CN101309009A - 基于层次分析法和德尔菲法建立的城市电网综合评价体系 - Google Patents

Abstract

本发明开发了基于层次分析法和德尔菲法的城市现状电网综合评价体系。这一体系根据城市电网各种特性之间的联系与区别，把这些特性分类、分层构成一个包括几个层级的完整体系。先对体系末端的属性进行评价，通过一定的计算方法，层层向上计算，最后获得一个对城市电网的综合的、整体的评价。综合评分越高说明电网的整体情况越好，即电网在建设技术合理性、运行安全性、供电质量以及运行经济性等各方面都达到了较高的水平。

Description

基于层次分析法和德尔菲法建立的城市电网综合评价体系

技术领域

本发明涉及城市电网规划中现状电网一种分析方法，利用层次分析法按照特性划分城市电网，建立起各种特性的层次结构，采用德尔菲法综合各专家的意见给出各特性的评价标准及其权重，得到最终的评价结果。属于城市电网规划技术领域。

背景技术

在电子计算机普及应用之前，电力部门生计科或各个台区的工作人员采用人工手动描绘设备安装地点、记录设备运行状况，进行配电网的管理。这种情况下，统计、整理配电网基础数据的工作量已经非常大，不用说进行深入的电网评估。这段时间几乎不存在严格意义上的现状电网评估工作，电网的改造和建设计划仅仅依据设备的运行状况和局部地区负荷发展情况制定。

20世纪末，电子计算机在社会各阶层得到广泛应用，电力部门的工作人员一定程度上也从繁杂、琐碎的手动统计整理工作中解放出来。生产MIS、GIS等电力系统软件的开发应用在提高电力系统可靠性的同时也进一步减轻了相关人员的工作量，提高了效率。但是现状电网评估工作的效果并未得到较大的改善。因为配电网设备种类繁多、基础数据量大，根据国家或地区电力导则规定求出的线路长度、线路负载率、配变负载率等单项指标反映它的一个侧面，而各台区配电专工也只能从运行经验发现存在的一些问题。传统的评估方法都是对以上两方面的数据进行结合，给出定性的结论，但实践发现这种方法很难得到一个对配电网整体供电能力的评价，不能给下一步的改造和建设提供建设性的意见。

层次分析法是一种实用的多方案或多目标的决策方法，它先分解后综合的系统思想和合理地将定性与定量结合起来的特征非常适合于配电网评估工作的特点。德尔菲法，又称专家规定程序调查法。该方法主要是由调查者拟定调查表，按照既定程序，以函件的方式分别向专家组成员进行征询；而专家组成员又以匿名的方式提交意见。经过几次反复征询和反馈，专家组成员的意见逐步趋于集中，最后获得具有很高准确率的集体判断结果。

结合这两种方法的优点，研究开发了基于层次分析法和德尔菲法的城市电网综合评价体系。这一体系可结合被评价电网的特点，把城市电网的各个侧面整合于一体，综合专家的意见确定电网评价指标，计算得到对整个电网的评分，科学地分析现状电网，指导电网建设改造。

发明内容

本发明的目的是以评估为手段，彻底摸清电网状况，找出其中存在的问题和及其具体信息，并给出其严重程度排序等客观的量化分析结果，为电网规划改造提供理论依据。

本发明是采取以下的技术方案来实现的：

基于层次分析法和德尔菲法建立的城市电网综合评价体系，其步骤如下：

(1)收集城市电网的基础数据，包括现状配电网地理接线图、各条线路单线图、基准年全网最大负荷日各条10kV线路的调度运行日志，以及各10kV电源变电站情况等等，然后进行数据校验与修复；

(2)选择评估指标、建立综合评价体系；

(3)通过分类、统计、拓扑识别、潮流计算、N-1分析等方法对数据进行处理，得到单项指标数据；

(4)确定指标的合理运行范围，即指标的评估判据；

(5)确立单项属性评分标准和单项指标权重；

(6)计算得到整个电网的综合评分。

前述的基于层次分析法和德尔菲法建立的城市电网综合评价体系，其特征在于采用层次分析法，根据各种城市电网特性之间的联系与区别，把这些特性分类、分层构成一个包括几个层级的完整体系。先对体系末端的属性进行评价，通过一定的计算方法，层层向上计算，最后获得一个对城市电网的综合的、整体的评价。

前述的基于层次分析法和德尔菲法建立的城市电网综合评价体系，其中的评价标准、单项属性评分标准和单项指标权重等内容，其特征在于采用德尔菲法，向专家征求意见之后，进行整理、归纳、统计，将统计结果再匿名反馈给各专家，再次征求意见，再集中，再反馈，直至得到稳定的意见。

