CN104331628A - 电网安全性综合指标评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电网安全性综合指标评价方法，该电网安全性综合指标评价方法基于灰色关联度的多层次分析评价方法，通过设定安全性、可靠性、经济性三方面的n项评价指标，参考m个专家的权重经验判断，通过归一化并计算灰色绝对关联度，确定临界值，从而找出同类特征，对电网新能进行评价。该方法增加了电网评估的综合性，并大大提高了评估的准确性。

Description

电网安全性综合指标评价方法

技术领域

本发明涉及电网性能综合评价方法技术领域，特别涉及一种电网安全性综合指标评价方法。

背景技术

近年来，电网规模连年翻番，使得电网建设进入高速发展阶段。电网建设的提速具有巨大的经济和社会效益，对于电力系统而言，能够提高电网资产利用效率，提升电网输送能力，降低输电损耗，提高供电可靠性和电能质量，减少停电损失。对于用户而言，能够提高终端用电设备的能源利用效率，获得更加优质、便捷的服务，促进节约用电，减少电费支出。对于相关产业而言，有利于促进装备制造和信息通信等行业的技术升级，为占领世界相关领域的技术制高点提供平台，同时促进新产品开发和新服务市场的形成，进而有力的推动经济发展方式的转变及和谐社会的建设。

输电电网利用效率是电网运行水平和现代电网企业运营效益的重要体现。目前国内外尚无成熟的电网利用效率评价方法和评价标准。国外电力企业普遍使用可靠性指标来评价电网的安全可靠性，通过可靠性水平与对应的停电损失的平衡关系进行电网工程建设的决策和判断。

电网达到的安全性水平与备用容量呈正比，达到的安全性级别越高，需要的负荷备用、事故备用和检修备用等备用容量也就越大，电网整体利用效率也就越低。电网建设需要综合考虑安全性与利用效率的关系，寻求可接受的安全性与经济性的最佳平衡点。

发明内容

为了客观、全面地对输电网运行效率进行评价，建立输电网运行效率评估体系应遵循系统性、科学性、针对性、可操作化原则。本发明提供了一种电网安全性综合指标分析预警方法，其为一种基于灰色关联度的多层次分析评价方法。该综合评估方法针对安全性、可靠性、经济性进行特性指标进行综合评价，大大提高了评估的准确性。

一种电网安全性综合指标评价方法，为多层次分析评价方法，包括如下步骤：

步骤1、设定安全性、可靠性、经济性三方面的n项评价指标                                               ，其中代表各评价指标的量化值；

步骤2、确定m个专家同时对各个指标的权重做出经验判断，从而组成各个指标权重的经验判断数据列，用矩阵形式表示如下：

；

步骤3、从中挑选一个最大的权重值作为“公共”参考权重值，各个专家的参考权重值均赋予此值，从而组成参考数据列，表示如下：

步骤4、求各个指标序列与参考数据列之间的距离，然后利用求的各指标的权重，各指标的归一化权重；

步骤5、记为与的灰色绝对关联度，，其中：

，，，得到上三角矩阵

其中：，r为邻接值，上述矩阵成为特征变量关联矩阵；

步骤6、取定临界值，优选取，当，则视与为同类特征。

其中，临界值r的值可以调整，越接近于1，分类越细，每一层最后用来决策指标越少，反之则越多。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

图1  示出了依照本发明的方法的流程图。

具体实施方式

本实施例针对安全性、可靠性、经济性指标进行综合评价。安全性、可靠性、经济性指标具有多样性，这里，电网的安全性指标包括抗大面积停电能力、功率因数、短路电流合格率、安全供电能力、区域间联网备用率和电磁环网率；电网的可靠性指标包括电压合格率、电压偏移率、变压器可利用系数、线路可利用系数、系统平均停电时间、系统平均停电频率、用户平均停电持续时间；电网经济性综合指标包括输电网利用效率、主变压器利用效率和网损。其中，输电网利用效率可以包括输电线利用效率和线路平均负载率，主变压器利用效率可以包括主变压器最大负载率和主变压器平均负载率。

具体定义如下：

“抗大面积停电能力”旨在反映电网抵抗大面积停电事故发生的能力。重特大突发电力事件，常会导致系统内多个电力元件退出运行，相对于N－1故障，N－2故障发生的几率极低但后果极为严重，可能导致大面积停电事故的发生。用“N－2”通过率、“N－2”最大负荷损失率和“N－2”平均负荷损失率表示电网的抗大面积停电能力。

功率因数分为节点功率因数和线路功率因数，节点功率因数反映节点的无功负荷情况，线路功率因数反映网络的无功传输情况。根据SD 325-89《电力系统电压和无功电力技术导则( 试行) 》的要求，35 ～220 kV变电站，在主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数应不低于0.95，在低谷负荷时功率因数应不高于 0.95。

电力系统在运行中，相与相之间或相与地(或中性线) 之间发生非正常连接(即短路) 时流过的电流成为短路电流。通过分析计算电网短路电流与短路容量，评价电网网架结构的合理性、变电站电气主接线形式以及一次电气设备选型的合理性等，为电网采取限制短路电流措施提供依据。通过网络拓扑分析和潮流计算，得出节点的电压水平和每条支路的阻抗和导纳值，然后进行短路电流的计算，一般是三相短路电流的计算。引入短路水平指标( SCLI) 以表征短路电流超标的严重程度，其计算公式：

