CN106295911B - 一种基于层析分析法的电网支路参数评价方法 - Google Patents

一种基于层析分析法的电网支路参数评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于层析分析法的电网支路参数评价方法，包括构建电网支路参数方案、记录数据断面、进行合环潮流考核、计算遥测合格率、构建递阶层次结构模型、构建判断矩阵、对判断矩阵进行一致性检验、计算权重向量和计算层次总权重向量等步骤。本发明于层次分析法对参数方案进行评价，充分考虑了遥测合格率指标和合环潮流误差指标与网络分析计算的精度之间的关系以及各套电网支路参数方案与遥测合格率指标和合环潮流误差指标之间的关系，并对所构造的判断矩阵进行了一致性检验和反复校正，从而确保所选出最优的参数方案能够提高网络分析计算的精度。

Description

一种基于层析分析法的电网支路参数评价方法
技术领域
本发明涉及一种基于层析分析法的电网支路参数评价方法，属于电力系统自动化领域。
背景技术
复杂大电网进行合环等操作前，需要通过网络分析进行模拟操作，以校验操作是否会引起母线电压的越限以及线路或变压器的过载等故障。因此，如何保证电网支路参数(如电阻、电抗、电纳等)的准确性以提高状态估计与合环潮流的计算精度就变得尤为重要。
实际工作中，工作人员往往会获得来自不同渠道的多套参数，而参数的选择对于网络分析计算的精度至关重要。现有技术中没有提供一种方法能够从多套电网支路参数中选出一套最优的参数方案以提高网络分析计算的精度。
发明内容
为了从多套电网支路参数方案中选出最优的参数方案以提高网络分析计算的精度，本发明提出了一种基于层析分析法的电网支路参数评价方法，步骤如下：
(1)记录来自不同渠道的电网支路参数并根据所记录的参数构建若干套电网支路参数方案；
(2)进行若干次实际合环操作，对每次实际合环操作前后的状态进行记录得到一组数据断面，每组数据断面由操作前所记录的状态所构成的数据断面一和操作完成且实时遥测和遥信数据刷新变化后所记录的状态所构成的数据断面二所组成；
(3)依次对每组数据断面进行合环潮流考核：先取出数据断面一，模拟合环操作，再采用步骤(1)中所构建的若干套电网支路参数方案分别计算潮流，将模拟潮流计算结果分别与数据断面二中所记录的实际量测值进行比较，得到本组数据断面针对各套电网支路参数方案的潮流误差；
(4)针对每组数据断面，采用步骤(1)中所构建的若干套电网支路参数方案分别计算遥测合格率；
(5)构建递阶层次结构模型，从步骤(1)中所构建的若干套电网支路参数方案中选择最优参数方案，具体步骤为：
(5-1)建立层次结构模型，该层次结构模型分为目标层、准则层和方案层三层，每层至多有9个元素：所述目标层只有一个元素即网络分析精度，所述准则层由若干遥测合格率指标元素和若干合环潮流误差指标元素组成；方案层的各元素即步骤(1)中所构建的各套电网支路参数方案；
(5-2)构建准则层针对于目标层的判断矩阵A，A＝(aij)n×n,aij>0,所述判断矩阵A的阶数等于准则层元素的个数；判断矩阵A中元素的取值原则为：设准则层各元素所代表的准则为C1,C2,…,Cn，aij代表Ci相对于Cj对目标层元素的重要性且越重要则取值越大；
再分别构建方案层针对于准则层的各元素的判断矩阵Bp，Bp＝(bij)n×n,bij>0,所述判断矩阵Bp的阶数等于方案层元素的个数；各判断矩阵Bp中元素的取值原则为：设方案层各元素所代表的准则为D1,D2,…,Dn，bij代表Di相对于Dj对目标层元素的重要性且越重要则取值越大；
