CN103745276B - 一种电网的配网运行状态分析方法 - Google Patents

Abstract

一种电网的配网运行状态分析方法,从配网管理系统中获取运行参数，根据特征值建立相应的层次结构；根据1-9互反性标度，将同层参数进行两两比较，得到量化的判断矩阵,并采用随机一致性参数（CR）衡量判断矩阵的一致性；在矩阵一致性校验完成之后，根据1-9标度互反性判断矩阵求解矩阵的权重向量；在得出各个底层参数权重的基础上，逐层向上计算，得出整个电网的综合运行状态；本方法能够直接提取底层真实数据，通过科学的评价体系快速完成高、中压配网的全面摸底评估，得到配网的宏观参数、主要特点，自动发现配网问题，并定量描述问题的严重程度与具体位置，帮助企业领导及时调整策略、提高企业的快速应对能力。

Description

一种电网的配网运行状态分析方法

技术领域

本发明为一种电网的配网运行状态分析方法，涉及配电网领域。

背景技术

电网规模发展迅速，基层技术人员掌握的电网基础数据越来越多，而高层领导及其智囊组织（发展策划、规划、计划、生技等部门）却无法获得经加工、提炼后的供决策信息，这种信息鸿沟能够通过评估系统的实施得到解决。

配网也叫配电网，是指从输电网或地区发电厂接收电能，通过配电设施就地分配或按电压主机分配给各类用户的电力网。配电网由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、无功补偿电容以及一些附属设施等组成，在电网中起重要的分配电能的作用。配电网运行离不开配电网自动化，配电网自动化是运用计算机技术、自动控制技术、电子技术、通信技术及新的高性能的配电设备等技术手段，对配电网进行离线与在线的智能化监控管理，使配电网始终处于安全、可靠、优质、经济、高效的最优运行状态。配电系统自动化的主要任务包括：集成SCADA和GIS功能、配网管理系统、停电管理系统、需求侧响应、调度自动化功能、分布式发电管理等。配电自动化的最终目的是为了提高供电可靠性和供电质量，缩短事故处理时间，减少停电范围，提高配电系统运行的经济性，降低运行维护费用，最大限度提高企业的经济效益，提高整个配电系统的管理水平和工作效率，改善为用户服务的水平。

现有技术中公开有一些针对电网质量的专利，如中国专利号为200810020219.2、名称为《基于层次分析法和模糊算法的电网电能质量综合评价方法》的发明专利中提出了采用层次分析法和模糊算法相结合的方法进行电网电能质量评估,包括建立电能质量综合评价参数体系,实现对电网电能质量状况进行综合评价、对不同地区电网电能质量进行综合评估等。

但是该发明只针对电网电能质量进行评价，而不能提供配网运行信息，因此无法获得电网的整体运行情况，导致相关人员无法获知当前的配网运行状况。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中不能获得当前配网运行状况，从而提出配网运行参数综合分析的电网的配网运行状态分析方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种电网的配网运行状态分析方法采用如下方案：

一种电网的配网运行状态分析方法，包括以下步骤：

（1）从配网管理系统中获取运行参数，所述运行参数包括：

电网现状合理性特征值，包括设备情况参数和网络结构参数，所述设备情况参数包括设备配置合理性参数和设备装备水平参数，所述网络结构参数包括单线结构参数和接线模式参数；

运行合理性特征值，包括负载情况参数和功率因数参数，所述负载情况参数包括线路负载率参数，所述功率因数参数包括线路功率因数参数；

供电安全可靠性特征值，包括转供能力参数、抗大面积停电参数、停电时间参数和停电频率参数，所述转供能力参数包括电源主变参数和线路参数，所述抗大面积停电参数包括变电站参数，所述停电时间参数包括故障停电时间参数和计划停电时间参数，所述停电频率参数包括故障停电率参数和计划停电次数参数；

