CN104036364A - 一种配电网网络结构水平评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网网络结构水平评价方法，包括以下步骤：A：对影响配电网效果类指标的因素进行分析，分别确定对配电网供电可靠率和配电网综合设备利用率影响最大的指标；B：分别确定步骤A中各个指标的计算公式；C：利用三角模糊层次分析法，经过数学计算分别求取步骤A中指标体系的各个指标权重；D：通过步骤C的求解，分别得到各个指标权重；D：通过步骤C的求解，分别得到各个指标权重。本发明通过对配电网网络结构水平进行科学准确地评估，丰富配电网综合指标体系的建立，有利于我国配电网安全稳定地运行。

Description

一种配电网网络结构水平评价方法

技术领域

本发明涉及配电系统领域，尤其涉及一种配电网网络结构水平评价方法。

背景技术

近年来，全球范围内掀起了智能电网的研究和建设热潮。围绕国家电网公司提出的“建设坚强智能电网”战略目标，我国各地开展了大量智能电网试点工程建设，其中较为成熟的试点项目包括智能变电站、配电自动化和用电信息采集系统等。

作为电网的重要组成部分，配电网的智能化已成为未来电网发展的新趋势，对于实现智能电网建设的整体目标有着举足轻重的作用。因此，实现对智能配电网的评价，有着十分重要的意义。而目前尚未有科学的配电网网络结构水平评价方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种配电网网络结构水平评价方法，能够通过对配电网网络结构水平进行科学准确地评估，丰富配电网综合指标体系的建立，有利于我国配电网安全稳定地运行。

本发明采用下述技术方案：

一种配电网网络结构水平评价方法，包括以下步骤：

A：对影响配电网效果类指标的因素进行分析，并确定配电网网络结构水平对配电网供电可靠率和配电网综合设备利用率影响最大的指标：

其中，网络结构水平对配电网供电可靠率影响最大的指标包括：变电站单电源线率、变电站单变率、中压线路联络率、中压线路站间联络率、中压线路平均分段数；网络结构水平对设备利用率的影响包括中压线路联络率、中压线路站间联络率；

B：分别确定步骤A中各个指标的计算公式；

其中，变电站单电源线率，指只有单电源线供电的变电站在全部变电站中所占的比例，用于反映高压配电网结构的可靠性和运行灵活性，变电站单电源线率的计算公式为

变电站单变率指只有单台主变的变电站在全部变电站中所占的比例，用以反映高压配电网结构的可靠性和运行灵活性，变电站单变率的计算公式为

中压线路联络率，指中压配电网中与其他线路有联络的线路在所有中压线路中所占的比例，即单辐射线路条数与中压线路总条数的比例，用以反映中压配电网结构的可靠性和运行灵活性，中压线路联络率的计算公式为

中压线路站间联络率，指中压配电网中与其他变电站的线路有联络的线路在所有中压线路中所占的比例，即与其他变电站联络线路条数与中压线路总条数的比例，用以反映中压配电网结构的可靠性和运行灵活性，中压线路站间联络率的计算公式为

中压线路平均分段数，指中压线路分段的总个数在所有中压线路中所占的比例，用以反映中压配电网供电灵活性与失电影响范围，中压线路平均分段数的计算公式为

C：利用三角模糊层次分析法，经过数学计算分别求取步骤A中指标体系的各个指标权重，利用三角模糊层次分析法求取权重的实现步骤如下：

C1：首先建立层次递阶结构；

根据决策因素重要性的不同建立层次结构，将最终的目标确定为最高层，在最高层下面是各个影响因素，然后是影响子因素层，最后是由各种方案构成的最低层；

C2：构造三角模糊判断矩阵；

对第k-1层的某一因素，在对与之相关的第k层全部n_k个因素进行两两比较时，采用三角模糊数定量表示，即模糊判断矩阵中的元素α_ij＝(l_ij,m_ij,u_ij)是一个以m_ij为中值的闭区间，其中，i、j为第k层第i个因素与第j个因素，l_ij、U_ij为依次为a_ij取值的下限和上限。m_ij的取值采用传统AHP法中比较判断所采用的1-9中的整数，其意义为：

