CN106384302A - 配电网可靠性评估方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网可靠性评估方法和系统，通过接收以矩阵形式输入可靠性指标待求的配电网，并将接收的配电网转化成带权重的邻接矩阵，根据带权重的邻接矩阵计算配电网的拓扑结构相似度指标，根据配电网的拓扑结构相似度指标，与预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标进行比较，从数据库中筛选出拓扑结构与配电网最相似的标准化接线配电网，获取与配电网最相似的标准化接线配电网的可靠性指标和可靠性指标，对最相似的标准化接线配电网的可靠性指标进行修正，得到配电网的可靠性指标并输出，在配电网系统拓扑结构复杂和节点数量较大的情况下，能保持较快的计算速度，效率更快，且精度在误差允许的范围内，准确性更高。

Description

配电网可靠性评估方法和系统

技术领域

本发明涉及电力电网领域，特别是涉及一种配电网可靠性评估方法和系统。

背景技术

电力系统的根本任务就是尽可能经济而可靠的将电能供给用户。随着电力能源的普及，对电力系统可靠性的要求也不断提高。配电网可靠性评估及应用是可靠性技术中的重要分支。配电网处于电力系统末端，把电源系统或输变电系统与用户设施连接起来，向用户分配电能和供给电能的重要环节，包括配电变电所，配电线路及接户线在内的整个配电网络及其设备。据电力公司统计，约80％的用户停电缘于配电网故障，因此提高配电网可靠性水平是保证供电可靠性水平的主要及重要手段之一。

配电网由于处于电网电压等级的末端，分支线较多，且设备数量较大，因此传统的配电网可靠性评估方法是采用智能优化算法来制定配电网可靠性的评估，具体为通过对配电网各节点进行遍历计算，根据计算的结果进行可靠性评估。由于近年来配电网的迅速发展，配电网的拓扑结构日趋复杂，对配电网各节点进行遍历计算的算法容易陷入维数灾难及计算缓慢等问题。传统的配电网可靠性评估方法存在优化效率低的缺点。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种优化效率高的配电网可靠性评估方法和系统。

一种配电网可靠性评估方法，包括以下步骤：

接收以矩阵形式输入可靠性指标待求的配电网，并将接收的所述配电网转化成带权重的邻接矩阵；

根据所述带权重的邻接矩阵计算所述配电网的拓扑结构相似度指标；

根据所述配电网的拓扑结构相似度指标，与预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标进行比较，从所述预设数据库中筛选出拓扑结构与所述配电网最相似的标准化接线配电网；

获取与所述配电网最相似的标准化接线配电网的可靠性指标和拓扑结构相似度指标；

根据所述配电网的拓扑结构相似度指标和与所述配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，对所述最相似的标准化接线配电网的可靠性指标进行修正，得到所述配电网的可靠性指标并输出。

一种配电网可靠性评估系统，包括：

接收转化模块，用于接收以矩阵形式输入可靠性指标待求的配电网，并将接收的所述配电网转化成带权重的邻接矩阵；

拓扑结构相似度指标计算模块，用于根据所述带权重的邻接矩阵计算所述配电网的拓扑结构相似度指标；

筛选模块，用于根据所述配电网的拓扑结构相似度指标，与预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标进行比较，从所述预设数据库中筛选出拓扑结构与所述配电网最相似的标准化接线配电网；

指标获取模块，用于获取与所述配电网最相似的标准化接线配电网的可靠性指标和拓扑结构相似度指标；

可靠性指标修正模块，用于根据所述配电网的拓扑结构相似度指标和与所述配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，对所述最相似的标准化接线配电网的可靠性指标进行修正，得到所述配电网的可靠性指标并输出。

上述配电网可靠性评估方法和系统，通过接收以矩阵形式输入可靠性指标待求的配电网，并将接收的配电网转化成带权重的邻接矩阵，根据带权重的邻接矩阵计算配电网的拓扑结构相似度指标，根据配电网的拓扑结构相似度指标，与预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标进行比较，从预设数据库中筛选出拓扑结构与配电网最相似的标准化接线配电网，获取与配电网最相似的标准化接线配电网的可靠性指标和拓扑结构相似度指标，根据配电网的拓扑结构相似度指标和与所述配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，对最相似的标准化接线配电网的可靠性指标进行修正，得到配电网的可靠性指标并输出，修正后的指标即为待求配电网可靠性指标的数值，在配电网系统拓扑结构复杂和节点数量较大的情况下，能保持较快的计算速度计算出配电网的可靠性指标，效率更快，且精度在误差允许的范围内，准确性更高。