供电经济性特征值，包括建设经济性参数和运行经济性参数，所述建设经济性参数包括单位资产供电能力参数和单位新增资产供电能力增量参数，所述运行经济性包括线损率参数；

电能质量特征值，包括电压合格率参数和电压偏差参数，所述电压合格率参数包括C类电压合格率参数和D类电压合格率参数；

电网适应性特征值，包括设备资源裕度参数和供电能力裕度参数，所述设备资源裕度参数包括线路输送容量裕度参数和线路通道走廊裕度，所述供电能力裕度包括容载比参数。

（2）根据所述电网现状合理性特征值、运行合理性特征值、供电安全可靠性特征值、供电经济性特征值、电能质量特征值以及电网适应性特征值建立相应的层次结构；

（3）根据1-9互反性标度，将同层参数进行两两比较，得到量化的判断矩阵,并采用随机一致性参数衡量判断矩阵的一致性；在矩阵一致性校验完成之后，根据1-9标度互反性判断矩阵求解矩阵的权重向量；

（4）在得出各个底层参数权重的基础上，逐层向上计算，得出整个电网的综合运行状态。

所述步骤（2）具体为：

S1.让同一层次的每一个参数与其他参数分别进行共n-1次两两比较，第i个参数与第j个参数的比较结果记为a_ij，再加上与自身的比较结果a_ii，形成一个n×n的判断矩阵，在上述判断矩阵的形成过程中，采用1-9互反性标度理论进行量化；i、j、n为整数，n为同一层参数的个数；

S2.采用随机一致性参数CR衡量判断矩阵的一致性程度，方法如下：

1）计算判断矩阵最大特征根λ_max；

2）按以下公式计算一致性参数CI为：

$\mathrm{CI}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }-n}{n-1}$

3）根据矩阵的阶数n，查到相应的平均随机一致性参数RI；

4）计算随机一致性参数CR

CR＝CI/RI

当CR小于0.1时，认为判断矩阵满足一致性要求；1阶和2阶判断矩阵具有完全一致性，RI值为0，不需要计算;

S3.最后根据1-9标度互反性判断矩阵，计算得出权重向量，其结果等于矩阵的最大特征根对应的特征向量。

所述步骤（3）具体为：根据下层参数权重，向上计算，采用公式：

$S=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_j{W}_j$

n(n≥1)表示下层参数的个数，s_j表示第j(1≤j≤n)个下层参数值，W_j表示第j个下层参数的权重，计算得出运行状态值S。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，

（1）本发明所述的一种电网的配网运行状态分析方法，包括以下步骤：从配网管理系统中获取运行参数，根据所述电网现状合理性特征值、运行合理性特征值、供电安全可靠性特征值、供电经济性特征值、电能质量特征值以及电网适应性特征值建立相应的层次结构；根据1-9互反性标度，将同层参数进行两两比较，得到量化的判断矩阵,并采用随机一致性参数（CR）衡量判断矩阵的一致性；在矩阵一致性校验完成之后，根据1-9标度互反性判断矩阵求解矩阵的权重向量。在得出各个底层参数权重的基础上，逐层向上计算，得出整个电网的综合运行状态。本方法能够直接提取底层真实数据，通过科学的评价体系快速完成高、中压配网的全面摸底评估，得到配网的宏观参数、主要特点，自动发现配网问题，并定量描述问题的严重程度与具体位置，帮助企业领导及时调整策略、提高企业的快速应对能力。

（2）本发明所述的一种电网的配网运行状态分析方法，根据1-9标度互反性判断矩阵，计算得出权重向量，其结果等于矩阵的最大特征根对应的特征向量，能够对各基层配电分公司的评估结果进行横向比较，分析各供电区域的电网的共性与差异性，客观、定量考核各分公司配网建设与运行水平，显著提高电力公司的对下管理能力。本方法实施后将提供大量的客观数据，使得考核完全依据客观数据，从而彻底改变以往考核依据以各基层单位自报数据为主的状况。

