CN104008302B - 一种基于组合赋权和模糊评分的配电网可靠性评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于组合赋权和模糊评分的配电网可靠性评估方法包括以下步骤：1)通过采用l种主观赋权法和s‑l种客观赋权法组合成的组合赋权法对配电网可靠性指标进行赋权，2)求取组合赋权法中各个赋权法的各指标权系数权重向量的期望值，3)通过期望值法对第i个评价指标计算主观权重概率系数α_i和客观权重概率系数β_i，4)采用最小二乘法得出主、客观权重在组合权重中的概率系数α、β，5)根据组合赋权法中各个赋权法的各指标权系数权重向量得到组合权重向量ω，6)通过基于德尔菲法确定模糊典型点的模糊评分机制将配电网可靠性指标数据量化评分，并得到配电网总体量化评分结果。与现有技术相比，本发明能使各评估指标的权重更加合理。

Description

一种基于组合赋权和模糊评分的配电网可靠性评估方法

技术领域

本发明涉及一种配电网可靠性评估方法，尤其是涉及一种基于组合赋权和模糊评分的配电网可靠性评估方法。

背景技术

供电可靠性是城市配电网的重要一环，是配电网优化改造致力于提升的方面。现今，较多的大中小型城市正在进行配电网的改造建设，为能够对配电网改造建设提供直观的指导，集成化、定量化的配电网供电可靠性评估是十分必要的。

传统配电网供电可靠性评估的重点研究指标是RS-3、用户平均停电时间、用户平均停电次数和系统停电等效小时数等，通过对这些指标的评估反映配电网供电可靠性的高低。虽然RS-3等指标是衡量配电网供电可靠性高低的直接指标，但这些反映配电网供电可靠性的指标均是宏观的、总结性的指标，对其评估仅能反映过去时段配电网供电可靠性的总体概况，不能明确电网运行中具体哪些方面存在突出问题，不能为配电网改造建设提供有针对性的指导意见。基于上述情况，部分学者进行了与配电网可靠性评估相关的改进研究，研究的重点是寻找合适的评估方法构造评估体系，使配电网的评估结果更加准确，挖掘、突出潜在问题，指明配电网改造建设的重点方向。通过对一些文献的分析，配电网供电可靠性的评估还存在一些不足之处。用单一方法确定指标权重，如德尔菲法、AHP法、熵权法等，这种做法有一定的偏向性，如主观偏向、客观偏向，从而使评估结果与实际情况存在一定的偏差，不利于反映配电网的真实情况；采用多种方法确定权重时，虽然对主、客观权重进行了优化组合，但对可靠性相关指标进行评估时，仅将评估结果按照优、良、一般、差、较差等级进行排序，没有将各指标的评估结果集成化、定量化，评估结果不够直观，不能突出影响配电网供电可靠性的薄弱环节。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于组合赋权和模糊评分的配电网可靠性评估方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于组合赋权和模糊评分的配电网可靠性评估方法，包括以下步骤：

1)通过采用l种主观赋权法和s-l种客观赋权法组合成的组合赋权法对配电网可靠性指标进行赋权；

2)求取组合赋权法中各个赋权法的各指标权系数权重向量的期望值，如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}E\left({\mathrm{\ω}}_z\right)=\frac{\underset{z=1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_z}{l}(z\∈[1,l\left]\right)\\ E\left({\mathrm{\ω}}_k\right)=\frac{\underset{k=l+1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_k}{s-l}(k\∈[l+1,s\left]\right)\end{array}\right.$

式中，ω_z表示主观赋权法所得权重向量，ω_k表示客观赋权法所得权重向量，E(ω_z)＝ω＇，E(ω_k)＝ω″；

3)通过期望值法对第i个评价指标计算主观权重概率系数α_i和客观权重概率系数β_i，如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_i=\frac{E\left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{zi}}\right)}{E\left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{zi}}\right)+E\left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ki}}\right)}\\ {\mathrm{\β}}_i=\frac{E\left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ki}}\right)}{E\left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{zi}}\right)+E\left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ki}}\right)}\end{array}\right.$