标度值	标度意义
		1	前者与后者同样重要
3	前者比后者稍微重要
		5	前者比后者相当重要
7	前者比后者强烈重要
		9	前者比后者极端重要
2、4、6、8	表示上述相邻判断的中间值

C3：计算综合模糊程度值；

根据公式：求得第k层的综合三角模糊数判断矩阵，其中，i,j＝1,2,…,n_k,t＝1,2,…,T，表示第t个专家对第k层第i个因素与第j个因素比较而给出的模糊数；是 $a_{\mathrm{ij}}^t(t=\mathrm{1,2},...,T)$ 的平均值；

再根据公式： $S_i^k=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{M}_{\mathrm{ij}}^k\⊗{\left(\underset{i=1}{\overset{n_k}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n_k}{\mathrm{\Σ}}}{M}_{\mathrm{ij}}^k\right)}^{-1},$ i＝1,2,…,n_k求得综合模糊程度值，为第k层第i个元素的综合模糊程度值；

C4：计算层次权重

首先利用公式进行计算，

得出i,j＝1,2,…,n_k,i≠j；其中，V表示的可能性程度；

i,j＝1,2,…,n_k,i≠j；其中，表示第k层上各因素对第k-1层上第h个因素的权重，表示第k层上第i个因素；

然后对进行归一化，可得第k层上对k-1层上第h个因素的权重，即：

$P_h={(P_{1h}^k,P_{2h}^k,...,P_{\mathrm{nh}}^k)}^T;$

C5：合成总权重

在求出各个层次权重后，已知第k-1层对总目标的排序权重向量是：

那么第k层上全体元素对总目标的合成排序W^k为：

i＝1,2,…n_k，其中W^k为总权重；

D：通过步骤C的求解，分别得到各个指标权重，如下表所示：

E：进行配电网网络结构水平评价，配电网网络结构水平评价的具体步骤为：

E1：查阅行业标准，根据配电网理想状态下的标注值，将其转换为百分制数值，制定评分标准；

E2：通过收集待评价配电网的原始数据，根据步骤B中各个指标计算公式分别计算出对应的指标数值；

E3：根据步骤E2中计算出的指标数值，通过查阅步骤1中制定的评分标准，对配电网网络结构水平的各项指标进行评价；并利用步骤D中求解得出的各个指标权重，结合E2中计算出的指标数值，可得出网络结构水平的加权值，即可对配电网网络结构水平进行评价。

本发明通过对配电网网络结构水平所影响的配电网效果类指标的因素进行分析，选取对配电网供电可靠率、配电网综合电压合格率这两个配电网效果类指标影响最大的指标作为分析对象，然后利用三角模糊层次分析法，经过数学计算分别求取上述指标体系的各个指标权重，最后通过计算得出的各项指标数值，通过查阅制定的评分标准，对配电网网络结构水平的各项指标进行评价；并结合各个指标权重，对配电网网络结构水平进行评价。本发明通过对配电网网络结构水平进行科学准确地评估，丰富配电网综合指标体系的建立，有利于我国配电网安全稳定地运行。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

如图1所述，本发明所述的配电网网络结构水平评价方法，包括以下步骤：

A：对影响配电网效果类指标的因素进行分析，并确定配电网网络结构水平对配电网供电可靠率和配电网综合设备利用率影响最大的指标：

1.配电网网络结构水平对于供电可靠率的影响：

网络结构水平对于供电可靠率的影响主要是在发生故障时网架是否能尽快将负荷转出进行弥补，或者尽量减小故障所造成的故障段的停电范围以及非故障段的停电时间，主要体现在以下两个主要方面：

(1)在发生故障时能够尽快将负荷转出，这主要考察的是网络的备用与联络，备用方面涉及的指标有变电站单变率和变电站单电源线率，其中变电站单变率和变电站单电源线率决定了是否有备用；联络方面包括站内联络率和站间联络率，两者之和为联络率；联络方面涉及的指标包括中压线路联络率和中压线路站间联络率；