（3）本发明所述的一种电网的配网运行状态分析方法，根据下层参数权重，逐层向上计算，采用公式：计算得出综合运行状态；本系统还适用于配网建设改造的后评估，在建设改造项目实施投产后，采用与现状配网评估相同的标准来进行评估和对比，能定量衡量电网建设实施效果，便于今后优化调整策略。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中,

图1是本发明一个实施例的一种电网的配网运行状态分析方法的流程图;

图2是本发明一个实施例的一种电网的配网运行状态分析方法的结构示意图。

具体实施方式

下面提供本发明所述的一种电网的配网运行状态分析方法的具体实施方式。

实施例1

一种电网的配网运行状态分析方法，如图1所示，包括以下步骤：

（1）从配网管理系统中获取运行参数，参数和参数体系是进行综合评价工作的基础，参数选取计算是否科学、参数体系设置是否合理直接关系到项目评价的质量；安全、可靠和经济是电网供电的基本要求；同时还应具备针对将来电网发展的裕度空间，因此所述运行参数包括：

电网现状合理性特征值，电网现状合理性特征值的实质是依据一定的标准和原则对技术实践活动的价值和意义的反思、评价和规范，应用在本评价体系中，主要反映现状电网任一层面中的技术应用是否完善合理，通过该评价参数衡量评估区内中压配电网建设标准及目前健康水平，因此包括设备情况参数和网络结构参数，所述设备情况参数包括设备配置合理性参数和设备装备水平参数，所述网络结构参数包括单线结构参数和接线模式参数；

运行合理性特征值，该特征值主要从现状电网负荷水平考虑，衡量网络中各元件负载能力及正常运行方式下元件的利用率，包括负载情况参数和功率因数参数，所述负载情况参数包括线路负载率参数，所述功率因数参数包括线路功率因数参数；

供电安全可靠性特征值，配电网的供电安全是指在供电的任意一个时间断面，针对一组预想故障电网能够保持对负荷正常持续供电的能力，即电网有能力避免较大面积的供电中断，并保持线路等设备的负载和电压幅值在允许的限制范围内。在规划中一般只需考虑全年最大负荷时的安全性。

在判断电网供电是否安全时，涉及到电网当前和发生预想事故后两种状态，需要考虑部分设备停运时，电网能否通过开关操作尽量减少负荷停电；

基于上述考虑，需要对电网发生预想事故后能否保持以及在多大程度上保持持续供电的能力进行量化评价。由此设计的评价参数有“N-1”校验，其中“N”是指电网中某类重要设备（主要包括变电站主变和变电站出线）的总个数，“1”是停运元件个数。

本次评价体系中，除对电网转供能力的分析外，另加入了对系统短路容量进行分析和计算，考虑了变电站各母线侧短路容量是否达到设备遮断容量的水平。

在设置电网可靠性参数时，需要考虑参数的常用性和重要性，兼顾系统可靠性和用户可靠性，从时间与次数多方面考核电网供电可靠性。

因此所述供电安全可靠性特征值包括转供能力参数、抗大面积停电参数、停电时间参数和停电频率参数，所述转供能力参数包括电源主变参数和线路参数，所述抗大面积停电参数包括变电站参数，所述停电时间参数包括故障停电时间参数和计划停电时间参数，所述停电频率参数包括故障停电率参数和计划停电次数参数；

供电经济性特征值，包括建设经济性参数和运行经济性参数，电网方案的经济性评价是电网建设项目决策科学化、减少和避免决策失误、提高项目经济效益的重要手段。

由于电网规划工程持续周期长，并且涉及诸多使用寿命不同的投资项目，需要对电网建设和运行中涉及的费用支出和收益等相关内容归类分析，电网的建设经济性主要从单位资产供电能力、单位新增资产供电能力增量等角度出发，详细分析电网投资带来的供电满足程度和经济效益，电网的运行经济性是指在保证电网安全运行和满足供电需求的基础上，通过调整电网运行方式，充分利用电网设备，最大限度的降低网络损耗，以达到最佳的经济效益。运行经济性参数主要以平均线损率来体现；所述建设经济性参数包括单位资产供电能力参数和单位新增资产供电能力增量参数，所述运行经济性包括线损率参数；