本发明的原理具体叙述如下：

(1)技术方案的第一部分：层次分析法是在决策过程中对非定量事件做定量分析、对主观判断做客观分析的有效方法。清晰的层次结构是层次分析法分解简化综合复杂问题的关键，在此基础上确定的属性权重反映了同层指标间的重要程度。层次分析法的思想是首先通过建立清晰的层次结构来分解复杂问题，其次引入测度理论，通过两两比较，用相对标度将人的判断标量化，并逐层建立判断矩阵，然后求解判断矩阵的权重，最后计算方案的综合权重。

在现状电网分析中采用层次分析法，根据各种城市电网特性之间的联系与区别，把这些特性分类、分层构成一个包括几个层级的完整体系；先对体系末端的属性进行评价，通过一定的计算方法，层层向上计算，最后获得一个对城市电网的综合的、整体的评价。

层次分析法的核心思想可以归纳为“先分解后综合”。基于层次分析法的综合评判决策包括以下步骤：建立层次结构、建立方案属性决策表、形成判断矩阵、判断矩阵一致性校验、判断矩阵权重求解、综合权重计算和排序。

(2)技术方案的第二部分：德尔菲法，即专家打分法的使用。在具体处理各个因素时，专家打分结果为式(1)，判据主要遵循专家意见离散度δ，见式(2)。

按照式(1)将本领域专家给出的评分a_i和参与专家人数m的加权平均进行计算，E为专家意见统计结果。

$E=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i---\left(1\right)$

专家意见离散度δ，按照式(2)计算标准差。

${\mathrm{\δ}}^2=\frac{1}{m-1}\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{(a_i-E)}^2---\left(2\right)$

在具体应用上述判据时，根据具体问题的特点，设定δ₀，当第i次的相关计算值δ_i满足δ_i＜δ₀时结束，否则进行下一轮的征询。

德尔菲法是一种能够充分综合领域专家知识、经验和信息的方法。德尔菲法之所以在系统分析和决策领域得到了广泛应用，关键在于它本质上是一种反馈匿名函询法。其作法是，寻找相关领域的数名专家，就要预测的问题向专家征求意见，之后，进行整理、归纳、统计，将统计结果再匿名反馈给各专家，再次征求意见，再集中，再反馈，直至得到稳定的意见。

(3)技术方案的第三部分：综合评价的计算方法，单项指标评分从不同侧面反映了电网的具体的情况，但是不足以说明电网的整体状况。因此，需要利用层次分析法法逐层向上计算，直到计算得出整个电网的综合评分。计算公式为

$s^{(k+1)}=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{s_j}^{\left(k\right)}{w_j}^{\left(k\right)}---\left(3\right)$

式中，s^(k+1)代表层次结构中第k+1层某属性A(k1)的评分；n表示属性A(k1)的k层子属性个数；s_j ^(k)表示A(k1)的k层子属性j的评分；w_j ^(k)表示子属性j的权重。

综合评分越高说明电网的整体情况越好，即电网在建设技术合理性、运行安全性、供电质量以及运行经济性等各方面都达到了较高的水平。

附图说明

图1是综合评价体系的建立流程；

图2是层次分析法综合评价的层次结构。

具体实施方式

如图1-2所示本发明基于层次分析法和德尔菲法建立的城市电网综合评价体系，其中电网综合评价体系至少应包括：基础数据收集、建立层次结构、单项指标计算和评分、综合评分和问题分析等内容。

(一)基础数据收集

1)现状中压配电网地理接线图

以现状路网图为背景绘制完成，包含各变电站位置，主干线、大的分支走向，分段开关、联络开关位置，主干线名称。

2)各条线路单线图

应包含线路各节点联络关系，各段导线型号、长度，配变位置、容量、型号。

3)基准年全网最大负荷日各条10kV线路的调度运行日志

包含各条线路最大负荷日24小时出口电流，出口电压，出口功率因数。最大负荷日是地区电网年度负荷达到最大的那一天，取这一天中变电站主变、10kV线路出口整点24组数据中最大的那一组来计算衡量规划区变电站和线路的供电能力。

4)各10kV电源变电站情况

电源变电站所在的分区，变电站名称，电压等级，主变台数、容量，10kV可出线间隔数、已出线间隔数，最大负荷等数据。

(二)指标确定和评价体系建立

依据前面提出的层次分析法，选择评估指标、建立综合评价体系如附图1。附图2所示层次结构是将电网综合评价的目标进行逐层分解归并而建立的，技术合理性、运行安全性、供电质量及可靠性、维护水平和运行经济性构成与评价目标直接相关的下一层子属性，综合评价总目标则为他们的父属性。同样，设备完好情况、设备标准化情况和设备故障情况又构成与维护水平相关的下一层子属性。上图中的属性间关系呈树状结构，实际中有时也会出现网状结构。图2建立的层次分析法层次结构对城网综合评价问题具有较大的普遍意义。