(2)尽量缩小故障影响的范围，主要涉及的指标是中压线路平均分段数。

因此，网络结构水平对配电网供电可靠率影响最大的指标包括：变电站单电源线率、变电站单变率、中压线路联络率、中压线路站间联络率、中压线路平均分段数，如表1所示。

表1

2.网络结构水平对设备利用率的影响：

(1)提高中压线路联络率可以在保证可靠性的前提下提高上级主变的负载率，中压线路站间联络率也归属于中压线路联络率指标；

(2)接线模式的不同也会影响到线路负载率，从而影响到线路利用率。

因此，网络结构水平对设备利用率的影响包括中压线路联络率、中压线路站间联络率，如表2所示：

表2

对上文所述各项指标对配电网效果类指标影响进行汇总，得出各项指标具体影响到哪些效果类指标，如表3所示：

表3

B：分别确定步骤A中各个指标的计算公式；

其中，变电站单电源线率，指只有单电源线供电的变电站在全部变电站中所占的比例，用于反映高压配电网结构的可靠性和运行灵活性，变电站单电源线率的计算公式为

变电站单变率指只有单台主变的变电站在全部变电站中所占的比例，用以反映高压配电网结构的可靠性和运行灵活性，变电站单变率的计算公式为

中压线路联络率，指中压配电网中与其他线路有联络的线路在所有中压线路中所占的比例，即单辐射线路条数与中压线路总条数的比例，用以反映中压配电网结构的可靠性和运行灵活性，中压线路联络率的计算公式为

中压线路站间联络率，指中压配电网中与其他变电站的线路有联络的线路在所有中压线路中所占的比例，即与其他变电站联络线路条数与中压线路总条数的比例，用以反映中压配电网结构的可靠性和运行灵活性，中压线路站间联络率的计算公式为

中压线路平均分段数，指中压线路分段的总个数在所有中压线路中所占的比例，用以反映中压配电网供电灵活性与失电影响范围，中压线路平均分段数的计算公式为

C：利用三角模糊层次分析法，经过数学计算分别求取步骤A中指标体系的各个指标权重，三角模糊层次分析法属于本领域的现有技术，在此不再赘述，下面对本发明中三角模糊层次分析法求取权重的实现步骤进行阐述：

C1：首先建立层次递阶结构；根据决策因素重要性的不同建立层次结构，将最终的目标确定为最高层，在最高层下面是各个影响因素，然后是影响子因素层，最后是由各种方案构成的最低层。

C2：构造三角模糊判断矩阵；

对第k-1层的某一因素，在对与之相关的第k层全部n_k个因素进行两两比较时，采用三角模糊数定量表示，即模糊判断矩阵中的元素α_ij＝(l_ij,m_ij,u_ij)是一个以m_ij为中值的闭区间，其中，i、j为第k层第i个因素与第j个因素，l_ij、U_ij为依次为a_ij取值的下限和上限。m_ij的取值采用传统AHP法中比较判断所采用的1-9中的整数，其意义如表4所示：

标度值	标度意义
		1	前者与后者同样重要
3	前者比后者稍微重要
		5	前者比后者相当重要
7	前者比后者强烈重要
		9	前者比后者极端重要
2、4、6、8	表示上述相邻判断的中间值

表4 比较判断矩阵的标度

C3：计算综合模糊程度值；

根据公式：

$M_{\mathrm{ij}}^k=\frac{1}{T}({\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}^1\⊕{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}^2\⊕...\⊕{\mathrm{\α}}_{\mathrm{ij}}^T)$

求得第k层的综合三角模糊数判断矩阵，其中，

i,j＝1,2,…,n_k,t＝1,2,…,T，表示第t个专家对第k层第i个因素与第j个因素比较而给出的模糊数；是 $a_{\mathrm{ij}}^t$ $(t=\mathrm{1,2},...,T)$ 的平均值。

再根据公式：

$S_i^k=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{M}_{\mathrm{ij}}^k\⊗{\left(\underset{i=1}{\overset{n_k}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n_k}{\mathrm{\Σ}}}{M}_{\mathrm{ij}}^k\right)}^{-1},i=\mathrm{1,2},...,n_k$

