CN104951886A - 一种配电网运行状态综合评价的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配电网运行状态综合评价的方法，该方法从预设的指标库中选择多个指标体系进行评价，采用层次分析法，通过专家评审对所选指标体系及指标赋值，得到各指标体系及各指标的主观权重值，再基于各指标的采集数据，采用熵权法得到各指标的客观权重值以及采用均值法得到各指标的得分，通过各指标的主客观权重值相结合得到各指标的综合权重，通过各指标的综合权重和得分相结合得到各指标体系的综合得分，进一步根据各指标体系的综合得分和主观权重值相结合得到配电网的评价结果。实施本发明，采用主客观赋权法相结合的方式，既考虑了工作人员的主观经验，又考虑了各类指标之间的客观比较，使得评价结果更加科学合理，且具有可扩展性。

Description

一种配电网运行状态综合评价的方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统配电网技术领域，尤其涉及一种配电网运行状态综合评价的方法及系统。

背景技术

据统计绝大多数用户停电故障都是由配电网故障引起的，因此配电网作为电力系统中直接与用户连接的一环，其对用户供电可靠性的影响最为直接，从而有必要对配电网运行状态进行综合评价，判断所评价的配电网是否满足电力系统各方面的相关要求，并衡量配电网满足要求的具体程度，进而以技术评价结果指导配电网的规划、建设、改造和运行。

配电网运行状态综合评价的关键在于建立完善及稳健的评价策略(即采用系统化、科学化的评价方法)，并建立和合理设定评价指标体系及其对应指标的权重和判据，该评价指标体系应能根据配电网所在地域的特点和实际负荷特性进行灵活选取和配置，以适应不同地域、不同类型、不同发展阶段的配电网。

由于配电网是多属性且总体优劣程度受多种因素影响的大型复杂系统，配电网的运行状态评价是一个十分复杂的课题。当前，配电网运行状态评价的指标体系构建已趋于完善，涉及到多种不同的评价指标，但指标权重方面或多或少存在些问题，因此确定配电网指标权重的方法仍是研究重点。

现有技术中，确定指标权重的方法包括主观赋权法和客观赋权法；其中，主观赋权法包括简单加权法、德尔菲法和层次分析法；客观赋权法包括主成分分析法和熵权法。

其中，简单加权法认为各个评价指标的权重均相等，该方法的优点是计算简单，根据各指标的得分相加计算平均值即可得最终的评价结果，但该方法的缺点在于：没有考虑到各个指标之间的差异，也就是没有考虑到不同指标之间的相对重要程度，容易导致评价结果不合理或没有参考价值。

其中，德尔菲法以匿名的方式多次征求专家意见，并通过信息沟通与循环反馈，使决策意见趋于一致，最终逼近结果值，但该方法的缺点在于：一、由于指标权重由专家确定，且专家做出的选择仍然没有明确的标准，因此预测结果缺乏严格的科学分析，最后趋于一致的意见，仍带有随大流的倾向，缺乏客观性；二、需要多次收集专家的意见，导致耗费时间与人力较多，因此一般仅将其作为一种辅助方法来使用。

其中，层次分析法的核心思想是在递阶层次模型中，通过两两比较判断的方式确定每个层次中元素的相对重要性，以此来计算各指标的相对重要性权重。层次分析法的优点是将定性分析与定量分析有机结合起来，可靠度高且误差小，但该方法的缺点在于：由于各指标间的相对重要程度由人为选定，因此容易导致评价的随机性与不合理性，缺乏客观性等。

其中，主成分分析法考虑到了各个评价指标之间的相关性，利用较少的变量去代替原始评价过程中较多的变量，其优点是具有降维的效果，且评价结果简单，但该方法的缺点在于：不能计算出各个指标之间的相对重要程度，且计算出的权重是主成分的权重，不能直接应用于综合评价。

其中，熵权法根据各指标的观测值所提供信息量的大小来确定权重，其优点为完全从数据本身的离散程度来定义其数据的价值和权重，相对比较客观，但该方法的缺点在于：不考虑数据本身的实际含义，有时候会出现不符合实际的情况。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种配电网运行状态综合评价的方法及系统，全面考虑与配电网运行相关的指标，采用主观赋权法和客观赋权法相结合的方式，既考虑了工作人员的主观经验，又考虑了各类指标之间的客观比较，使得评价结果更加科学合理，且具有可扩展性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种配电网运行状态综合评价的方法，所述方法包括：

S1、在预设的指标库中选取多个指标体系，获取各所选指标体系分别所含的指标，并对各所选指标体系内所含指标均根据预设的采集次数进行数据采集；

S2、基于层次分析法，构建出由各所选指标体系形成的第一层同型矩阵以及各所选指标体系分别由其内所含指标形成的第二层同型矩阵，并根据预设的赋值表给所述第一层同型矩阵及多个所述第二层同型矩阵进行赋值，待所述已赋值同型矩阵均满足预定条件后，得到各所选指标体系的主观权重值以及各指标分别对应的主观权重值；

S3、根据预设的第一规则，对各所选指标体系内所含指标采集到的数据进行标准化处理，并进一步基于熵权法得到各所选指标体系内所含指标分别对应的客观权重值；

S4、根据各所选指标体系内所含指标分别对应的客观权重值及其对应的主观权重值，采用预设的第一公式计算出各所选指标体系内所含指标分别对应的综合权重值；

S5、对各所选指标体系内所含指标均根据所述预设的采集次数采集到的数据取平均值后，根据预设的第二规则，计算出各所选指标体系内所含指标分别对应的得分，并根据所述计算出的各所选指标体系内所含指标分别对应的综合权重值及其对应的得分，采用预设的第二公式得到各所选指标体系分别对应的综合得分；