电能质量特征值，主要通过电压水平衡量，是电能质量的重要参数之一，也是反映供电管理水平的重要标志，考虑到电网的电压水平对电网的影响，需要对电网的供电电压水平作量化分析，包括电压合格率参数和电压偏差参数，所述电压合格率参数包括C类电压合格率参数和D类电压合格率参数；

电网适应性特征值，电网规划以负荷预测为基础，负荷预测的不确定性要求电网应该为后续发展留有余地，因此需要对电网适应负荷发展的能力进行评价；包括设备资源裕度参数和供电能力裕度参数，所述设备资源裕度参数包括线路输送容量裕度参数和线路通道走廊裕度，所述供电能力裕度包括容载比参数。

（2）根据所述电网现状合理性特征值、运行合理性特征值、供电安全可靠性特征值、供电经济性特征值、电能质量特征值以及电网适应性特征值建立相应的层次结构，如图2所示；

（3）根据1-9互反性标度将同层参数进行两两比较，得到量化的判断矩阵，互反性标度是人们在用AHP对社会经济等系统诸因素进行测度过程中提出的一种标度，而1-9互反性标度是其中应用最广泛的，随后采用随机一致性参数（CR）衡量判断矩阵的一致性；在矩阵一致性校验完成之后，根据1-9标度互反性判断矩阵求解矩阵的权重向量。

（4）在得出各个底层参数权重的基础上，逐层向上计算，得出整个电网的综合运行状态。

实施例2

在实施例1所述的基础上，根据1-9互反性标度理论，将同层参数进行两两比较，得到量化的判断矩阵。

假设有n个参数参与比较，则让每一个参数与其他参数分别进行共n-1次两两比较，第i个参数与第j个参数的比较结果记为a_ij，再加上与自身的比较结果a_ii，可形成一个n×n的方阵，称为判断矩阵。

在上述判断矩阵的形成过程中，可采用1-9互反性标度理论进行量化，如下表所示。例如有3个待比较参数，分别为参数1、参数2和参数3。专家系统分析得出参数2相对于参数1的优势强度为“强烈”，根据1-9标度表可知结果为7；相反，参数1相对参数2的比较结果是7的倒数1/7。对这3个参数两两比较建立的量化判断矩阵如下表1所示。

表1：互反性标度

表2：互反性判断矩阵

1.0000	0.1429	0.1111
			7.0000	1.0000	0.5000
9.0000	2.0000	1.0000

上表2所示矩阵中，对角线元素a_ii代表参数i与自身的比较，其结果显然为“同等”，即a_ii=1；同时，关于对角线对称元素互为倒数，满足互反性，即a_ji＝1/a_ij。

（2）采用随机一致性参数（CR）衡量判断矩阵的一致性程度。对于上述n×n的1-9标度互反性判断矩阵，CR的计算方法如下：

1）计算判断矩阵最大特征根λ_max；

2）按以下公式计算一致性参数CI为：

$\mathrm{CI}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }-n}{n-1}---(2-1)$

3）根据矩阵的阶数n，从表3查到相应的平均随机一致性参数RI。

表3：RI参数

	1	2	3	4	5	6	7	8	9
										I	0.00	0.00	0.58	0.90	1.12	1.24	1.32	1.41	1.45

4）计算随机一致性参数CR

CR＝CI/RI（2-2）

当CR小于0.1时，认为判断矩阵满足一致性要求。1阶和2阶判断矩阵具有完全一致性，RI值为0，不需要计算。

（3）矩阵一致性校验完成之后，进而求解矩阵的权重。

系统根据1-9标度互反性判断矩阵，计算得出权重向量，其结果等于矩阵的最大特征根对应的特征向量。此外，也可采用几何平均法计算权重向量。

为说明电网的整体状况，在计算完成各个底层参数的基础上，可以利用层次分析法逐层向上计算，直至计算得出整个电网的综合评分。

$S=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_j{W}_j---(2-3)$

式中，n(n≥1)表示下层参数的个数，s_j表示第j(1≤j≤n)个下层参数值，W_j表示第j个下层参数的权重，计算得出运行状态值S。所述运行状态值S提供了经加工、提炼后的供决策信息，高层领导可以更快捷直接的获取基层的配网信息，并据此做出决策，因此本方法提供了一种将高层领导管理执行到底层配网的技术手段。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (3)