求得综合模糊程度值，为第k层第i个元素的综合模糊程度值。

C4：计算层次权重

首先利用公式进行计算，

得出i,j＝1,2,…,n_k,i≠j；

其中，V表示的可能性程度。

$P_{\mathrm{ih}}^k\left(A_i^k\right)=\min V(S_i^k\≥S_j^k),$ i,j＝1,2,…,n_k,i≠j；

其中，表示第k层上各因素对第k-1层上第h个因素的权重，表示第k层上第i个因素。

然后对进行归一化，可得第k层上对k-1层上第h个因素的权重，即：

$P_h={(P_{1h}^k,P_{2h}^k,...,P_{\mathrm{nh}}^k)}^T$

C5：合成总权重

在求出各个层次权重后，已知第k-1层对总目标的排序权重向量是：

那么第k层上全体元素对总目标的合成排序W^k为：

i＝1,2,…n_k (6)，其中W^k为总权重；

D：通过步骤C的求解，分别得到各个指标权重，如表5所示；

表5

E：进行配电网网络结构水平评价；配电网网络结构水平评价的具体步骤为：

E1：查阅行业标准，根据配电网理想状态下指标的标注值，将其转换为百分制数值，制定评分标准；

评分标准指通过一定的标度体系，将各种原始数据转换成的可直接比较的规范化格式；评分标度可采用百分制、十分制和五分制。本实施例中采用百分制，得分越高则说明性能越好。

指标评分标准的制定主要参考指标的类型和理想值，指标类型分为正指标、负指标和中间值指标，正指标指该指标取值越高越好，负指标则是取值越低越好，而中间值指标是取值在中间的某个数值或区间最好。

在对配电网进行评价的过程中，需要确定指标数值的合理范围。当某参数位于这个合理范围之内时，表明从这个角度而言电网的参数或其表征的系统运行状态基本满足要求；反之则不然。指标的合理范围即指标的理想值。

通过查找配电网相关行业标准，制定出网络结构水平评价体系指标类型和理想值(如表6所示)，以及网络结构水平评价体系的评分标准(如表7所示)：

网络结构水平评价体系指标类型和理想值

表6

网络结构水平评价体系的评分标准

表7

E2：通过收集待评价配电网的原始数据，根据步骤B中各个指标计算公式分别计算出对应的指标数值；

E3：根据步骤E2中计算出的指标数值，通过查阅步骤1中制定的评分标准，对配电网网络结构水平的各项指标进行评价；并利用步骤D中求解得出的各个指标权重，结合E2中计算出的指标数值，可得出网络结构水平的加权值，即可对配电网网络结构水平进行评价。

例如，利用该方法对某配电网进行网络结构水平评价，原始数据和计算结果如表8所示。计算得出其中变电站单电源线率指标值为22.90％(30/131)，查阅评分标准可知其评分为56.13，可见该配电网中变电站的单电源线率水平略高，网络结构比较不合理，需要进行优化。同时通过各个指标评分乘以各自的权重值，然后再求和得该配电网网络结构水平评分为65.56(56.13*0.25+81.68*0.25+37.58*0.20+66.89*0.15+90.40*0.15)，该评价得分属于合格水平，影响整体评分最大的指标为评分37.58的中压线路联络率。

表8 网络结构水平评价算例

Claims (1)

1.一种配电网网络结构水平评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：对影响配电网效果类指标的因素进行分析，并确定配电网网络结构水平对配电网供电可靠率和配电网综合设备利用率影响最大的指标：

其中，网络结构水平对配电网供电可靠率影响最大的指标包括：变电站单电源线率、变电站单变率、中压线路联络率、中压线路站间联络率、中压线路平均分段数；网络结构水平对设备利用率的影响包括中压线路联络率、中压线路站间联络率；

B：分别确定步骤A中各个指标的计算公式；

其中，变电站单电源线率，指只有单电源线供电的变电站在全部变电站中所占的比例，用于反映高压配电网结构的可靠性和运行灵活性，变电站单电源线率的计算公式为

变电站单变率指只有单台主变的变电站在全部变电站中所占的比例，用以反映高压配电网结构的可靠性和运行灵活性，变电站单变率的计算公式为

中压线路联络率，指中压配电网中与其他线路有联络的线路在所有中压线路中所占的比例，即单辐射线路条数与中压线路总条数的比例，用以反映中压配电网结构的可靠性和运行灵活性，中压线路联络率的计算公式为

