CN105225162A - 一种配电系统运行效率的协调性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电系统运行效率的协调性评价方法，所述方法包括以下步骤：(1)确定配电设备运行效率EER；(2)确定第i类设备的系统运行效率SER_i；(3)确定配电系统运行效率SER；(4)确定配电系统运行效率与发展阶段协调性评价指标；(5)确定配电系统各层级设备运行效率协调性评价指标；(6)确定总区域的配电系统运行协调性评价指标；(7)分析评估结果。该方法反映配电网运行效率与电网发展阶段的协调程度，以及配电网各层级设备运行的协调性、资源配置合理程度。

Description

一种配电系统运行效率的协调性评价方法

技术领域：

本发明涉及一种配电网协调性评价方法，更具体涉及一种配电系统运行效率的协调性评价方法。

背景技术：

近来，在电网发展的不同阶段，一方面，对配电系统运行效率会有不同的要求和期望值，如果某阶段内电网运行效率相对这个期望值偏低或偏高，则表明电网资产没能够被充分利用或对电网未来的发展不利，因此有必要对电网运行效率与电网发展阶段的协调性进行评价。另一方面，配电网由高压线路、变电站、中压线路、配电变压器、低压线路等多层设备组成，是一个密不可分的整体，在配电网运行中各层级设备之间应协调配合，不同层级设备的运行效率如果呈现出太大差异，便会相互影响或掣肘，限制配电系统整体效率的提升。此外，配电网各层级设备运行效率是否协调也能够在一定程度上反映其规模合理性及设备选型的科学性。如何客观评价配电系统运行效率的协调性，并通过优化资源配置从整体上提升配电系统运营效益，是当前配电网规划、运行和管理面临的重要课题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种配电系统运行效率的协调性评价方法，该方法反映配电网运行效率与电网发展阶段的协调程度，以及配电网各层级设备运行的协调性、资源配置合理程度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种配电系统运行效率的协调性评价方法，所述方法包括以下步骤：

(1)确定配电设备运行效率EER；

(2)确定第i类设备的系统运行效率SER_i；

(3)确定配电系统运行效率SER；

(4)确定配电系统运行效率与发展阶段协调性评价指标；

(5)确定配电系统各层级设备运行效率协调性评价指标；

(6)确定总区域的配电系统运行协调性评价指标；

(7)分析评估结果。

本发明提供的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，所述步骤(1)中设备运行效率通过下式(1)确定：

$\mathrm{EER}=\frac{S_2}{S_1+S_2+S_3+\mathrm{\α}\×S_4+S_5}---\left(1\right)$

其中，S₁为超出设备经济运行区间上限P₂的供电量，S₂为设备经济运行区间内的电量，S₃为低于设备经济运行区间下限P1的供电量，S₄为设备的缺供电量，α为度电产值修正系数，S₅为设备的损耗电量。

本发明提供的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，所述S₁、S₂和S₃根据持续负荷曲线和经济运行区间确定；所述S₄通过设备质量、网架结构、自动化水平和运维检修水平数据统计得到；所述S₅基于设备选型、运行方式和管理水平数据统计得到；所述度电产值修正系数α根据设备所在区域GDP、全社会用电量和平均销售电价确定。

本发明提供的另一优选的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，所述经济运行区间下限P₁和济运行区间上限P₂依据GB/T13462《电力变压器经济运行》和DL/T5222《导体和电器选择设计技术规定》确定；所述持续负荷曲线通过将设备全年的负荷曲线按照从大到小的顺序重新排列确定。

本发明提供的再一优选的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，所述步骤(3)中的运行效率通过下式(2)确定：

$\mathrm{SER}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_i{\mathrm{SER}}_i---\left(2\right)$

其中，N为系统中设备层级个数；ω_i为第i类设备资产价值占系统总资产价值的权重；SER_i为第i类设备的系统运行效率。

本发明提供的又一优选的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，所述设备层包括高压线路、主变、中压线路、配变及低压线路；所述步骤(2)第i类设备的系统运行效率SER_i通过下式(3)确定：

${\mathrm{SER}}_i=\underset{j=1}{\overset{M_j}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}{\mathrm{EER}}_{\mathrm{ij}}---\left(3\right)$

其中，M_j为第i类设备的总数量；θ_ij为第j个i类设备资产价值占该类设备总资产价值的权重；EER_ij为第j个i类设备的运行效率值。

本发明提供的又一优选的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，所述步骤(4)中的指标通过下式(4)确定：

$C_{\mathrm{SER}}\left(\mathrm{Stage}\right)=\frac{|\mathrm{SER}-{\mathrm{SER}}_D|}{{\mathrm{SER}}_D}---\left(4\right)$

其中，SER_D为配电系统运行效率理想值。

本发明提供的又一优选的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，所述步骤(5)中的指标通过下式(5)确定：