附图说明

图1为一实施例中配电网可靠性评估方法流程图；

图2为一实施例中配电网可靠性评估系统结构图。

具体实施方式

在一个实施例中，如图1所示，一种配电网可靠性评估方法，包括以下步骤：

S110：接收以矩阵形式输入可靠性指标待求的配电网，并将接收的配电网转化成带权重的邻接矩阵。具体地，接收以矩阵形式输入可靠性指标待求的配电网网架信息，配电网的网架信息并不唯一，具体可为配电网的拓扑结构、支路信息、支路的权重等。

具体地，接收以矩阵形式输入可靠性指标待求的配电网，并将接收的配电网转化成用带权重的邻接矩阵，具体为：

$A(m,1)=i,A(m,2)=j,A(m,3)=k\↔B(i,j)=k$

其中，矩阵A为输入的矩阵，矩阵B为带权重的邻接矩阵，矩阵A中用某一行(第m行)描述一条支路的信息，该行中的第一列元素表示支路首端，第二列元素表示支路末端，第三列元素表示支路的权重，对于矩阵B，则用B(i,j)＝k表示。

具体地，带权重的邻接矩阵定义如下：矩阵的对角元素全为0，即a_ii＝0，对于非对角元素，若节点i与j之间连通，则a_ij＝h，h为两节点之间的元器件种类对应的编号，例如两节点间的元器件为线路，则h＝1，两节点间的元器件为熔断器，则h＝3。

本实施例中，带权重的邻接矩阵定义详细见表1。

表1 权重所代表的元件种类

S120：根据带权重的邻接矩阵计算配电网的拓扑结构相似度指标。

具体地，配电网的拓扑结构相似度指标包括邻接矩阵、拉普拉斯矩阵和拟拉普拉斯矩阵的特征值、特征向量、谱宽度。

具体地，描述拓扑结构相似度的指标有以下几个：邻接矩阵的特征值、特征向量和谱宽度，拉普拉斯矩阵的特征值、特征向量、和谱宽度，拟拉普拉斯矩阵的特征值、特征向量谱和谱宽度，其中拉普拉斯矩阵和拟拉普拉斯矩阵都由邻接矩阵转换而来。

具体地，拉普拉斯矩阵和拟拉普拉斯矩阵的定义为：给定一个有n个顶点的图，它的拉普拉斯矩阵L＝D-A，拟拉普拉斯矩阵L＝D+A，其中D为图的度矩阵，A为图的邻接矩阵。

图的度矩阵定义为：

$D(i,i)=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{m\×m}(i,j)$

D(i,j)＝0(i≠j)

在一个实施例中，根据带权重的邻接矩阵计算配电网的拓扑结构相似度指标的计算方法包括邻接矩阵的奇异值分解，具体为：

设矩阵A∈R^m×n，则存在正交矩阵：

U＝[u₁,…,u_m]∈R^m×m和V＝[v₁,…,v_m]∈R^n×n，使：

$A=U\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\Σ}& 0\\ 0& 0\end{array}\right]V^T$

其中，∑＝diag(σ₁,…,σ_r)，为对角线元素为σ₁,σ₂,…,σ_r的对角矩阵，并且σ₁≥σ₂≥…≥σ_r，σ₁,σ₂,…,σ_r是邻接矩阵A的奇异值，r是邻接矩阵A的秩，V^T为矩阵V的转置矩阵。

将邻接矩阵A进行分解，得到：

$A=u_1{\mathrm{\σ}}_1{v}_1^T+u_2{\mathrm{\σ}}_2{v}_2^T+...+u_r{\mathrm{\σ}}_r{v}_r^T$

设A＝(a_ij)_n，为n阶矩阵，若存在常数λ和非零向量x＝(x₁,x₂,…,x_r)^T，使Ax＝λx，则称λ为邻接矩阵A的特征值，x为邻接矩阵A对应的特征向量，其行列式|λE-A|＝0称为邻接矩阵A的特征方程，E为单位矩阵，邻接矩阵A的特征方程的根称为邻接矩阵A的特征值，邻接矩阵A的谱宽度为最大特征值与最小特征值之差。