中压线路站间联络率，指中压配电网中与其他变电站的线路有联络的线路在所有中压线路中所占的比例，即与其他变电站联络线路条数与中压线路总条数的比例，用以反映中压配电网结构的可靠性和运行灵活性，中压线路站间联络率的计算公式为

中压线路平均分段数，指中压线路分段的总个数在所有中压线路中所占的比例，用以反映中压配电网供电灵活性与失电影响范围，中压线路平均分段数的计算公式为

C：利用三角模糊层次分析法，经过数学计算分别求取步骤A中指标体系的各个指标权重，利用三角模糊层次分析法求取权重的实现步骤如下：

C1：首先建立层次递阶结构；

根据决策因素重要性的不同建立层次结构，将最终的目标确定为最高层，在最高层下面是各个影响因素，然后是影响子因素层，最后是由各种方案构成的最低层；

C2：构造三角模糊判断矩阵；

对第k-1层的某一因素，在对与之相关的第k层全部n_k个因素进行两两比较时，采用三角模糊数定量表示，即模糊判断矩阵中的元素α_ij＝(l_ij,m_ij,u_ij)是一个以m_ij为中值的闭区间，其中，i、j为第k层第i个因素与第j个因素，l_ij、U_ij为依次为a_ij取值的下限和上限。m_ij的取值采用传统AHP法中比较判断所采用的1-9中的整数，其意义为：

标度值 标度意义 1 前者与后者同样重要 3 前者比后者稍微重要 5 前者比后者相当重要 7 前者比后者强烈重要 9 前者比后者极端重要 2、4、6、8 表示上述相邻判断的中间值

C3：计算综合模糊程度值；

根据公式：求得第k层的综合三角模糊数判断矩阵，其中，i,j＝1,2,…,n_k,t＝1,2,…,T，表示第t个专家对第k层第i个因素与第j个因素比较而给出的模糊数；是 $a_{\mathrm{ij}}^t(t=\mathrm{1,2},...,T)$ 的平均值；

再根据公式： $S_i^k=\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{M}_{\mathrm{ij}}^k\⊗{\left(\underset{i=1}{\overset{n_k}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{n_k}{\mathrm{\Σ}}}{M}_{\mathrm{ij}}^k\right)}^{-1},$ i＝1,2,…,n_k求得综合模糊程度值，为第k层第i个元素的综合模糊程度值；

C4：计算层次权重

首先利用公式进行计算，

得出i,j＝1,2,…,n_k,i≠j；其中，V表示的可能性程度；

i,j＝1,2,…,n_k,i≠j；其中，表示第k层上各因素对第k-1层上第h个因素的权重，表示第k层上第i个因素；

然后对进行归一化，可得第k层上对k-1层上第h个因素的权重，即：

$P_h={(P_{1h}^k,P_{2h}^k,...,P_{\mathrm{nh}}^k)}^T;$

C5：合成总权重

在求出各个层次权重后，已知第k-1层对总目标的排序权重向量是：

那么第k层上全体元素对总目标的合成排序W^k为：

i＝1,2,…n_k，其中W^k为总权重；

D：通过步骤C的求解，分别得到各个指标权重，如下表所示：

E：进行配电网网络结构水平评价，配电网网络结构水平评价的具体步骤为：

E1：查阅行业标准，根据配电网理想状态下的标注值，将其转换为百分制数值，制定评分标准；

E2：通过收集待评价配电网的原始数据，根据步骤B中各个指标计算公式分别计算出对应的指标数值；

E3：根据步骤E2中计算出的指标数值，通过查阅步骤1中制定的评分标准，对配电网网络结构水平的各项指标进行评价；并利用步骤D中求解得出的各个指标权重，结合E2中计算出的指标数值，可得出网络结构水平的加权值，即可对配电网网络结构水平进行评价。