(5-3)计算各判断矩阵的最大特征值及对应的特征向量，并分别进行一致性检验，若某判断矩阵未通过一致性检验则对该判断矩阵进行校正并重新构造，直至通过一致性检验；利用特征向量求得判断矩阵的权重向量；
一致性检验的方法为：
(a)设某判断矩阵的最大特征值为λmax，且该判断矩阵的阶数为n，则一致性指标CI为：
(b)根据阶数n确定一致性指标RI：若n＝1则RI＝0，若n＝2则RI＝0，若n＝3则RI＝0.52，若n＝4则RI＝0.89，若n＝5则RI＝1.12，若n＝6则RI＝1.24，若n＝7则RI＝1.36，若n＝8则RI＝1.41，若n＝9则RI＝1.46；
(c)计算一致性比例CR：若n＝1或n＝2则CR＝0，若n>2则CR＝CI/RI；当CR<0.1时，认为该判断矩阵一致性校验通过；
利用特征向量求得判断矩阵的权重向量的方法为：设某判断矩阵的特征向量为X＝(x1,x2,…xn)T，则权重向量W＝(w1,w2,…wn)T，
(5-4)计算层次结构模型的总排序一致性比率CR’：
所述m为准则层元素个数，CI1至CIm分别为判断矩阵B1至Bm的一致性指标CI，所述RI1至RIm分别为判断矩阵B1至Bm的一致性指标RI，所述a1至am分别为判断矩阵A权重向量WA的元素；当CR’<0.1时，认为层次总排序通过一致性检验；若层次总排序一致性检验未通过，则对判断矩阵进行校正并重新构造，直至通过层次总排序一致性检验；
(5-5)使用各判断矩阵Bp的权重向量Wp组成权重矩阵WB，WB＝(W1,W2…Wm)，然后将权重矩阵WB与判断矩阵A的权重向量WA相乘求得层次总权重向量W’，该总权重向量W’的各元素分别代表各电网支路参数方案对网络分析精度影响的权重值，权重值最大的电网支路参数方案即为评价出的最优电网支路参数方案。
作为本发明的进一步改进：潮流误差的具体计算公式为：
所述k为潮流计算结果中包括有功、无功和电压的遥测总点数，所述Ei的计算公式为：
若数据断面二中的实际量测值为坏数据，则取状态估计值；量测值的基准值是指该量测值的满刻度值。
作为本发明的进一步改进：所述遥测合格率的具体计算公式为：
所述遥测合格点是指：对于有功遥测点和电压遥测点，遥测数据估计值误差≤2.0％为合格；对于无功遥测点，遥测数据估计值误差≤3.0％为合格。
作为本发明的进一步改进：所述合环潮流误差指标元素数量多于遥测合格率指标元素的数量。
相对于现有技术，本发明具有如下积极效果：(1)本方法基于层次分析法对参数方案进行评价，充分考虑了遥测合格率指标和合环潮流误差指标与网络分析计算的精度之间的关系以及各套电网支路参数方案与遥测合格率指标和合环潮流误差指标之间的关系，并对所构造的判断矩阵进行了一致性检验和反复校正，从而确保所选出最优的参数方案能够提高网络分析计算的精度；(2)本方法采用遥测合格率指标和合环潮流误差指标构造准则层，此二种指标的计算方式和结果与电网实际运行状态逼近程度高，有助于进一步提高网络分析计算的精度。
附图说明
图1为具体实施例采用层次分析法时所构造的递阶层次结构图。
具体实施方式
下面详细说明本发明的技术方案：
一种基于层析分析法的电网支路参数评价方法，包括如下步骤：
(1)记录来自不同渠道的电网支路参数并根据所记录的参数构建若干套电网支路参数方案；
每一套参数方案可以来自不同的渠道，也可以是从一套原始方案出发、针对个别支路的参数进行人为修改而得到的不同改进方案，并且这种修改应当是由有经验的系统维护人员根据电网的特点进行的合理修改、所修改的支路是无法从已有资料中得到准确参数、位于一个或多个环路上、且修改后对于一个或多个合环点的潮流计算精度有明显提高的支路；