S6、根据各所选指标体系的主观权重值及其对应的综合得分，采用预设的第三公式计算出所述配电网运行状态的综合评价结果。

其中，所述步骤S1中“预设的指标库”包括供电可靠性体系、电能质量体系、充裕性体系、适应性体系、经济性体系、自动化体系和可持续性体系；其中，

所述供电可靠性体系所含的指标包括用户平均停电时间、用户平均停电频率、供电可靠率和停电作业按时复电率；

所述电能质量体系所含的指标包括电压降落百分比、节点电压偏移率、高压配电网电压合格率、中压配电网电压合格率、低压配电网电压合格率、综合电压合格率和平均三相不平衡率；

所述充裕性体系所含的指标包括配变最高负载率、馈线最高负载率、主变负载率及其分布、配变负载率及其分布、高压线路负载率及其分布、中压线路负载率及其分布和变电容载比；

所述适应性体系所含的指标包括负荷可转移百分比、线路负荷转移率、主变N-1通过率、线路N-1通过率、线路联络率和不同变电站联络线比例；

所述经济性体系所含的指标包括高压配电网线损率和中低压配电网线损率；自动化体系包括通信可用率、通道中断时间、配变信息采集率、自动化终端覆盖率和遥控比例；

所述可持续性体系所含的指标包括可再生能源出力比例和电动汽车容纳比例。

其中，所述步骤S2的具体步骤包括：

S21、构建出由各所选指标体系形成的第一层同型矩阵以及各所选指标体系分别由其内所含指标形成的第二层同型矩阵；其中，同型矩阵为行列相等的矩阵 $A=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& ...& a_{1n}\\ a_{21}& a_{22}& ...& a_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ a_{n1}& a_{n2}& ...& a_{nn}\end{array}\right];$ a₁₁,a₁₂,a₂₁,...,a_nn为同型矩阵A中的赋值项；n为指标评价的个数及矩阵的阶数，其为自然数；

S22、通过专家评审得出同层次指标之间的相对重要性的判断结果，并根据所述预设的赋值表给所述第一层同型矩阵及多个所述第二层同型矩阵进行赋值；

S23、计算出所述已赋值同型矩阵分别对应的最大特征值λ_max，并根据公式计算出所述已赋值同型矩阵分别对应的一致性指标CI；其中，CI为一致性指标；

S24、在预设的一致性指标数值表中分别查找到所述已赋值同型矩阵分别对应的数值RI，并根据公式计算出所述已赋值同型矩阵分别对应的一致性比例CR；其中，CR为一致性比例，RI为所述预设的一致性指标数值表中的值；

S25、判断所述已赋值同型矩阵分别对应的一致性比例CR是否均小于预设的比例阈值；

S26、如果是，则确定满足条件，计算出所述已赋值同型矩阵分别对应于最大特征值λ_max的特征向量B＝(b₁,b₂,...,b_n)，并根据公式可得到各所选指标体系对配电网运行状态的主观权重值以及各指标分别对其相应指标体系的主观权重值；其中，b_i和b_j分别为特征向量B中第i个向量和第j个向量；

S27、如果否，则根据所述预设的赋值表，对一致性比例CR大于所述预设的比例阈值的一个或多个同型矩阵分别进行重新赋值后，返回步骤S23。

其中，所述预设的赋值表采用1到9的度量法，其标准设置如下：

当认为i指标与j指标同等重要时，则a_ij＝1，a_ji＝1；

当认为i指标比j指标稍重要时，则a_ij＝3，a_ji＝1/3；

当认为i指标比j指标明显重要时，则a_ij＝5，a_ji＝1/5；

当认为i指标比j指标强烈重要时，则a_ij＝7，a_ji＝1/7；

当认为i指标比j指标极端重要时，则a_ij＝9，a_ji＝1/9；

介于两者判断尺度之间的可赋2、4、6、8和1/2、1/4、1/6、1/8各值；其中，i和j均为自然数；a_ij为所述已赋值同型矩阵中第i行第j列上的赋值项，a_ji为所述已赋值同型矩阵中第j行第i列上的赋值项。

其中，所述步骤S3中“根据预设的第一规则，对各所选指标体系内所含指标采集到的数据进行标准化处理”的具体步骤包括：

根据各所选指标体系内所含指标及每一指标根据所述预设的采集次数采集到的数据，构建出各所选指标体系分别对应的原始数据矩阵X＝(x_ij)_p×l；其中，p为所述原始数据矩阵中指标的总个数，其为自然数；l为所述预设的采集次数，其为自然数；x_ij为所述原始数据矩阵中第i个指标在第j次数据采集时得到的数据；

检测出各所选指标体系内所含的正向指标和负向指标；

根据公式对各所选指标体系的原始数据矩阵X中检测为正向指标对应的数值进行标准化处理，以及根据公式对各所选指标体系的原始数据矩阵X中检测为负向指标对应的数值进行标准化处理，构建出各所选指标体系分别对应的标准化矩阵Y＝(y_ij)_p×l；其中，y_ij为所述标准化矩阵中第i个指标对应第j列标准化处理后的数据。

其中，所述步骤S5的具体步骤包括：

对各所选指标体系内所含指标均根据所述预设的采集次数采集到的数据取平均值；

确定各所选指标体系内所含指标所采集数据分别对应的上限阈值和下限阈值，并根据各所选指标体系内所含指标所确定出的上限阈值和下限阈值，确定各所选指标体系内所含指标的得分标准，且进一步计算出各所选指标体系内所含指标分别对应的得分；

