承包商的优胜劣汰，形成稳定、优质的基建承包商队伍。

3）推进项目均衡投资建设全过程管理。制定项目均衡实施专项行动工作方案，梳理优化“一专业一策略”以及“迎峰度夏期间项目实施策略”，明确不同批次和类别的项目招标采购、设计审查、物资申报、竣工结算等关键时间节点，将项目实施计划均衡安排至12个月。依托项目管理子系统强化项目过程管控，协调物资供应及停电安排，每月督办通报实施进度，组织专家开展现场抽查，约谈进度滞后单位，限期整改。有效推进项目全年均衡投产，实现资源均衡高效利用，提升施工质量，避免年末集中施工，“抢工期”等现象，减少因集中投产带来的安全风险，物资集中供应困难等情况。

2.4 可靠性管理系统优化

供电可靠性模块在南方电网企业信息系统整体架构下完成开发，与数据资源管理平台、资产系统、营销管理信息系统、地理信息系统等进行数据交互。供电可靠性模块中的基础数据主要来源于内部资产管理系统、GIS以及营销管理系统。其中，资产管理系统提供配电网设备台账信息，GIS提供“站-线-变”的拓扑关系信息，营销管理系统提供客户档案信息（“变-户”信息）。供电可靠性模块中的运行数据主要来源于综合停电管理模块中的停电申请单以及故障抢修模块中的故障抢修工单（客服报障、调度报障以及班组报障）。图4给出了供电可靠性模块数据架构。

图4  供电可靠性模块数据架构

南方电网用户供电可靠性模块真正做到了“一套数据，多方应用”，通过该模块实现了“停电事件自动推送、停电时间自动采集、停电数据在线分析”，依托系统实现了对“网-省-地-县-所”5个层级配电网生产业务（计划停电+故障抢修）的全穿透、全可视以及对存在问题的全方位多维度分析。

3、数字化转型下供电可靠性发展策略

“十四五”期间，南方电网公司将以智能电网为核心，抓住产业数字化、数字产业化赋予的时代机遇，加快打造安全、可靠、绿色、高效的智能电网。数字配电是利用传感技术、通信技术、可视化技术，将物理电网结构特性、生产运行业务信息进行数字化综合、直观呈现，解决配电网的停电在哪里、负荷在哪里、低电压在哪里、风险在哪里、线损在哪里等问题，实现配电网的运行透明、管理透明和精准客服。在此背景下，基于数字配电要解决的核心问题，南方电网研究分析出4点提升供电可靠性的发展策略。

3.1 数字配电要解决的核心问题

1）感知停电在哪里。(1)实现管理数据、实时状态数据及基础数据的深度融合，强化营配调信息数据共享，实现中压乃至低压配电网故障的快速研判和准确定位。(2)实现故障停电信息快速推送至运维抢修人员和95598客服中心，推动主动抢修以及主动告知服务的实现。

2）感知负荷在哪里。(1)通过各种技术手段实时感知配电网负荷分布情况，推动实现配电变压器三相不平衡负荷精细化管控。(2)根据线路在不同期间、不同时段的负荷水平动态调整运行方式，为实现源头治理提供有力支撑。

3）感知低电压在哪里。进一步整合计量自动化、电压监测及生产、营销、调度系统等业务域数据，获取配电变压器状态数据，合理依托智能电表数据扩大电压监测范围。

4）感知风险在哪里。(1)掌握配电网主要设备运行状态，减轻人员劳动强度，依托新技术手段差异化推进配电网有效运维。(2)实现作业前获知设备全生命周期历史缺陷及阶段性状态信息，提前研判风险，辅助实现配电网作业心中有数。

5）感知线损在哪里。(1)通过采集的配电网数据信息，全面感知中低压配电网线损分布。(2)通过海量数据挖掘分析与人工智能技术等，自动辨识线损异常情况，主动预警。

3.2 构建数字配电管理架构

数字化转型背景下提升供电可靠性的基础是构建一套数字配电管理架构，深入研究数字配电技术应用对规划建设、调度运行、生产运维、退役报废等业务的影响。应用“云大物移智”等新技术，依托南网云、电网数字化和全域物联网三大数字基础平台，构建包含感知层、网络层、平台层、应用层的数字配电体系架构，推进配电领域数字化、智能化水平，数字配电网架构见图5。