本实施例根据所记录的电网支路参数构造了三套电网支路参数方案；
(2)进行若干次实际合环操作，对每次实际合环操作前后的状态进行记录得到一组数据断面，每组数据断面由操作前所记录的状态所构成的数据断面一和操作完成且实时遥测和遥信数据刷新变化后所记录的状态所构成的数据断面二所组成；
应当尽量针对不同的环路进行合环操作且保证电网的每个典型环路均有所对应的数据断面；
本实施例共进行了6次实际合环操作，得到6组数据断面共12个数据断面；
(3)依次对每组数据断面进行合环潮流考核：先取出数据断面一，模拟合环操作，再采用步骤(1)中所构建的若干套电网支路参数方案分别计算潮流，将模拟潮流计算结果分别与数据断面二中所记录的实际量测值进行比较，得到本组数据断面针对各套电网支路参数方案的潮流误差；
以对数据断面组一进行潮流考核为例：先取出数据断面一，模拟合环操作，再采用步骤(1)中所构建的3套电网支路参数方案分别计算潮流，将3个模拟潮流计算结果分别与数据断面二中所记录的实际量测值进行比较，得到数据断面组一针对3套电网支路参数方案的潮流误差如下表：
潮流误差的具体计算公式为：
所述k为潮流计算结果中包括有功、无功和电压的遥测总点数，式中Ei的计算公式为：
若数据断面二中的实际量测值为坏数据，则取状态估计值；量测值的基准值是指该量测值的满刻度值；
(4)针对每组数据断面，采用步骤(1)中所构建的若干套电网支路参数方案分别计算遥测合格率；
例如，针对本实施例中数据断面组一的数据断面一，采用步骤(1)中所构建的3套电网支路参数方案分别计算遥测合格率，结果如下表：
所述遥测合格率的具体计算公式为：
所述遥测合格点是指：对于有功遥测点和电压遥测点，遥测数据估计值误差≤2.0％为合格，对于无功遥测点，遥测数据估计值误差≤3.0％为合格；
(5)构建递阶层次结构模型，从步骤(1)中所构建的若干套电网支路参数方案中选择最优参数方案，具体步骤为：
(5-1)如图1，建立层次结构模型，该层次结构模型分为目标层、准则层和方案层三层，每层至多有9个元素：所述目标层只有一个元素即网络分析精度，所述准则层由若干遥测合格率指标元素和若干合环潮流误差指标元素组成，所述合环潮流误差指标元素数量多于遥测合格率指标元素的数量；方案层的各元素即步骤(1)中所构建的各套电网支路参数方案；
如图1，本实施例中，考虑到准确的参数对合环潮流计算意义重大，因而准则层由2个遥测合格率指标元素和6个合环潮流误差指标元素组成，方案层则有3个元素；
(5-2)构建准则层针对于目标层的判断矩阵A，A＝(aij)n×n,aij>0,所述判断矩阵A的阶数等于准则层元素的个数；判断矩阵A中元素的取值原则为：设准则层各元素所代表的准则为C1,C2,…,Cn，aij代表Ci相对于Cj对目标层元素的重要性且越重要则取值越大；
本实施例中，判断矩阵A为：
判断矩阵的构造需要利用调度员的经验，综合考虑各数据断面的负荷水平、合环开关的重要程度等因素；
再分别构建方案层针对于准则层的各元素的判断矩阵Bp，Bp＝(bij)n×n,bij>0,所述判断矩阵Bp的阶数等于方案层元素的个数；各判断矩阵Bp中元素的取值原则为：设方案层各元素所代表的准则为D1,D2,…,Dn，bij代表Di相对于Dj对目标层元素的重要性且越重要则取值越大；
本实施例中，方案层针对于准则层的8个元素的判断矩阵分别为：
(5-3)计算各判断矩阵的最大特征值及对应的特征向量，并分别进行一致性检验，若某判断矩阵未通过一致性检验则对该判断矩阵进行校正并重新构造，直至通过一致性检验；利用特征向量求得判断矩阵的权重向量；