根据所述计算出的各所选指标体系内所含指标分别对应的综合权重值及其对应的得分，采用预设的第二公式得到各所选指标体系分别对应的综合得分。

其中，所述步骤S4中“预设的第一公式”为z_i＝aw_i+(1-a)v_i；其中，0≤a≤1；z_i为第j个所选指标体系内第i个指标的综合权重值；w_i为第j个所选指标体系内第i个指标的主观权重值；v_i为第j个所选指标体系内第i个指标的客观权重值；

所述步骤S5中“预设的第二公式”为其中，g_j为第j个所选指标体系的综合得分；s_i为第j个所选指标体系内第i个指标的得分；k为第j个所选指标体系内所含指标的总个数，其为自然数；

所述步骤S6中“预设的第三公式”为其中，R为所述配电网运行状态的综合评价结果；h_j为第j个所选指标体系的主观权重值。

本发明实施例还提供了一种配电网运行状态综合评价的系统，所述系统包括：

指标体现构建及数据采集单元，用于在预设的指标库中选取多个指标体系，获取各所选指标体系分别所含的指标，并对各所选指标体系内所含指标均根据预设的采集次数进行数据采集；

主观权重值获取单元，用于基于层次分析法，构建出由各所选指标体系形成的第一层同型矩阵以及各所选指标体系分别由其内所含指标形成的第二层同型矩阵，并根据预设的赋值表给所述第一层同型矩阵及多个所述第二层同型矩阵进行赋值，待所述已赋值同型矩阵均满足预定条件后，得到各所选指标体系的主观权重值以及各指标分别对应的主观权重值；

客观权重值获取单元，用于根据预设的第一规则，对各所选指标体系内所含指标采集到的数据进行标准化处理，并进一步基于熵权法得到各所选指标体系内所含指标分别对应的客观权重值；

综合权重值获取单元，用于根据各所选指标体系内所含指标分别对应的客观权重值及其对应的主观权重值，采用预设的第一公式计算出各所选指标体系内所含指标分别对应的综合权重值；

各评价指标体系得分获取单元，用于对各所选指标体系内所含指标均根据所述预设的采集次数采集到的数据取平均值后，根据预设的第二规则，计算出各所选指标体系内所含指标分别对应的得分，并根据所述计算出的各所选指标体系内所含指标分别对应的综合权重值及其对应的得分，采用预设的第二公式得到各所选指标体系分别对应的综合得分；

配电网综合评价单元，用于根据各所选指标体系的主观权重值及其对应的综合得分，采用预设的第三公式计算出所述配电网运行状态的综合评价结果。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

在本发明实施例中，由于通过现有的配电网网络结构建立评价指标体系，其评价科学合理，且采用主观赋权法与客观赋权法相结合，既考虑了工作人员的主观经验，又考虑了各类指标之间的客观比较，使得评价结果更加科学合理，并具有较强的可扩展性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的一种配电网运行状态综合评价的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种配电网运行状态综合评价的系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种配电网运行状态综合评价的方法，所述方法包括：

步骤S1、在预设的指标库中选取多个指标体系，获取各所选指标体系分别所含的指标，并对各所选指标体系内所含指标均根据预设的采集次数进行数据采集；

具体过程为，预设的指标库包括但不限于供电可靠性体系、电能质量体系、充裕性体系、适应性体系、经济性体系、自动化体系和可持续性体系。其中，

供电可靠性体系所含的指标包括用户平均停电时间、用户平均停电频率、供电可靠率和停电作业按时复电率；电能质量体系所含的指标包括电压降落百分比、节点电压偏移率、高压配电网电压合格率、中压配电网电压合格率、低压配电网电压合格率、综合电压合格率和平均三相不平衡率；充裕性体系所含的指标包括配变最高负载率、馈线最高负载率、主变负载率及其分布、配变负载率及其分布、高压线路负载率及其分布、中压线路负载率及其分布和变电容载比；适应性体系所含的指标包括负荷可转移百分比、线路负荷转移率、主变N-1通过率、线路N-1通过率、线路联络率和不同变电站联络线比例；经济性体系所含的指标包括高压配电网线损率和中低压配电网线损率；自动化体系包括通信可用率、通道中断时间、配变信息采集率、自动化终端覆盖率和遥控比例；可持续性体系所含的指标包括可再生能源出力比例和电动汽车容纳比例。

在本发明实施例中，从上述指标库中选择多个指标体系进行评价，得到各所选指标体系所含的指标，并对得到的各所选指标体系内所含指标均根据预设的采集次数(如5次)进行数据采集，以便于后续分析及处理。

作为一个例子，选出供电可靠性体系、电能质量体系、充裕性体系、适应性体系、经济性体系、自动化体系和可持续性体系作为所要评价的指标体系，对一个523条支路，25个配变，603个开关的配电网的运行状态进行综合评价。下列仅以自动化体系为例，其它指标体系可采用同样的方法类推获得。

在自动化体系中，得到自动化体系所含的指标为通信可用率、通道中断时间、配变信息采集率、自动化终端覆盖率和遥控比例，并分别对通信可用率、通道中断时间、配变信息采集率、自动化终端覆盖率和遥控比例进行5次数据的采集，具体步骤如下：

通信可用率：每次采集总时间为10000分钟，5次采集得到的通信正常时间分别为9942分钟、9955分钟、9893分钟、9966分钟、9899分钟，根据公式则可得到通信可用率分别为0.9942、0.9955、0.9893、0.9966、0.9899；

通道中断时间：通道中断时间为累计值，采集总时间为10000分钟，5次采集得到的通道中断时间分别为58分钟、45分钟、107分钟、34分钟、101分钟；

配变信息采集率：配变总数为25个，5次采集得到的配变数目为24个、25个、23个、25个、23个，根据公式则可得到配变信息采集率分别为0.96、1.00、0.92、1.00、0.92；