S130：根据配电网的拓扑结构相似度指标，与预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标进行比较，从预设数据库中筛选出拓扑结构与配电网最相似的标准化接线配电网。

在计算得到配电网的拓扑结构相似度指标之后，与预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标进行比较，并筛选出拓扑结构与配电网最相似的标准化接线配电网。标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标的种类并不唯一，具体与配电网的拓扑结构相似度指标对应。

在其中一个实施例中，S130具体为：

$\mathrm{\σ}=\min \underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{k}_i\sqrt{{(p_i-p_i^{\′})}^2}$

其中，p_i为配电网的拓扑结构相似度指标、p_i'为预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标、k_i为每项拓扑结构相似度指标所占权重、n为拓扑结构相似度指标的个数、筛选的目标σ为所有拓扑结构相似度指标带权均方根误差和最小。

具体地，预设数据库中存储的信息包括：标准化接线配电网的拓扑结构相似度的指标P'，这些指标与接收以矩阵形式输入的配电网的拓扑结构相似度指标为同一类型指标，作为比较筛选的依据；描述配电网拓扑结构以及各支路元件参数的矩阵，通过该矩阵可以读取配电网的拓扑结构以及每一个元器件的故障率λ以及故障修复时间t等与可靠性相关的数据；标准化接线配电网的可靠性指标G'，包括系统平均停电持续时间SAIDI、系统平均停电频率SAIFI、用户平均停电持续时间CAIDI和平均供电可用率ASAI。

S140：获取与配电网最相似的标准化接线配电网的可靠性指标和拓扑结构相似度指标。

在获取到与配电网最相似的标准化接线配电网之后，可从数据库中对应电网数据中直接获取到该标准化接线配电网的可靠性指标和拓扑结构相似度指标。具体地，可靠性指标包括配电网系统平均停电持续时间SAIDI、配电网系统平均停电频率SAIFI、配电网用户平均停电持续时间CAIDI、配电网平均供电可用率ASAI。

S150：根据配电网的拓扑结构相似度指标和与配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，对最相似的标准化接线配电网的可靠性指标进行修正，得到配电网的可靠性指标并输出。在一个实施例中，S150包括步骤152和步骤154。

在步骤152之前还包括：接收训练样本集，并根据训练样本集进行训练得到数学模型，具体为：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i{f}_i(p_i,p_{ji}^{\′})$

其中，ε为误差，x_i为各项相似度指标对误差影响的重要程度，m为相似度指标的个数，p_i为配电网的拓扑结构相似度指标、p′_ji为与配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标、f_i为描述相似度指标p_i与p′_ji之间的差异的函数。

具体地，利用大量的已知可靠性及相似度指标的算例，对数学模型中的的x_i进行参数辨识，常用的方法为最小二乘法，即求解出一个在最小方差意义上与实验数据实现最佳拟合的模型。

假定有一个变量y，它与一个n维变量X＝(x₁,x₂,…,x_n)呈线性关系，即

y＝θ₁x₁+θ₂x₂+…+θ_nx_n

式中θ＝(θ₁,θ₂,…,θ_n)是待求的常参数集合，上式可以用矩阵形式表示，即

Y＝Xθ

定义误差矢量ε＝Y-Xθ，误差的方差J为目标函数，即J＝ε^Tε，ε^T为误差矢量的转置，利用最小二乘法求解出一组θ，使误差方差J最小，即

$\frac{\∂J}{\∂\mathrm{\θ}}=-2X^{T}Y+2X^{T}Y\mathrm{\θ}=0$

解得：

θ＝(X^TX)^-1X^TY

步骤152：根据配电网拓扑结构相似度指标和与配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，计算得到误差。

具体地，将配电网的拓扑结构相似度指标和与配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标代入上述数学模型便可计算得到误差，具体为：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i{f}_i(p_i,p_{ji}^{\′})$

其中，ε为误差，x_i为各项相似度指标对误差影响的重要程度，m为相似度指标的个数，p_i为配电网的拓扑结构相似度指标、p′_ji为与配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标、函数f_i为描述相似度指标p_i与p′_ji之间的差异的函数。