$C_{\mathrm{SER}}\left(\mathrm{Hierarchy}\right)=\frac{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{SER}}_i-\stackrel{\‾}{\mathrm{SER}})}^2}}{\frac{N}{\mathrm{SER}}}---\left(5\right)$

其中，N为系统中设备层级个数；SER_i为第i类设备的系统运行效率，为各层级设备运行效率的平均值。

本发明提供的又一优选的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，所述步骤(6)中的指标通过下式(6)确定：

$C_{\mathrm{SER}\_T}=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_k*C_{\mathrm{SER}\_k}---\left(6\right)$

其中，C_{SER_k}为第k个试点区域的系统运行协调度，即第k个试点区域配电系统运行效率与发展阶段协调性评价指标C_SER(Stage)或者配电系统各层级设备运行效率协调性评价指标C_SER(Hierarchy)，ω_k为第k个试点区域的权重，n为总区域内的试点区域个数。

本发明提供的又一优选的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，所述第k个试点区域的权重ω_k通过下式(7)确定：

${\mathrm{\ω}}_k=\frac{P_k}{\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_k}---\left(7\right)$

其中，P_k为第k个试点区域的总资产，n为总区域内的试点区域个数。

本发明提供的又一优选的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，所述步骤(7)的分析过程为：

(7-1)根据所述配电系统运行效率与发展阶段协调性评价指标，分析评估区域配电网和发展阶段的适应程度并找到不理想指标值出现的原因；

(7-2)根据各层级设备运行效率协调性评价指标，分析各层设备的建设规模及选型的合理性并找到不理想指标中对其负面影响最大的设备层级及其原因；

(7-3)根据总区域系统运行协调性评价指标，分析总区域的系统运行效率与发展阶段、各层级设备运行效率之间的协调程度，并找到协调性薄弱的区域，所述协调性薄弱的区域为指标值大于0.5的区域，进行原因分析；

根据所述步骤(7-1)至(7-3)的分析结果，对电网中已存在的运行效率协调性问题，在规划建设及改造方案中提出改善目标和相应措施。

和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果

1、本发明可反映配电系统运行效率与相应发展阶段运行效率期望值之间的协调性，可从发展阶段上对系统运行效率的合理程度进行评估；

2、本发明提出的各层设备运行效率协调性评价模型可反映配电系统各层级设备规模合理性及设备选型的科学性，为配电网的规划、建设和改造提出技术支撑；

3、本发明不仅能够反映单个样本区域配电网各层级设备运行效率的协调性水平，还可对多个样本区域组成的总区域配电网系统运行协调度进行评估；

4、本发明为配电系统整体效率的提升奠定了基础。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图；

图2为本发明的配电网运行效率评价模型示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1所示，本例的发明配电系统运行效率的协调性评价方法，其步骤为：

(1)配电设备运行效率

(1-1)将设备全年的负荷曲线按照从大到小的顺序重新排列，得到年持续负荷曲线。

(1-2)依据GB/T13462《电力变压器经济运行》、DL/T5222《导体和电器选择设计技术规定》等相关标准，结合设备具体参数，计算出经济运行区间上、下限P₁和P₂。

(1-3)根据持续负荷曲线和经济运行区间，计算S₁、S₂、S₃；基于数据统计得到S₄、S₅；根据设备所在区域GDP、全社会用电量和平均销售电价，计算度电产值修正系数α。

(1-4)根据公式(1)，计算得到每个设备的EER。

$\mathrm{EER}=\frac{S_2}{S_1+S_2+S_3+\mathrm{\α}\×S_4+S_5}---\left(1\right)$

其中，S₁、S₃为超出设备经济运行区间的偏差电量；其中，S₁为超出设备经济运行区间上限P₂的供电量，S₃为低于设备经济运行区间下限P₁的供电量；S₂为设备经济运行区间内的电量，即负荷曲线介于P₁和P₂区间内的供电量，与设备选型、运行方式等有关；S₄为设备的缺供电量，与设备质量、网架结构、自动化水平、运维检修水平等有关，为了突出S₄带来的负面效应，采用系数α对S₄进行修正，α为度电产值修正系数，即度电产值与平均销售电价的比值，度电产值为区域内每千瓦时电量所产生的GDP(元)；S₅为设备的损耗电量，与设备选型、运行方式、管理水平等有关。

设备运行效率(EER)是一个处于[0，1]区间的数值。当EER为1时，设备运行效率最高；EER为0时，设备运行效率最低。

(2)配电系统运行效率。

基于步骤(1)的计算结果，计算各层设备系统运行效率和总的系统运行效率，总的系统效率基于各层设备系统运行效率的结果得到，计算方法如下式(2)：

$\mathrm{SER}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_i{\mathrm{SER}}_i---\left(2\right)$