自动化终端覆盖率：开关总数目为603个，5次采集得到的具有自动化终端的开关数目为429个、440个、451个、466个、485个，根据公式则可得到自动化终端覆盖率分别为0.7114、0.7297、0.7479、0.7728、0.8043；

遥控比例：开关总数目为603个，5次采集得到的可遥控的开关数目为451个、478个、505个、522个、544个，根据公式则可得到遥控比例分别为0.7479、0.7927、0.8375、0.8657、0.9022。

步骤S2、基于层次分析法，构建出由各所选指标体系形成的第一层同型矩阵以及各所选指标体系分别由其内所含指标形成的第二层同型矩阵，并根据预设的赋值表给所述第一层同型矩阵及多个所述第二层同型矩阵进行赋值，待所述已赋值同型矩阵均满足预定条件后，得到各所选指标体系的主观权重值以及各指标分别对应的主观权重值；

具体过程为，步骤S21、构建出由各所选指标体系形成的第一层同型矩阵以及各所选指标体系分别由其内所含指标形成的第二层同型矩阵；其中，同型矩阵为行列相等的矩阵 $A=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& ...& a_{1n}\\ a_{21}& a_{22}& ...& a_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ a_{n1}& a_{n2}& ...& a_{nn}\end{array}\right];$ a₁₁,a₁₂,a₂₁,...,a_nn为同型矩阵A中的赋值项；n为指标评价的个数及矩阵的阶数，其为自然数；

S22、通过专家评审得出同层次指标之间的相对重要性的判断结果，并根据所述预设的赋值表给所述第一层同型矩阵及多个所述第二层同型矩阵进行赋值；

具体为，第一层同型矩阵及多个第二层同型矩阵中赋值项a_ij数值均通过预设的赋值表定义成已赋值同型矩阵，该赋值表采用1到9的度量法，其标准设置如下：

当认为i指标与j指标同等重要时，则a_ij＝1，a_ji＝1；

当认为i指标比j指标稍重要时，则a_ij＝3，a_ji＝1/3；

当认为i指标比j指标明显重要时，则a_ij＝5，a_ji＝1/5；

当认为i指标比j指标强烈重要时，则a_ij＝7，a_ji＝1/7；

当认为i指标比j指标极端重要时，则a_ij＝9，a_ji＝1/9；

介于两者判断尺度之间的可赋2、4、6、8和1/2、1/4、1/6、1/8各值；其中，i和j均为自然数；a_ij为已赋值同型矩阵中第i行第j列上的赋值项，a_ji为已赋值同型矩阵中第j行第i列上的赋值项。

S23、计算出所述已赋值同型矩阵分别对应的最大特征值λ_max，并根据公式(1)：

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

计算出所述已赋值同型矩阵分别对应的一致性指标CI；其中，CI为一致性指标；

S24、在预设的一致性指标数值表中分别查找到所述已赋值同型矩阵分别对应的数值RI，并根据公式(2)：

$CR=\frac{CI}{RI}---\left(2\right),$

计算出所述已赋值同型矩阵分别对应的一致性比例CR；其中，CR为一致性比例，RI为所述预设的一致性指标数值表中的值；

在本发明实施例中，预设的一致性指标数值表，如下表所示：

n	1	2	3	4	5	6	7	8	9
										RI	0	0	0.52	0.89	1.12	1.24	1.36	1.41	1.46

当n＝1或n＝2时，认为CR＝0，当n≥3时，利用得到的CI和RI及式(2)计算一致性比例CR。

S25、判断所述已赋值同型矩阵分别对应的一致性比例CR是否均小于预设的比例阈值；如果是，则执行下一步骤S26，如果否，则跳转到步骤S27；

在本发明实施例中，预设的比例阈值为0.1，当CR＜0.1时，认为同型矩阵A的一致性是可以接受的，执行下一步骤S26，否则跳转到步骤S27，对同型矩阵A重新赋值进行适当调整。

S26、确定满足条件，计算出所述已赋值的同型矩阵分别对应于最大特征值λ_max的特征向量B＝(b₁,b₂,...,b_n)，并根据公式(3)：

$w_i=\frac{b_i}{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{b}_j}---\left(3\right),$

可得到各所选指标体系对配电网运行状态的主观权重值以及各指标分别对其相应指标体系的主观权重值；其中，w_i为第i个指标的主观权重值，b_i和b_j分别为特征向量B中第i个向量和第j个向量；

S27、根据所述预设的赋值表，对一致性比例CR大于所述预设的比例阈值的一个或多个同型矩阵分别进行重新赋值后，返回步骤S23。

作为一个例子，前述523条支路，25个配变，603个开关的配电网的运行状态进行综合评价中，第一层同型矩阵为7阶同型矩阵，而供电可靠性体系、电能质量体系、充裕性体系、适应性体系、经济性体系、自动化体系和可持续性体系由所含指标形成的第二层同型矩阵分别为4阶、7阶、7阶、6阶、2阶、5阶和2阶同型矩阵。

对供电可靠性体系、电能质量体系、充裕性体系、适应性体系、经济性体系、自动化体系和可持续性体系重要性进行排序为：供电可靠性体系>电能质量体系>充裕性体系>适应性体系>经济性体系>自动化体系>可持续性体系，则可得已赋值的第一层同型矩阵A：

$A=\left[\begin{array}{ccccccc}1& 2& 3& 4& 5& 6& 7\\ \frac{1}{2}& 1& 2& 3& 4& 5& 6\\ \frac{1}{3}& \frac{1}{2}& 1& 2& 3& 4& 5\\ \frac{1}{4}& \frac{1}{3}& \frac{1}{2}& 1& 2& 3& 4\\ \frac{1}{5}& \frac{1}{4}& \frac{1}{3}& \frac{1}{2}& 1& 2& 3\\ \frac{1}{6}& \frac{1}{5}& \frac{1}{4}& \frac{1}{3}& \frac{1}{2}& 1& 2\\ \frac{1}{7}& \frac{1}{6}& \frac{1}{5}& \frac{1}{4}& \frac{1}{3}& \frac{1}{2}& 1\end{array}\right];$