安全供电能力是指电网中的原件因故障退出运行后,电网不发生线路和变压器过载、母线电压越限的情况,能够保持对负荷正常持续供电的能力。

区域间联网备用率指标与电网的频率稳定密切相关，用于体现当局部电网出现功缺额时其他电网提供备用的能力。

电磁环网也称高低压电磁环网，是指两组不同电压等级的线路通过两端变压器磁回路的联接而并联运行。高低压电磁环网中高压线路断开引起的负荷转移很有可能造成事故扩大、系统稳定破坏。

所谓“电压偏移”，是指网络的实际电压与额定电压的数值之差，且常用百分值来表示。

变压器可利用系数反映变压器的使用效率。

“系统平均停电频率”表征在规定时间内电网中平均每个用户经受的持续性停电的次数。设该项指标的数值为，则其计算方法为：

“系统平均供电可用度”是指在规定时间内用户经受的不停电小时数与用户要求的总供电小时数之比。设该项指标的数值为，则其计算方法为：

式中，T表示规定时间内的需电小时数，例如以年为单位统计该指标时，一般取T = 8760，若为闰年则取T = 8784。

线路最大负载率()，反映线路实际年最大输送有功功率达到该线路经济输送功率或可能的极限输送功率的情况。

式中，分子为正常运行方式下，线路达到的最大有功功率; 分母为导线经济输送功率和稳定限额的最小值。经济输送容量考虑了线路的投资和网损最低; 稳定限额是满足约束条件下保持系统稳定的线路的安全输电能力，分母的选取兼顾了电网安全性和经济性。

线路平均负载率()，反映线路年实际输送电量占理论最大经济输送电量或可能达到输送电量的比例。该指标考虑了保持系统安全稳定运行对线路输送能量的限制因素。

对于评估期内存在双向电量传输的线路，分子应为输送电量数值之和。

主变压器最大负载率()，

式中，为功率因数。该指标反映单台主变压器实际最大降压负荷

占主变压器最大负载能力的比例。

主变压器平均负载率(、)，

该指标表示某一电压等级电网所有降压变压器在全网最大负荷时的平均负载率，反映该电压等级所有降压变压器容量的平均利用情况。

式中，为功率因数。该指标表示单台降压变压器的实际输送电量占理论最大输送电量的比例。

网损，以线损率作为评价电网的网络损耗情况可由下式计算：

=（供电量-售电量）/供电量×100％

参考附图1的流程图，首选，选择适当的安全性、可靠性和经济性指标，确定相应的评价指标量化值。如选择n项评价指标，其中代表各评价指标的量化值；

第二步，根据专家的经验判断，确定各个指标的权重，组成权重的经验判断数据列，用矩阵形式表示如下：

，

其中m为专家个数。

第三步，从中挑选一个最大的权重值作为“公共”参考权重值，各个专家的参考权重值均赋予此值，从而组成参考数据列，表示如下：

第四步，求各个指标序列与参考数据列之间的距离，然后利用求的各指标的权重，从而得到各指标的归一化权重；

第五步，记为与的灰色绝对关联度，，其中：

，，，得到上三角矩阵形式的特征变量关联矩阵，

其中：，r为临界值；

第六步，取定临界值，优选取，更优选r>0.7。当，则视与为同类特征。

其中，临界值r的值可以调整，越接近于1，分类越细，每一层最后用来决策指标越少，反之则越多。。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定 。

Claims (7)

1.一种电网安全性综合指标评价方法，该方法包括如下步骤：

步骤1、设定安全性、可靠性、经济性三方面的n项评价指标                                               ，其中代表各评价指标的量化值；

步骤2、确定m个专家同时对各个指标的权重做出经验判断，从而组成各个指标权重的经验判断数据列，用矩阵形式表示如下：

；

步骤3、从中挑选一个最大的权重值作为“公共”参考权重值，各个专家的参考权重值均赋予此值，从而组成参考数据列，表示如下：；

步骤4、求各个指标序列与参考数据列之间的距离，然后利用求的各指标的权重，各指标的归一化权重；

步骤5、记为与的灰色绝对关联度，，其中：

，，，得到上三角矩阵

其中：，r为邻接值，上述矩阵成为特征变量关联矩阵；

步骤6、取定临界值，当，则视与为同类特征。

2.如权利要求1所述的电网安全性综合指标评价方法，其中。

3.如权利要求2所述的电网安全性综合指标评价方法，其中r>0.7。

4.如权利要求1所述的电网安全性综合指标评价方法，其中安全性指标选自抗大面积停电能力、功率因数、短路电流合格率、安全供电能力、区域间联网备用率和电磁环网率中的至少2个。

5.如权利要求1所述的电网安全性综合指标评价方法，其中可靠性指标选自电压合格率、电压偏移率、变压器可利用系数、线路可利用系数、系统平均停电时间、系统平均停电频率、用户平均停电持续时间中的至少2个。

6.如权利要求1所述的电网安全性综合指标评价方法，其中电网经济性指标选自输电网利用效率、主变压器利用效率和网损中的至少2个。

7.如权利要求6所述的电网安全性综合指标评价方法，其中输电网利用效率包括输电线利用效率和线路平均负载率，主变压器利用效率包括主变压器最大负载率和主变压器平均负载率。