1.一种电网的配网运行状态分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)从配网管理系统中获取运行参数，所述运行参数包括：

电网现状合理性特征值，包括设备情况参数和网络结构参数，所述设备情况参数包括设备配置合理性参数和设备装备水平参数，所述网络结构参数包括单线结构参数和接线模式参数；

运行合理性特征值，包括负载情况参数和功率因数参数，所述负载情况参数包括线路负载率参数，所述功率因数参数包括线路功率因数参数；

供电安全可靠性特征值，包括转供能力参数、抗大面积停电参数、停电时间参数和停电频率参数，所述转供能力参数包括电源主变参数和线路参数，所述抗大面积停电参数包括变电站参数，所述停电时间参数包括故障停电时间参数和计划停电时间参数，所述停电频率参数包括故障停电率参数和计划停电次数参数；

供电经济性特征值，包括建设经济性参数和运行经济性参数，所述建设经济性参数包括单位资产供电能力参数和单位新增资产供电能力增量参数，所述运行经济性包括线损率参数；

电能质量特征值，包括电压合格率参数和电压偏差参数，所述电压合格率参数包括C类电压合格率参数和D类电压合格率参数；

电网适应性特征值，包括设备资源裕度参数和供电能力裕度参数，所述设备资源裕度参数包括线路输送容量裕度参数和线路通道走廊裕度参数，所述供电能力裕度参数包括容载比参数；

(2)根据所述电网现状合理性特征值、运行合理性特征值、供电安全可靠性特征值、供电经济性特征值、电能质量特征值以及电网适应性特征值建立相应的层次结构；

(3)根据1-9互反性标度，将同层参数进行两两比较，得到量化的判断矩阵,并采用随机一致性参数衡量判断矩阵的一致性；在矩阵一致性校验完成之后，根据1-9标度互反性判断矩阵求解矩阵的权重向量；

(4)在得出各个底层参数权重的基础上，逐层向上计算，得出整个电网的综合运行状态。

2.根据权利要求1所述的电网的配网运行状态分析方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：

S1.让同一层次的每一个参数与其他参数分别进行共n-1次两两比较，第i个参数与第j个参数的比较结果记为a_ij，再加上与自身的比较结果a_ii，形成一个n×n的判断矩阵，在上述判断矩阵的形成过程中，采用1-9互反性标度理论进行量化；i、j、n为整数，n为同一层参数的个数；

S2.采用随机一致性参数CR衡量判断矩阵的一致性程度，方法如下：

1)计算判断矩阵最大特征根λ_max；

2)按以下公式计算一致性参数CI为：

$CI=\frac{{\mathrm{\λ}}_{max}-n}{n-1}$

3)根据矩阵的阶数n，查到相应的平均随机一致性参数RI；

4)计算随机一致性参数CR

CR＝CI/RI

当CR小于0.1时，认为判断矩阵满足一致性要求；1阶和2阶判断矩阵具有完全一致性，RI值为0，不需要计算；

S3.最后根据1-9标度互反性判断矩阵，计算得出权重向量，其结果等于矩阵的最大特征根对应的特征向量。

3.根据权利要求1所述的电网的配网运行状态分析方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为：根据下层参数权重，向上计算，采用公式：

$S=\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{S}_j{W}_j$

n(n≥1)表示下层参数的个数，s_j表示第j(1≤j≤n)个下层参数值，W_j表示第j个下层参数的权重，计算得出运行状态值S。