计算可得第一层同型矩阵A的最大特征值λ_max为7.1955，对应的特征向量为(0.7444，0.5041，0.3333，0.2177，0.1420，0.0941，0.0655)，利用式(1)可计算出一致性指标CI为0.0326，查一致性指标数值表可得对应n为7的RI值为1.36，利用式(2)可计算出一致性比例CR为0.024<0.1，因此认为第一层同型矩阵A满足一致性，利用式(3)可计算出7个指标体系的主观权重值分别为(0.3542，0.2399，0.1587，0.1036，0.0676，0.0448，0.0312)，该指标体系的主观权重值将用于后续综合评价配电网运行状态中。

而对各指标体系构建的第二层同型矩阵，以自动化体系为例。对自动化体系下的5个指标的重要性排序为：遥控比例>通信可用率>自动化终端覆盖率>配变信息采集率>通道中断时间，则可得自动化体系下已赋值的第二层同型矩阵A：

$A=\left[\begin{array}{ccccc}1& 3& 3& 2& \frac{1}{2}\\ \frac{1}{3}& 1& 1& \frac{1}{2}& \frac{1}{4}\\ \frac{1}{3}& 1& 1& \frac{1}{2}& \frac{1}{4}\\ \frac{1}{2}& 2& 2& 1& \frac{1}{3}\\ 2& 4& 4& 3& 1\end{array}\right]$

计算可得自动化体系下的第二层同型矩阵A的最大特征值λ_max为5.0364，对应的特征向量为(0.4890，0.1664，0.1664，0.2906，0.7881)，利用式(1)可计算出一致性指标CI为0.0091，查一致性指标数值表可得对应n为5的RI值为1.12，利用式(2)可计算出一致性比例CR为0.0081<0.1，因此认为自动化体系下的第二层同型矩阵A满足一致性，利用式(3)可计算出5个指标的主观权重值分别为(0.2573，0.0876，0.0876，0.1529，0.4146)。

步骤S3、根据预设的第一规则，对各所选指标体系内所含指标采集到的数据进行标准化处理，并进一步基于熵权法得到各所选指标体系内所含指标分别对应的客观权重值；

具体过程为，根据各所选指标体系内所含指标及每一指标根据所述预设的采集次数采集到的数据，构建出各所选指标体系分别对应的原始数据矩阵X＝(x_ij)_p×l；其中，p为所述原始数据矩阵中指标的总个数，其为自然数；l为所述预设的采集次数，其为自然数；x_ij为所述原始数据矩阵中第i个指标在第j次数据采集时得到的数据；

检测出各所选指标体系内所含的正向指标和负向指标；

根据公式(4)：

$y_{ij}=\frac{x_{ij}-\underset{j}{\min }\left(x_{ij}\right)}{\underset{j}{\min }\left(x_{ij}\right)-\underset{j}{\min }\left(x_{ij}\right)}---\left(4\right),$

对各所选指标体系的原始数据矩阵X中检测为正向指标对应的数值进行标准化处理，以及根据公式(5)：

$y_{ij}=\frac{{\max }_j\left(x_{ij}\right)-x_{ij}}{{\max }_j\left(x_{ij}\right)-\underset{j}{\min }\left(x_{ij}\right)}---\left(5\right),$

对各所选指标体系的原始数据矩阵X中检测为负向指标对应的数值进行标准化处理，构建出各所选指标体系分别对应的标准化矩阵Y＝(y_ij)_p×l；其中，y_ij为所述标准化矩阵中第i个指标对应第j列标准化处理后的数据；

对经过标准化处理后的数据，根据公式(6)，分别计算出各指标的熵，

$H_i=-\frac{1}{\ln n}\underset{j=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}\frac{y_{ij}}{\underset{j=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{y}_{ij}}\ln \frac{y_{ij}}{\underset{j=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{y}_{ij}},i=1,2,\mathrm{...},m---\left(6\right);$

式(6)中，H_i第i个指标的熵；

当 $\frac{y_{ij}}{\underset{j=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{y}_{ij}}=0$ 时， $\frac{y_{ij}}{\underset{j=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{y}_{ij}}\ln \frac{y_{ij}}{\underset{j=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{y}_{ij}}=0.$

根据公式(7)，分别计算出各指标的客观权重值，

$v_i=\frac{1-H_i}{m-\underset{i=1}{\overset{m}{\&Sigma;}}{H}_i}---\left(7\right);$

式(7)中，v_i为第i个指标的客观权重值，其满足

作为一个例子，前述523条支路，25个配变，603个开关的配电网的运行状态进行综合评价中，以自动化体系为例，计算过程如下：

对于5个指标各采集5次数据，可得原始数据矩阵X：

$X=\left[\begin{array}{ccccc}0.9942& 0.9955& 0.9893& 0.9966& 0.9899\\ 58& 45& 107& 34& 101\\ 0.96& 1& 0.92& 1& 0.92\\ 0.7114& 0.7297& 0.7479& 0.7728& 0.8043\\ 0.7479& 0.7297& 0.8375& 0.8657& 0.9022\end{array}\right]$

由于第1、3、4、5个指标为正向指标，第2个指标为负向指标，因此利用式(4)和式(5)计算可得标准化矩阵Y：

$Y=\left[\begin{array}{ccccc}0.6712& 0.8493& 0& 1& 0.0822\\ 0.6712& 0.8493& 0& 1& 0.0822\\ 0.5& 1& 0& 1& 0\\ 0& 0.1970& 0.3929& 0.6609& 1\\ 0& 0.2903& 0.5807& 0.7634& 1\end{array}\right]$