一致性检验的方法为：
(a)设某判断矩阵的最大特征值为λmax，且该判断矩阵的阶数为n，则一致性指标CI为：
(b)根据阶数n确定一致性指标RI：若n＝1则RI＝0，若n＝2则RI＝0，若n＝3则RI＝0.52，若n＝4则RI＝0.89，若n＝5则RI＝1.12，若n＝6则RI＝1.24，若n＝7则RI＝1.36，若n＝8则RI＝1.41，若n＝9则RI＝1.46；
(c)计算一致性比例CR：若n＝1或n＝2则CR＝0，若n>2则CR＝CI/RI；当CR<0.1时，认为该判断矩阵一致性校验通过；
利用特征向量求得判断矩阵的权重向量的方法为：设某判断矩阵的特征向量为X＝(x1,x2,…xn)T，则权重向量W＝(w1,w2,…wn)T，
本实施例中，判断矩阵A的最大特征值是8.082，CI＝0.012，RI＝1.410，CI/RI＝0.008<0.1，一致性校验通过；判断矩阵B1至B8的最大特征值依次为3.014、3.000、3.065、3.018、3.009、3.002、3.009和3.018，且均通过一致性校验；
(5-4)计算层次结构模型的总排序一致性比率CR’：
所述m为准则层元素个数，CI1至CIm分别为判断矩阵B1至Bm的一致性指标CI，所述RI1至RIm分别为判断矩阵B1至Bm的一致性指标RI，所述a1至am分别为判断矩阵A权重向量WA的元素；当CR’<0.1时，认为层次总排序通过一致性检验；若层次总排序一致性检验未通过，则对判断矩阵进行校正并重新构造，优先调整一致性指标较高的判断矩阵，直至通过层次总排序一致性检验；
本实施例中，CR’＝0.0230，通过层次总排序一致性检验；
(5-5)使用各判断矩阵Bp的权重向量Wp组成权重矩阵WB，WB＝(W1,W2…Wm)，然后将权重矩阵WB与判断矩阵A的权重向量WA相乘求得层次总权重向量W’，该总权重向量W’的各元素分别代表各电网支路参数方案对网络分析精度影响的权重值，权重值最大的电网支路参数方案即为评价出的最优电网支路参数方案；
本实施例中，判断矩阵A的权重向量WA为：
WA＝(0.255,0.129,0.233,0.135,0.073,0.043,0.048,0.083)T；
判断矩阵B1、B2…B8的权重向量依次为：
计算得三个电网支路参数方案对网络分析精度的权重值分别为：0.5566、0.2240、0.2194，因此最优电网支路参数方案是电网支路参数方案一。

Claims (4)

1.一种基于层析分析法的电网支路参数评价方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
(1)记录来自不同渠道的电网支路参数并根据所记录的参数构建若干套电网支路参数方案；
(2)进行若干次实际合环操作，对每次实际合环操作前后的状态进行记录得到一组数据断面，每组数据断面由数据断面一和数据断面二组成，所述数据断面一是操作前所记录的状态所构成，所述数据断面二是在操作完成且实时遥测与遥信数据刷新变化后所记录的状态所构成；
(3)依次对每组数据断面进行合环潮流考核：先取出数据断面一，模拟合环操作，再采用步骤(1)中所构建的若干套电网支路参数方案分别计算潮流，将模拟潮流计算结果分别与数据断面二中所记录的实际量测值进行比较，得到本组数据断面针对各套电网支路参数方案的潮流误差；
(4)针对每组数据断面，采用步骤(1)中所构建的若干套电网支路参数方案分别计算遥测合格率；
(5)构建递阶层次结构模型，从步骤(1)中所构建的若干套电网支路参数方案中选择最优参数方案，具体步骤为：