式中，N为系统中设备层级个数(配电网一般包括高压线路、主变、中压线路、配变及低压线路5个层级)；ω_i为第i类设备资产价值(一般取设备资产现值)占系统总资产价值的权重；SER_i为第i类设备的系统运行效率，通过下式(3)确定：

${\mathrm{SER}}_i=\underset{j=1}{\overset{M_j}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}{\mathrm{EER}}_{\mathrm{ij}}---\left(3\right)$

式中，M_j为第i类设备的总数量；θ_j为第j个i类设备资产价值占该类设备总资产价值的权重；EER_ij为第j个i类设备的运行效率值。

(3)配电系统运行效率与发展阶段协调性评价指标

电网在不同的发展阶段，设备冗余程度、负荷饱和水平及安全可靠性目标均有所不同，因此对系统运行效率的要求和期望值也有一定的差距，为了反映配电网系统运行效率与发展阶段的协调性，提出系统运行效率与发展阶段的协调性评价指标：

(3-1)根据地区经济发展水平、负荷饱和水平等因素确定评估区域的电网发展阶段，针对每个发展阶段给出系统运行效率理想值SER_D。

(3-2)基于步骤(2)的计算结果，按照下式计算系统运行效率与发展阶段协调性。

$C_{\mathrm{SER}}\left(\mathrm{Stage}\right)=\frac{|\mathrm{SER}-{\mathrm{SER}}_D|}{{\mathrm{SER}}_D}---\left(4\right)$

(4)配电系统各层级设备运行效率协调性评价指标

(4-1)基于步骤(2)的计算结果,确定各层级设备运行效率的平均值

(4-2)应用数学中的标准差和标准离差率概念，构建各层级设备运行效率协调性评价模型，该模型能够反映各层设备运行效率偏离平均值的整体程度，计算公式如下：

$C_{\mathrm{SER}}\left(\mathrm{Hierarchy}\right)=\frac{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{SER}}_i-\stackrel{\‾}{\mathrm{SER}})}^2}}{\frac{N}{\mathrm{SER}}}---\left(5\right)$

其中，N为系统中设备层级个数。

(5)总区域的配电系统运行协调性评价指标

当对多个样本区域组成的总区域进行协调性分析时，使用各样本区C_SER(Stage)或者C_SER(Hierarchy)加权求和，得到总区域系统运行协调度。

(5-1)计算每个试点区域的总资产，即各层级设备资产现值之和；

(5-2)计算每个试点区域的权重ω_k；

(5-3)计算第k个样本区域的系统运行协调度C_{SER_k}；

第k个样本区域的系统运行协调度C_{SER_k}可为第k个样本区域的C_SER(Stage)或者C_SER(Hierarchy)，分别可由所述步骤(3)和步骤(4)计算得到；

(5-4)计算总区域系统运行协调度指标C_{SER_T}，计算公式如下：

$C_{\mathrm{SER}\_T}=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_k*C_{\mathrm{SER}\_k}---\left(6\right)$

其中，C_{SER_T}为总区域系统运行协调度(单位：％)；n为总区域内的试点区域个数；ω_k为第k个试点区域的权重(即第k个样本区域资产在所有样本区域资产中的占比)；

(6)评估结果分析

(6-1)根据系统运行效率与发展阶段协调性评价指标计算结果，分析评估区域配电网和发展阶段的适应程度，并找到不理想指标值出现的主要原因；

(6-2)根据各层级设备运行效率协调性评价指标的计算结果，分析各层设备的建设规模及选型的合理性，并找到不理想指标中对其负面影响最大的设备层级及其相关原因；

(6-3)根据总区域系统运行协调性评价指标计算结果，分析总区域的系统运行效率与发展阶段、各层级设备运行效率之间的协调程度，并找到协调性比较薄弱的区域，所述协调性薄弱的区域为指标值大于0.5的区域，进行原因分析；

(6-4)根据以上步骤的分析结果，针对电网中已存在的运行效率协调性问题，可在规划建设及改造方案中有侧重的提出改善目标和相应措施。

所述步骤(4-1)中的各层级设备运行效率的平均值通过下式(7)确定：

$\stackrel{\‾}{\mathrm{SER}}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{SER}}_i}{N}---\left(7\right)$

所述步骤(5-2)中的每个试点区域的权重ω_k通过下式(8)确定：

${\mathrm{\ω}}_k=\frac{P_k}{\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_k}---\left(8\right)$

式中：ω_k为第k个样本区域的权重；P_k为第k个试点区域的总资产。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种配电系统运行效率的协调性评价方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

(1)确定配电设备运行效率EER；

(2)确定第i类设备的系统运行效率SER_i；

(3)确定配电系统运行效率SER；

(4)确定配电系统运行效率与发展阶段协调性评价指标；

(5)确定配电系统各层级设备运行效率协调性评价指标；

(6)确定总区域的配电系统运行协调性评价指标；

(7)分析评估结果。

2.如权利要求1所述的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，其特征在于：所述步骤(1)中设备运行效率通过下式(1)确定：