利用式(6)可以计算出各个指标的熵分别为(0.7404，0.7404，0.6555，0.7693，0.8096)，利用式(7)可以计算出各个指标的客观权重值分别为(0.2021，0.2021，0.2681，0.1795，0.1482)。

S4、根据各所选指标体系内所含指标分别对应的客观权重值及其对应的主观权重值，采用预设的第一公式计算出各所选指标体系内所含指标分别对应的综合权重值；

具体为，根据各指标的客观权重值及其对应的主观权重值，采用公式(8)，计算出各所选指标体系内各指标的综合权重值：

z_i＝aw_i+(1-a)v_i     (8)；

其中，0≤a≤1，a的值可根据不同的情况由评价人员自行选取；z_i为第j个所选指标体系内第i个指标的综合权重值；w_i为第j个所选指标体系内第i个指标的主观权重值；v_i为第j个所选指标体系内第i个指标的客观权重值。

作为一个例子，前述523条支路，25个配变，603个开关的配电网的运行状态进行综合评价中，以自动化体系为例，取a＝0.5，由于根据式(3)得到的各指标的主观权重值(0.2573，0.0876，0.0876，0.1529，0.4146)以及式(7)得到的各指标的客观权重值(0.2021，0.2021，0.2681，0.1795，0.1482)，因此可利用式(8)计算出自动化体系下5个指标的综合权重值分别为(0.2297，0.14485，0.17785，0.1662，0.2814)。

S5、对各所选指标体系内所含指标均根据所述预设的采集次数采集到的数据取平均值后，根据预设的第二规则，计算出各所选指标体系内所含指标分别对应的得分，并根据所述计算出的各所选指标体系内所含指标分别对应的综合权重值及其对应的得分，采用预设的第二公式得到各所选指标体系分别对应的综合得分；

具体为，对各所选指标体系内所含指标均根据所述预设的采集次数采集到的数据取平均值；

确定各所选指标体系内所含指标所采集数据分别对应的上限阈值和下限阈值，并根据各所选指标体系内所含指标所确定出的上限阈值和下限阈值，确定各所选指标体系内所含指标的得分标准，且进一步计算出各所选指标体系内所含指标分别对应的得分；

根据所述计算出的各所选指标体系内所含指标分别对应的综合权重值及其对应的得分，采用公式(9)，得到各所选指标体系分别对应的综合得分：

$g_j=\underset{i=1}{\overset{k}{\&Sigma;}}{z}_i{s}_i---\left(9\right);$

其中，g_j为第j个所选指标体系的综合得分；s_i为第j个所选指标体系内第i个指标的得分；k为第j个所选指标体系内所含指标的总个数，其为自然数。

作为一个例子，前述523条支路，25个配变，603个开关的配电网的运行状态进行综合评价中，以自动化体系为例。

5次采集得到的通信可用率分别为0.9942、0.9955、0.9893、0.9966、0.9899，认为通信可用率为下限阈值0.8时分值为0，通信可用率为上限阈值1时分值为100，则可计算出通信可用率的平均分值为96.55；

5次采集得到的通道中断时间分别为58分钟、45分钟、107分钟、34分钟、101分钟，认为通道中断时间为上限阈值1000分钟时分值为0，通道中断时间为下限阈值0分钟时分值为100，则可计算出通道中断时间的平均分值为93.1；

5次采集得到的配变信息采集率分别为0.96、1.00、0.92、1.00、0.92，认为配变信息采集率为下限阈值0时分值为0，配变信息采集率为上限阈值1时分值为100，则可计算出配变信息采集率的平均分值为96；

5次采集得到的自动化终端覆盖率分别为0.7114、0.7297、0.7479、0.7728、0.8043，认为自动化终端覆盖率为下限阈值0时分值为0，自动化终端覆盖率为上限阈值1时分值为100，则可计算出自动化终端覆盖率的平均分值为75.32；

5次采集得到的遥控比例分别为0.7479、0.7927、0.8375、0.8657、0.9022，认为遥控比例为下限阈值0时分值为0，遥控比例为上限阈值1时分值为100，则可计算出遥控比例的平均分值为82.92。

根据式(8)得到的自动化体系下5个指标的综合权重值(0.2297，0.14485，0.17785，0.1662，0.2814)和5个指标的平均分值(96.55，93.1，96，75.32，82.92)，利用式(9)得到自动化体系的综合得分为88.59。

同理，可得出供电可靠性体系、电能质量体系、充裕性体系、适应性体系、经济性体系和可持续性体系的综合得分别为(81.32，85.28，79.12，77.23，85.63，72.55)。

S6、根据各所选指标体系的主观权重值及其对应的综合得分，采用预设的第三公式计算出所述配电网运行状态的综合评价结果。

具体为，根据各所选指标体系的主观权重值及其对应的综合得分，采用公式(10)，计算出配电网运行状态的综合评价结果R：

$R=\underset{j=1}{\overset{7}{\&Sigma;}}{h}_j{g}_j---\left(10\right);$

其中，R为所述配电网运行状态的综合评价结果；h_j为第j个所选指标体系的主观权重值。

作为一个例子，前述523条支路，25个配变，603个开关的配电网的运行状态进行综合评价中，7个指标体系的主观权重值分别为(0.3542，0.2399，0.1587，0.1036，0.0676，0.0448，0.0312)，7个指标体系的主观权重值分别为(81.32，85.28，79.12，77.23，85.63，88.59，72.55)，得到配电网运行状态的综合评价结果R＝81.84。