(三)单项指标计算

首先，应立足于电力公司现有和将来的数据源结构，从信息中心、调度、生计、计划和客服等部门，收集配电网GIS数据、典型日负荷、最大日负荷等数据，称之为生数据。其次，针对原始数据普遍存在的数据缺失、不匹配等问题，对导入的数据进行表间关联校验与修复、拓扑关系校验与修复和电气参数校验与修复等，称校验完成之后的数据为熟数据。

通过分类、统计、拓扑识别、潮流计算、N-1分析等方法对熟数据进行处理即得到单项指标数据。这里以线路“N-1”校验为例来说明单项指标的计算。

对每一条线路而言，都有对应这一整点时刻的负荷和考虑运行条件时的安全负荷。当一条线路因故停运时，它所带的负荷可能由与其联络的线路来转带。如果它的负荷能由联络线路全部转带而联络线路不过载运行，即为通过“N-1”校验；否则就不能通过校验。

(四)评价标准的确定

在对电网进行综合评价过程中，需要对电网建设技术合理性、运行安全性、供电质量及可靠性、维护水平、运行经济性的各项指标进行评价，例如电源建设合理性、变电站主变负载率、线路负载率是否合理等，这些指标只有在一定的范围内时，电网才会达到最好的运行效果，因此需要确定这些指标的合理运行范围，即指标的评估判据。根据这些判据对电网的各项指标进行综合评价，可以确定现状电网的运行状况，为电网的规划提供指导。

电网综合评价指标中的一部分在《城市电网规划设计技术原则》或地方电网规划设计技术原则中有规定的数值，另一部分需要根据长期运行、规划经验确定，需要与地方电力部门协商确定。

(五)单项属性评分标准

为完成电网的综合评价，需要对先前建立的层次结构的叶属性制订打分标准。根据电网结构的特点与电力专家商定采用如下标准对现状电网各项指标打分。下面表1给出某供电公司10kV电网层次结构的部分叶属性打分标准如下所示：

表1综合评价指标打分标准

(六)单项指标权重

单项指标权重的求解方法有两种：德尔菲专家打分法和专家干预法。德尔菲专家打分法即前面所述方法。

专家干预法是由专家直接设定认为有意义的权重值。表2为某地区确定的单项指标权重。

表2综合评价指标权重

(七)综合评分

综合评价的计算方法，单项指标评分从不同侧面反映了电网的具体的情况，但是不足以说明电网的整体状况。因此，需要利用层次分析法法逐层向上计算，直到计算得出整个电网的综合评分。计算公式为 $s^{(k+1)}=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{s_j}^{\left(k\right)}{w_j}^{\left(k\right)}.$ 式中，s^(k+1)代表层次结构中第k+1层某属性A(k1)的评分；n表示属性A(k1)的k层子属性个数；s_j ^(k)表示A(k1)的k层子属性j的评分；w_j ^(k)表示子属性j的权重。

综合评分越高说明电网的整体情况越好，即电网在建设技术合理性、运行安全性、供电质量以及运行经济性等各方面都达到了较高的水平。

上述实施例不以任何方式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案均落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1、基于层次分析法和德尔菲法建立的城市电网综合评价体系，其步骤如下：

(1)收集城市电网的基础数据，包括现状配电网地理接线图、各条线路单线图、基准年全网最大负荷日各条10kV线路的调度运行日志，以及各10kV电源变电站情况等等，然后进行数据校验与修复；

(2)选择评估指标、建立综合评价体系；

(3)通过分类、统计、拓扑识别、潮流计算、N-1分析等方法对数据进行处理，得到单项指标数据；

(4)确定指标的合理运行范围，即指标的评估判据；

(5)确立单项属性评分标准和单项指标权重；

(6)计算得到整个电网的综合评分。

2、根据权利要求1所述的基于层次分析法和德尔菲法建立的城市电网综合评价体系，其特征在于采用层次分析法，根据各种城市电网特性之间的联系与区别，把这些特性分类、分层构成一个包括几个层级的完整体系；先对体系末端的属性进行评价，通过一定的计算方法，层层向上计算，最后获得一个对城市电网的综合的、整体的评价。

3、根据权利要求1所述的基于层次分析法和德尔菲法建立的城市电网综合评价体系，其中所述的评价标准、单项属性评分标准和单项指标权重等内容，其特征在于采用德尔菲法，向专家征求意见之后，进行整理、归纳、统计，将统计结果再匿名反馈给各专家，再次征求意见，再集中，再反馈，直至得到稳定的意见。

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