图5  数字配电网架构

3.3 研究数字配电技术

数字配电技术是提升供电可靠性的有力支撑。依托南网云、电网数字化和全域物联网三大数字基础平台，打通感知、分析、决策、业务等各环节，提升状态感知能力、决策能力和执行能力，推进配电领域数字化、智能化水平。研究开发配电线路状态监测方案，应用架空线故障定位、电缆护层环流和局放在线监测等技术手段，实现提前干预消除设备风险的能力，提升配电网供电可靠性。

3.4 开展提升可靠性应用场景建设

梳理提升供电可靠性典型应用场景，实现对现场监测终端数据的统一采集和管理，因地制宜逐步开展试点建设和推广应用，形成规模化应用效应，实现配电网重点设备态势感知全面覆盖。结合智能配电房/智能台区、架空线故障定位、电缆在线监测、防涝防触电监测等业务场景，基于全域物联网平台，应用云计算、人工智能、边缘计算、5G等技术，开展云边端协同技术应用研究，支撑配电网各场景业务应用实时分析、决策需要，提升供电可靠性。

3.5 打造智慧化供电可靠性指标管理体系

研究营商环境评价体系中“获得电力”供电可靠性指标的评价标准，更好地支撑南方五省区电力营商环境评价提升。打造智慧化指标管理体系，做好电能质量敏感用户需求响应，优先在省会城市、“两区一港”重点城市，主动掌握敏感客户信息，开展电压骤降、谐波等检测与综合治理技术支持服务。持续深化“补短板”结对攻坚交流工作机制，切实加大对指标落后、线路跳闸次数多、停电时间长、低电压重过载严重的县区供电局的指导、帮助和考核力度。

4、实用技术发展展望

4.1 研究基于电网实时状态分析的可靠性评估方法

研究基于实时状态分析的可靠性评估方法，分析投资的有效性，分析具体可靠性指标对应的经济负担，分析相应的高可靠性与电价匹配情况，进一步评估投资的有效性。研究配套中压配电网供电可靠性评估的流程和方法，统筹配电网精准投资需求，规范设备选型管理，制定并持续完善固定资产投资策略。这样的评估方法将推动资产管理各环节业务有序运转、高效协同，并进一步提升资产使用效率、管理效益，提高资产运营管理水平。

4.2 研究配电自动化和自愈控制技术

自愈作为提高配电网供电可靠性，提供优质供电的关键功能，使实现高可靠性配电网快速隔离故障及非故障区域恢复供电成为可能。配电网自愈技术体系见图6。制定配电网主站自愈功能验收标准和检验测试规范，优化配电网自愈关键评价指标，实现配电网自愈效果自动分析功能，以“故障停电少时户”为目标提升配电网自愈线路覆盖率。配合配电网自动化有效覆盖工作，推进自愈线路加快建设，实现分布式自愈、集中式自愈等多种方式协同发展，必将带来供电可靠性的大幅提升，同时具有良好的企业效益和社会效益。

图6  配电网自愈技术体系

4.3 研究不停电作业体系

不停电作业技术正在迅速发展，作业项目也日趋完善，带电作业机器人等新技术也在不断研究[21]，虽然现在配电网作业方式还是以停电作业为主、不停电作业为辅，但是不停电作业的项目将逐步覆盖停电作业。另一方面，旁路作业、移动电源作业法也在不断推广，配电网作业方式逐渐完成停电到不停电作业方式的转变，一场电网作业领域的大变革正在发生，这将是提升供电可靠性的重要手段。典型带电作业场景见图7。

图7  带电作业（双车带电更换10kV户外开关）

5、结语

电力可靠性管理工作历经40年的发展历程，目前已经站在了新的起点，南方电网将紧扣满足人民日益增长的美好生活电力需要，深化改革，开拓进取，在新形势下的不断完善技术管理手段。结合数字化转型的大背景，南方电网公司将全面总结供电可靠性理念、机制、举措、技术支撑体系并推广实施，促进全网协调发展；推动广州、深圳供电局树立供电可靠性的国际新标杆，粤港澳大湾区城市保持全国领先、海南自贸区核心城市进入全国第一梯队前列；加大投入力度确保“三区三州”及深度贫困地区民生供电需求，为实现我国从电力大国走向电力强国的目标，继续做出应有的贡献。

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