应当说明的是，综合评价结果R数值越大，则配电网的当前运行状态越优。

如图2所示，为本发明实施例中，提供的一种配电网运行状态综合评价的系统，所述系统包括：

指标体现构建及数据采集单元201，用于在预设的指标库中选取多个指标体系，获取各所选指标体系分别所含的指标，并对各所选指标体系内所含指标均根据预设的采集次数进行数据采集；

主观权重值获取单元202，用于基于层次分析法，构建出由各所选指标体系形成的第一层同型矩阵以及各所选指标体系分别由其内所含指标形成的第二层同型矩阵，并根据预设的赋值表给所述第一层同型矩阵及多个所述第二层同型矩阵进行赋值，待所述已赋值同型矩阵均满足预定条件后，得到各所选指标体系的主观权重值以及各指标分别对应的主观权重值；

客观权重值获取单元203，用于根据预设的第一规则，对各所选指标体系内所含指标采集到的数据进行标准化处理，并进一步基于熵权法得到各所选指标体系内所含指标分别对应的客观权重值；

综合权重值获取单元204，用于根据各所选指标体系内所含指标分别对应的客观权重值及其对应的主观权重值，采用预设的第一公式计算出各所选指标体系内所含指标分别对应的综合权重值；

各评价指标体系得分获取单元205，用于对各所选指标体系内所含指标均根据所述预设的采集次数采集到的数据取平均值后，根据预设的第二规则，计算出各所选指标体系内所含指标分别对应的得分，并根据所述计算出的各所选指标体系内所含指标分别对应的综合权重值及其对应的得分，采用预设的第二公式得到各所选指标体系分别对应的综合得分；

配电网综合评价单元206，用于根据各所选指标体系的主观权重值及其对应的综合得分，采用预设的第三公式计算出所述配电网运行状态的综合评价结果。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

在本发明实施例中，由于通过现有的配电网网络结构建立评价指标体系，其评价科学合理，且采用主观赋权法与客观赋权法相结合，既考虑了工作人员的主观经验，又考虑了各类指标之间的客观比较，使得评价结果更加科学合理，并具有较强的可扩展性。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个系统单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种配电网运行状态综合评价的方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、在预设的指标库中选取多个指标体系，获取各所选指标体系分别所含的指标，并对各所选指标体系内所含指标均根据预设的采集次数进行数据采集；

S2、基于层次分析法，构建出由各所选指标体系形成的第一层同型矩阵以及各所选指标体系分别由其内所含指标形成的第二层同型矩阵，并根据预设的赋值表给所述第一层同型矩阵及多个所述第二层同型矩阵进行赋值，待所述已赋值同型矩阵均满足预定条件后，得到各所选指标体系的主观权重值以及各指标分别对应的主观权重值；

S3、根据预设的第一规则，对各所选指标体系内所含指标采集到的数据进行标准化处理，并进一步基于熵权法得到各所选指标体系内所含指标分别对应的客观权重值；

S4、根据各所选指标体系内所含指标分别对应的客观权重值及其对应的主观权重值，采用预设的第一公式计算出各所选指标体系内所含指标分别对应的综合权重值；

S5、对各所选指标体系内所含指标均根据所述预设的采集次数采集到的数据取平均值后，根据预设的第二规则，计算出各所选指标体系内所含指标分别对应的得分，并根据所述计算出的各所选指标体系内所含指标分别对应的综合权重值及其对应的得分，采用预设的第二公式得到各所选指标体系分别对应的综合得分；

S6、根据各所选指标体系的主观权重值及其对应的综合得分，采用预设的第三公式计算出所述配电网运行状态的综合评价结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中“预设的指标库”包括供电可靠性体系、电能质量体系、充裕性体系、适应性体系、经济性体系、自动化体系和可持续性体系；其中，

所述供电可靠性体系所含的指标包括用户平均停电时间、用户平均停电频率、供电可靠率和停电作业按时复电率；

所述电能质量体系所含的指标包括电压降落百分比、节点电压偏移率、高压配电网电压合格率、中压配电网电压合格率、低压配电网电压合格率、综合电压合格率和平均三相不平衡率；

所述充裕性体系所含的指标包括配变最高负载率、馈线最高负载率、主变负载率及其分布、配变负载率及其分布、高压线路负载率及其分布、中压线路负载率及其分布和变电容载比；

所述适应性体系所含的指标包括负荷可转移百分比、线路负荷转移率、主变N-1通过率、线路N-1通过率、线路联络率和不同变电站联络线比例；

所述经济性体系所含的指标包括高压配电网线损率和中低压配电网线损率；自动化体系包括通信可用率、通道中断时间、配变信息采集率、自动化终端覆盖率和遥控比例；

所述可持续性体系所含的指标包括可再生能源出力比例和电动汽车容纳比例。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2的具体步骤包括：

S21、构建出由各所选指标体系形成的第一层同型矩阵以及各所选指标体系分别由其内所含指标形成的第二层同型矩阵；其中，同型矩阵为行列相等的矩阵 $A=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& ...& a_{1n}\\ a_{21}& a_{22}& ...& a_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ a_{n1}& a_{n2}& ...& a_{nn}\end{array}\right],$ a₁₁,a₁₂,a₂₁,...,a_nn为同型矩阵A中的赋值项；n为指标评价的个数及矩阵的阶数，其为自然数；

S22、通过专家评审得出同层次指标之间的相对重要性的判断结果，并根据所述预设的赋值表给所述第一层同型矩阵及多个所述第二层同型矩阵进行赋值；

S23、计算出所述已赋值同型矩阵分别对应的最大特征值λ_max，并根据公式计算出所述已赋值同型矩阵分别对应的一致性指标CI；其中，CI为一致性指标；

S24、在预设的一致性指标数值表中分别查找到所述已赋值同型矩阵分别对应的数值RI，并根据公式计算出所述已赋值同型矩阵分别对应的一致性比例CR；其中，CR为一致性比例，RI为所述预设的一致性指标数值表中的值；