步骤154：根据误差和最相似的标准化接线配电网的可靠性指标计算得到配电网的可靠性指标，具体为：

G＝G′+ε

其中，G为配电网的可靠性指标，G′为最相似的标准化接线配电网的可靠性指标，ε为误差。

具体地，根据配电网拓扑结构相似度指标和与配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，对最相似的标准化接线配电网的可靠性指标进行修正(当接收的可靠性指标待求的配电网与预设数据库中标准化接线配电网完全一致时，最相似的标准化接线配电网的可靠性指标不需要修正，接收的配电网的可靠性指标即为获取的最相似的标准化接线配电网的可靠性指标)。修正后的可靠性指标即为配电网待求的可靠性指标，具体为：

即利用p_i与p′_ji中每一个元素的差异相应地对可靠性指标G进行修正。

上述配电网可靠性评估方法，通过接收以矩阵形式输入可靠性指标待求的配电网，并将接收的配电网转化成带权重的邻接矩阵，根据带权重的邻接矩阵计算配电网的拓扑结构相似度指标，根据配电网的拓扑结构相似度指标，与预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标进行比较，从预设数据库中筛选出拓扑结构与配电网最相似的标准化接线配电网，获取与配电网最相似的标准化接线配电网的可靠性指标和拓扑结构相似度指标，根据配电网的拓扑结构相似度指标和与配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，对最相似的标准化接线配电网的可靠性指标进行修正，得到配电网的可靠性指标并输出，修正后的指标即为待求配电网可靠性指标的数值，在配电网系统拓扑结构复杂和节点数量较大的情况下，能保持较快的计算速度计算出配电网的可靠性指标，效率更快，且精度在误差允许的范围内，准确性更高。

在一个实施例中，如图2所示，一种配电网可靠性评估系统，包括接收转化模块110、拓扑结构相似度指标计算模块120、筛选模块130、指标获取模块140和可靠性指标修正模块150。

在一个实施例中，接收转化模块110，用于接收以矩阵形式输入可靠性指标待求的配电网，并将接收的配电网转化成带权重的邻接矩阵。在本实施例中，具体为：

$A(m,1)=i,A(m,2)=j,A(m,3)=k\↔B(i,j)=k$

其中，矩阵A为输入的矩阵，矩阵B为带权重的邻接矩阵，矩阵A中用某一行(第m行)描述一条支路的信息，该行中的第一列元素表示支路首端，第二列元素表示支路末端，第三列元素表示支路的权重，对于矩阵B，则用B(i,j)＝k表示。

具体地，带权重的邻接矩阵定义如下：矩阵的对角元素全为0，即a_ii＝0；对于非对角元素，若节点i与j之间连通，则a_ij＝h，h为两节点之间的元器件种类对应的编号，例如两节点间的元器件为线路，则h＝1，两节点间的元器件为熔断器，则h＝3。

本实施例中，带权重的邻接矩阵定义详细见表1。

表1 权重所代表的元件种类

在一个实施例中，拓扑结构相似度指标计算模块120，用于根据带权重的邻接矩阵计算配电网的拓扑结构相似度指标。

具体地，配电网的拓扑结构相似度指标包括邻接矩阵、拉普拉斯矩阵和拟拉普拉斯矩阵的特征值、特征向量、谱宽度。

具体地，描述拓扑结构相似度的指标有以下几个：邻接矩阵的特征值、特征向量和谱宽度，拉普拉斯矩阵的特征值、特征向量、和谱宽度，拟拉普拉斯矩阵的特征值、特征向量谱和谱宽度，其中拉普拉斯矩阵和拟拉普拉斯矩阵都由邻接矩阵转换而来。

拉普拉斯矩阵和拟拉普拉斯矩阵的定义为：给定一个有n个顶点的图，它的拉普拉斯矩阵L＝D-A，拟拉普拉斯矩阵L＝D+A，其中D为图的度矩阵，A为图的邻接矩阵。

图的度矩阵定义为：

$D(i,i)=\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{m\×m}(i,j)$

D(i,j)＝0(i≠j)

在一个实施例中，根据带权重的邻接矩阵计算配电网的拓扑结构相似度指标的计算方法包括邻接矩阵的奇异值分解，具体为：

设矩阵A∈R^m×n，则存在正交矩阵：

U＝[u₁,…,u_m]∈R^m×m和V＝[v₁,…,v_m]∈R^n×n，使：

$A=U\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\Σ}& 0\\ 0& 0\end{array}\right]V^T$