(5-1)建立层次结构模型，该层次结构模型分为目标层、准则层和方案层三层，每层至多有9个元素：所述目标层只有一个元素即网络分析精度，所述准则层由若干遥测合格率指标元素和若干合环潮流误差指标元素组成；方案层的各元素即步骤(1)中所构建的各套电网支路参数方案；
(5-2)构建准则层针对于目标层的判断矩阵A， 所述判断矩阵A的阶数等于准则层元素的个数；判断矩阵A中元素的取值原则为：设准则层各元素所代表的准则为C1,C2,…,Cn，aij代表Ci相对于Cj对目标层元素的重要性且越重要则取值越大；
再分别构建方案层针对于准则层的各元素的判断矩阵Bp，所述判断矩阵Bp的阶数等于方案层元素的个数；各判断矩阵Bp中元素的取值原则为：设方案层各元素所代表的准则为D1,D2,…,Dn，bij代表Di相对于Dj对目标层元素的重要性且越重要则取值越大；
(5-3)计算各判断矩阵的最大特征值及对应的特征向量，并分别进行一致性检验，若某判断矩阵未通过一致性检验则对该判断矩阵进行校正并重新构造，直至通过一致性检验；利用特征向量求得判断矩阵的权重向量；
一致性检验的方法为：
(a)设某判断矩阵的最大特征值为λmax，且该判断矩阵的阶数为n，则第一一致性指标CI为：
(b)根据阶数n确定第二一致性指标RI：若n＝1则RI＝0，若n＝2则RI＝0，若n＝3则RI＝0.52，若n＝4则RI＝0.89，若n＝5则RI＝1.12，若n＝6则RI＝1.24，若n＝7则RI＝1.36，若n＝8则RI＝1.41，若n＝9则RI＝1.46；
(c)计算一致性比例CR：若n＝1或n＝2则CR＝0，若n>2则CR＝CI/RI；当CR<0.1时，认为该判断矩阵一致性检验通过；
利用特征向量求得判断矩阵的权重向量的方法为：设某判断矩阵的特征向量为X＝(x1,x2,…xn)T，则权重向量W＝(w1,w2,…wn)T，
(5-4)计算层次结构模型的总排序一致性比率CR’：
所述m为准则层元素个数，CI1至CIm分别为判断矩阵B1至Bm的第一一致性指标CI，所述RI1至RIm分别为判断矩阵B1至Bm的第二一致性指标RI，所述a1至am分别为判断矩阵A权重向量WA的元素；当CR’<0.1时，认为层次总排序通过一致性检验；若层次总排序一致性检验未通过，则对判断矩阵进行校正并重新构造，直至通过层次总排序一致性检验；
(5-5)使用各判断矩阵Bp的权重向量Wp组成权重矩阵WB，WB＝(W1,W2…Wm)，然后将权重矩阵WB与判断矩阵A的权重向量WA相乘求得层次总权重向量W’，该总权重向量W’的各元素分别代表各电网支路参数方案对网络分析精度影响的权重值，权重值最大的电网支路参数方案即为评价出的最优电网支路参数方案。
2.如权利要求1所述的基于层析分析法的电网支路参数评价方法，其特征在于：潮流误差的具体计算公式为：
所述k为潮流计算结果中包括有功、无功和电压的遥测总点数，所述Ei的计算公式为：
若数据断面二中的实际量测值为坏数据，则取状态估计值；量测值的基准值是指该量测值的满刻度值。
3.如权利要求1所述的基于层析分析法的电网支路参数评价方法，其特征在于：所述遥测合格率的具体计算公式为：
所述遥测合格点是指：对于有功遥测点和电压遥测点，遥测数据估计值误差小于或等于2.0％为合格；对于无功遥测点，遥测数据估计值误差小于或等于3.0％为合格。
4.如权利要求1至3任一所述的基于层析分析法的电网支路参数评价方法，其特征在于：所述合环潮流误差指标元素数量多于遥测合格率指标元素的数量。
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