S25、判断所述已赋值同型矩阵分别对应的一致性比例CR是否均小于预设的比例阈值；

S26、如果是，则确定满足条件，计算出所述已赋值同型矩阵分别对应于最大特征值λ_max的特征向量B＝(b₁,b₂,...,b_n)，并根据公式可得到各所选指标体系对配电网运行状态的主观权重值以及各指标分别对其相应指标体系的主观权重值；其中，b_i和b_j分别为特征向量B中第i个向量和第j个向量；

S27、如果否，则根据所述预设的赋值表，对一致性比例CR大于所述预设的比例阈值的一个或多个同型矩阵分别进行重新赋值后，返回步骤S23。

4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述预设的赋值表采用1到9的度量法，其标准设置如下：

当认为i指标与j指标同等重要时，则a_ij＝1，a_ji＝1；

当认为i指标比j指标稍重要时，则a_ij＝3，a_ji＝1/3；

当认为i指标比j指标明显重要时，则a_ij＝5，a_ji＝1/5；

当认为i指标比j指标强烈重要时，则a_ij＝7，a_ji＝1/7；

当认为i指标比j指标极端重要时，则a_ij＝9，a_ji＝1/9；

介于两者判断尺度之间的可赋2、4、6、8和1/2、1/4、1/6、1/8各值；其中，i和j均为自然数；a_ij为所述已赋值同型矩阵中第i行第j列上的赋值项，a_ji为所述已赋值同型矩阵中第j行第i列上的赋值项。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中“根据预设的第一规则，对各所选指标体系内所含指标采集到的数据进行标准化处理”的具体步骤包括：

根据各所选指标体系内所含指标及每一指标根据所述预设的采集次数采集到的数据，构建出各所选指标体系分别对应的原始数据矩阵X＝(x_ij)_p×l；其中，p为所述原始数据矩阵中指标的总个数，其为自然数；l为所述预设的采集次数，其为自然数；x_ij为所述原始数据矩阵中第i个指标在第j次数据采集时得到的数据；

检测出各所选指标体系内所含的正向指标和负向指标；

根据公式对各所选指标体系的原始数据矩阵X中检测为正向指标对应的数值进行标准化处理，以及根据公式对各所选指标体系的原始数据矩阵X中检测为负向指标对应的数值进行标准化处理，构建出各所选指标体系分别对应的标准化矩阵Y＝(y_ij)_p×l；其中，y_ij为所述标准化矩阵中第i个指标对应第j列标准化处理后的数据。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S5的具体步骤包括：

对各所选指标体系内所含指标均根据所述预设的采集次数采集到的数据取平均值；

确定各所选指标体系内所含指标所采集数据分别对应的上限阈值和下限阈值，并根据各所选指标体系内所含指标所确定出的上限阈值和下限阈值，确定各所选指标体系内所含指标的得分标准，且进一步计算出各所选指标体系内所含指标分别对应的得分；

根据所述计算出的各所选指标体系内所含指标分别对应的综合权重值及其对应的得分，采用预设的第二公式得到各所选指标体系分别对应的综合得分。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中“预设的第一公式”为z_i＝aw_i+(1-a)v_i；其中，0≤a≤1；z_i为第j个所选指标体系内第i个指标的综合权重值；w_i为第j个所选指标体系内第i个指标的主观权重值；v_i为第j个所选指标体系内第i个指标的客观权重值；

所述步骤S5中“预设的第二公式”为其中，g_j为第j个所选指标体系的综合得分；s_i为第j个所选指标体系内第i个指标的得分；k为第j个所选指标体系内所含指标的总个数，其为自然数；

所述步骤S6中“预设的第三公式”为其中，R为所述配电网运行状态的综合评价结果；h_j为第j个所选指标体系的主观权重值。

8.一种配电网运行状态综合评价的系统，其特征在于，所述系统包括：

指标体现构建及数据采集单元，用于在预设的指标库中选取多个指标体系，获取各所选指标体系分别所含的指标，并对各所选指标体系内所含指标均根据预设的采集次数进行数据采集；

主观权重值获取单元，用于基于层次分析法，构建出由各所选指标体系形成的第一层同型矩阵以及各所选指标体系分别由其内所含指标形成的第二层同型矩阵，并根据预设的赋值表给所述第一层同型矩阵及多个所述第二层同型矩阵进行赋值，待所述已赋值同型矩阵均满足预定条件后，得到各所选指标体系的主观权重值以及各指标分别对应的主观权重值；

客观权重值获取单元，用于根据预设的第一规则，对各所选指标体系内所含指标采集到的数据进行标准化处理，并进一步基于熵权法得到各所选指标体系内所含指标分别对应的客观权重值；

综合权重值获取单元，用于根据各所选指标体系内所含指标分别对应的客观权重值及其对应的主观权重值，采用预设的第一公式计算出各所选指标体系内所含指标分别对应的综合权重值；

各评价指标体系得分获取单元，用于对各所选指标体系内所含指标均根据所述预设的采集次数采集到的数据取平均值后，根据预设的第二规则，计算出各所选指标体系内所含指标分别对应的得分，并根据所述计算出的各所选指标体系内所含指标分别对应的综合权重值及其对应的得分，采用预设的第二公式得到各所选指标体系分别对应的综合得分；

配电网综合评价单元，用于根据各所选指标体系的主观权重值及其对应的综合得分，采用预设的第三公式计算出所述配电网运行状态的综合评价结果。