4)采用最小二乘法得出主、客观权重在组合权重中的概率系数α、β，如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}f\left(\mathrm{\α}\right)=\min \underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{\α}-{\mathrm{\α}}_i)}^2\\ f\left(\mathrm{\β}\right)=\min \underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{\β}-{\mathrm{\β}}_i)}^2\end{array}\right.$

式中，α为主观权重在组合权重中的概率系数，β为客观权重在组合权重中的概率系数，且α+β＝１；

5)根据组合赋权法中各个赋权法的各指标权系数权重向量得到组合权重向量ω，如下式所示：

ω＝(αω＇+βω″)/(α+β)

6)通过基于德尔菲法确定模糊典型点的模糊评分机制将配电网可靠性指标数据量化，并得到配电网总体量化评分结果。

所述的步骤1)中的主观赋权法包括AHP法和G1法，客观赋权法包括熵权法和均方差决策法。

所述的步骤6)中的模糊评分机制包括以下步骤：首先，根据各评价指标的特征，按成本型、效益型和适中型进行划分；其次，采用德尔菲法确定三类指标的模糊典型点，即边界点；再次，根据各类指标模糊典型点的设置，得到指标模糊评分分段函数；最后，根据单一指标实际数据和评分函数，得到指标评分，结合指标权重，得到配电网总体得分情况。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过期望值与最小二乘法相结合的方法将单一主、客观权重优化组合，能够协调主、客观因素影响，解决主、客观偏向较大问题，使各评估指标的权重更加合理。对三类指标进行分析，基于德尔菲法确定模糊典型点，建立指标评分机制，能够快速得到评价指标的具体得分，简便实用。将组合赋权与模糊评分机制相结合，评估配电网供电可靠性水平，集成化、定量化评估结果，从“微观”上明确电网存在的突出问题，指明改造建设方向，利于提升配电网供电可靠性。

附图说明

图1为本发明的方法流程图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，基于组合赋权和模糊评分的配电网可靠性评估方法，包括以下步骤：

S1)通过采用l种主观赋权法和s-l种客观赋权法组合成的组合赋权法对配电网可靠性指标进行赋权；

S2)求取组合赋权法中各个赋权法的各指标权系数权重向量的期望值，如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}E\left({\mathrm{\ω}}_z\right)=\frac{\underset{z=1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_z}{l}(z\∈[1,l\left]\right)\\ E\left({\mathrm{\ω}}_k\right)=\frac{\underset{k=l+1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_k}{s-l}(k\∈[l+1,s\left]\right)\end{array}\right.$

式中，ω_z表示主观赋权法所得权重向量，ω_k表示客观赋权法所得权重向量，E(ω_z)＝ω＇，E(ω_k)＝ω″；

S3)通过期望值法对第i个评价指标计算主观权重概率系数α_i和客观权重概率系数β_i，如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_i=\frac{E\left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{zi}}\right)}{E\left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{zi}}\right)+E\left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ki}}\right)}\\ {\mathrm{\β}}_i=\frac{E\left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ki}}\right)}{E\left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{zi}}\right)+E\left({\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ki}}\right)}\end{array}\right.$

S4)采用最小二乘法得出主、客观权重在组合权重中的概率系数α、β，如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}f\left(\mathrm{\α}\right)=\min \underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{\α}-{\mathrm{\α}}_i)}^2\\ f\left(\mathrm{\β}\right)=\min \underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{\β}-{\mathrm{\β}}_i)}^2\end{array}\right.$

式中，α为主观权重在组合权重中的概率系数，β为客观权重在组合权重中的概率系数，且α+β＝１；

S5)根据组合赋权法中各个赋权法的各指标权系数权重向量得到组合权重向量ω，如下式所示：

ω＝(αω’+βω″)/(α+β)

S6)通过基于德尔菲法确定模糊典型点的模糊评分机制将配电网可靠性指标数据量化，并得到配电网总体量化评分结果。

本发明采用某市10kV配电网4个供电所作为算例样本，选取供电可靠性评价指标如表1所示

表1

评价指标	指标类型	指标字母表示
			变电站“N-1”通过率	效益型	I1
线路“N-1”通过率	效益型	I2
			变电站主变重超载率	成本型	I3
线路重超载率	成本型	I4
			变电站出线2km绝缘化率	效益型	I5
容载比	适中型	I6