$\mathrm{EER}=\frac{S_2}{S_1+S_2+S_3+\mathrm{\α}\×S_4+S_5}---\left(1\right)$

其中，S₁为超出设备经济运行区间上限P₂的供电量，S₂为设备经济运行区间内的电量，S₃为低于设备经济运行区间下限P₁的供电量，S₄为设备的缺供电量，α为度电产值修正系数，S₅为设备的损耗电量。

3.如权利要求2所述的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，其特征在于：所述S₁、S₂和S₃根据持续负荷曲线和经济运行区间确定；所述S₄通过设备质量、网架结构、自动化水平和运维检修水平数据统计得到；所述S₅基于设备选型、运行方式和管理水平数据统计得到；所述度电产值修正系数α根据设备所在区域GDP、全社会用电量和平均销售电价确定。

4.如权利要求3所述的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，其特征在于：所述经济运行区间下限P₁和济运行区间上限P₂依据GB/T13462《电力变压器经济运行》和DL/T5222《导体和电器选择设计技术规定》确定；所述持续负荷曲线通过将设备全年的负荷曲线按照从大到小的顺序重新排列确定。

5.如权利要求1所述的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，其特征在于：所述步骤(3)中的运行效率通过下式(2)确定：

$\mathrm{SER}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_i{\mathrm{SER}}_i---\left(2\right)$

其中，N为系统中设备层级个数；ω_i为第i类设备资产价值占系统总资产价值的权重；SER_i为第i类设备的系统运行效率。

6.如权利要求5所述的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，其特征在于：所述设备层包括高压线路、主变、中压线路、配变及低压线路；所述步骤(2)中第i类设备的系统运行效率SER_i通过下式(3)确定：

${\mathrm{SER}}_i=\underset{j=1}{\overset{M_j}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}{\mathrm{EER}}_{\mathrm{ij}}---\left(3\right)$

其中，M_j为第i类设备的总数量；θ_ij为第j个i类设备资产价值占该类设备总资产价值的权重；EER_ij为第j个i类设备的运行效率值。

7.如权利要求1所述的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，其特征在于：所述步骤(4)中的指标通过下式(4)确定：

$C_{\mathrm{SER}}\left(\mathrm{Stage}\right)=\frac{|\mathrm{SER}-{\mathrm{SER}}_D|}{{\mathrm{SER}}_D}---\left(4\right)$

其中，SER_D为配电系统运行效率理想值。

8.如权利要求1所述的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，其特征在于：所述步骤(5)中的指标通过下式(5)确定：

$C_{\mathrm{SER}}\left(\mathrm{Hierarchy}\right)=\frac{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{SER}}_i-\stackrel{\‾}{\mathrm{SER}})}^2}}{\frac{N}{\mathrm{SER}}}---\left(5\right)$

其中，N为系统中设备层级个数；SER_i为第i类设备的系统运行效率，为各层级设备运行效率的平均值。

9.如权利要求1所述的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，其特征在于：所述步骤(6)中的指标通过下式(6)确定：

$C_{\mathrm{SER}\_T}=\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_k*C_{\mathrm{SER}\_k}---\left(6\right)$

其中，C_{SER_k}为第k个试点区域的系统运行协调度，即配电系统运行效率与发展阶段协调性评价指标C_SER(Stage)或者配电系统各层级设备运行效率协调性评价指标C_SER(Hierarchy)，ω_k为第k个试点区域的权重，n为总区域内的试点区域个数。

10.如权利要求9所述的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，其特征在于：所述第k个试点区域的权重ω_k通过下式(7)确定：

${\mathrm{\ω}}_k=\frac{P_k}{\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_k}---\left(7\right)$

其中，P_k为第k个试点区域的总资产，n为总区域内的试点区域个数。

11.如权利要求1所述的一种配电系统运行效率的协调性评价方法，其特征在于：所述步骤(7)的分析过程为：

(7-1)根据所述配电系统运行效率与发展阶段协调性评价指标，分析评估区域配电网和发展阶段的适应程度并找到不理想指标值出现的原因；

(7-2)根据各层级设备运行效率协调性评价指标，分析各层设备的建设规模及选型的合理性并找到不理想指标中对其负面影响最大的设备层级及其原因；

(7-3)根据总区域系统运行协调性评价指标，分析总区域的系统运行效率与发展阶段、各层级设备运行效率之间的协调程度，并找到协调性薄弱的区域，所述协调性薄弱的区域为指标值大于0.5的区域，进行原因分析；

根据所述步骤(7-1)至(7-3)的分析结果，对电网中已存在的运行效率协调性问题，在规划建设及改造方案中提出改善目标和相应措施。