4个样本中各评价指标的数值如表2所示

表2

将改进的AHP法、G1法、熵权法和均方差法4种单一赋权法计算得到的权重向量ω₁和ω₂、ω₃和ω₄分别按式(1)求出主、客观权重期望值E(ω′)、E(ω″)，具体权重向量期望值为

E(ω＇)＝[0.3393，0.2353，0.1173，0.0837，0.0425，0.1820]^T，

E(ω″)＝[0.1972，0.1873，0.1704，0.1421，0.1234，0.1797]^T。

通过式(3)、(4)，求得概率系数α＝0.4545、β＝0.5455及组合权重向量

ω＝[0.2618，0.2091，0.1463，0.1156，0.0865，0.1807]^T。

通过表2及模糊评分函数(没有体现)计算样本各指标得分，并加权求和，得到各样本总体得分，如表3所示。

表3

由表3可以清晰、直观的对样本B₁、B₂、B₃和B₄供电可靠性水平进行比较，样本B₂得分最高，B₃得分也较高，B₁次之，B₄较差，表明在所选评价指标下，4个样本的供电可靠性高低排序为B₂＞B₃＞B₁＞B₄。对各样本得分分析，B₂、B₃得分在85分之上，供电可靠性水平较高，变电站“N-1”、线路“N-1”、容载比等几个十分重要的指标水平较高，变电站主变重超载率、线路重超载率有待改善；B₁得分介于70～80，供电可靠性属于中等水平，变电站“N-1”校验通过率、变电站主变重超载率、线路重超载率有待改善；B₄得分低于60分，供电可靠性水平非常差，主要体现在变电站“N-1”通过率、线路“N-1”通过率两个指标水平极低，变电站主变重超载、线路重超载现象严重，变电站出线2km绝缘化率较低，今后应重点对其进行有针对性的改造建设。

Claims (2)

1.一种基于组合赋权和模糊评分的配电网可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过采用l种主观赋权法和s-l种客观赋权法组合成的组合赋权法对配电网可靠性指标进行赋权；

2)求取组合赋权法中各个赋权法的各指标权系数权重向量的期望值，如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}E\left({\mathrm{\ω}}_z\right)=\frac{\underset{z=1}{\overset{l}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_z}{l},(z\∈\[1,l\])\\ E\left({\mathrm{\ω}}_k\right)=\frac{\underset{k=l+1}{\overset{s}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_k}{s-l},(k\∈\[l+1,s\])\end{array}\right.$

式中，ω_z表示第z个主观赋权法所得权重向量，ω_k表示第k个客观赋权法所得权重向量，E(ω_z)为主观赋权法权重向量期望值，E(ω_k)为客观赋权法权重向量期望值，E(ω_z)＝ω′，E(ω_k)＝ω″；

3)通过期望值法对第i个评价指标计算主观权重概率系数α_i和客观权重概率系数β_i，如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_i=\frac{E\left({\mathrm{\ω}}_{zi}\right)}{E\left({\mathrm{\ω}}_{zi}\right)+E\left({\mathrm{\ω}}_{ki}\right)}\\ {\mathrm{\β}}_i=\frac{E\left({\mathrm{\ω}}_{ki}\right)}{E\left({\mathrm{\ω}}_{zi}\right)+E\left({\mathrm{\ω}}_{ki}\right)}\end{array}\right.$

4)采用最小二乘法得出主、客观权重在组合权重中的概率系数α、β，如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}f\left(\mathrm{\α}\right)=min\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(\mathrm{\α}-{\mathrm{\α}}_i)}^2\\ f\left(\mathrm{\β}\right)=min\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(\mathrm{\β}-{\mathrm{\β}}_i)}^2\end{array}\right.$

式中，α为主观权重在组合权重中的概率系数，β为客观权重在组合权重中的概率系数，且α+β＝1；

5)根据组合赋权法中各个赋权法的各指标权系数权重向量得到组合权重向量ω，如下式所示：

ω＝(αω′+βω″)/(α+β)

6)通过基于德尔菲法确定模糊典型点的模糊评分机制将配电网可靠性指标数据量化评分，并得到配电网总体量化评分结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于组合赋权和模糊评分的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述的步骤1)中的主观赋权法包括AHP法和G1法，客观赋权法包括熵权法和均方差决策法。