其中，∑＝diag(σ₁,…,σ_r)，为对角线元素为σ₁,σ₂,…,σ_r的对角矩阵，并且σ₁≥σ₂≥…≥σ_r，σ₁,σ₂,…,σ_r是邻接矩阵A的奇异值，r是邻接矩阵A的秩，V^T为矩阵V的转置矩阵。

将邻接矩阵A进行分解，得到：

$A=u_1{\mathrm{\σ}}_1{v}_1^T+u_2{\mathrm{\σ}}_2{v}_2^T+...+u_r{\mathrm{\σ}}_r{v}_r^T$

设A＝(a_ij)_n，为n阶矩阵，若存在常数λ和非零向量x＝(x₁,x₂,…,x_r)^T，使Ax＝λx，则称λ为邻接矩阵A的特征值，x为邻接矩阵A对应的特征向量，其行列式|λE-A|＝0称为邻接矩阵A的特征方程，E为单位矩阵，邻接矩阵A的特征方程的根称为邻接矩阵A的特征值，邻接矩阵A的谱宽度为最大特征值与最小特征值之差。

在一个实施例中，筛选模块130，用于根据配电网的拓扑结构相似度指标，与预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标进行比较，从预设数据库中筛选出拓扑结构与配电网最相似的标准化接线配电网。

在计算得到配电网的拓扑结构相似度指标之后，与预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标进行比较，并筛选出拓扑结构与配电网最相似的标准化接线配电网。标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标的种类并不唯一，具体与配电网的拓扑结构相似度指标对应。

在本实施例中，具体为：

$\mathrm{\σ}=\min \underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{k}_i\sqrt{{(p_i-p_i^{\′})}^2}$

其中，p_i为配电网的拓扑结构相似度指标、p_i'为预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标、k_i为每项拓扑结构相似度指标所占权重、n为拓扑结构相似度指标的个数、筛选的目标σ为所有拓扑结构相似度指标带权均方根误差和最小。

具体地，预设数据库中存储的信息包括：拓扑结构相似度的指标P'，这些指标与接收以矩阵形式输入的配电网的拓扑结构相似度指标为同一类型指标，作为比较筛选的依据；描述配电网拓扑结构以及各支路元件参数的矩阵，通过该矩阵可以读取配电网的拓扑结构以及每一个元器件的故障率λ以及故障修复时间t等与可靠性相关的数据；标准化接线配电网系统的可靠性指标G'，包括系统平均停电持续时间SAIDI、系统平均停电频率SAIFI、用户平均停电持续时间CAIDI和平均供电可用率ASAI。

在一个实施例中，指标获取模块140，用于获取与配电网最相似的标准化接线配电网的可靠性指标和拓扑结构相似度指标。

在获取到与配电网最相似的标准化接线配电网之后，可从数据库中对应电网数据中直接获取到该标准化接线配电网的可靠性指标和拓扑结构相似度指标。具体地，可靠性指标包括配电网系统平均停电持续时间SAIDI、配电网系统平均停电频率SAIFI、配电网用户平均停电持续时间CAIDI、配电网平均供电可用率ASAI。

在一个实施例中，可靠性指标修正模块150，用于根据配电网的拓扑结构相似度指标和与配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，对最相似的标准化接线配电网的可靠性指标进行修正，得到配电网的可靠性指标并输出。在本实施例中，可靠性指标修正模块150包括误差计算单元和可靠性指标修正单元。

进一步地，可靠性指标修正模块150还包括数学模型建立单元。

数学模型建立单元，接收训练样本集，并根据训练样本集进行训练得到数学模型，具体为：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i{f}_i(p_i,p_{ji}^{\′})$

其中，ε为误差，x_i为各项相似度指标对误差影响的重要程度，m为相似度指标的个数，p_i为配电网的拓扑结构相似度指标、p′_ji为与配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标、函数f_i为描述相似度指标p_i与p′_ji之间的差异的函数。

具体地，利用大量的已知可靠性及相似度指标的算例，对数学模型中的的x_i进行参数辨识，常用的方法为最小二乘法，即求解出一个在最小方差意义上与实验数据实现最佳拟合的模型。

假定有一个变量y，它与一个n维变量X＝(x₁,x₂,…,x_n)呈线性关系，即

y＝θ₁x₁+θ₂x₂+…+θ_nx_n

式中θ＝(θ₁,θ₂,…,θ_n)是待求的常参数集合，上式可以用矩阵形式表示，即

Y＝Xθ

定义误差矢量ε＝Y-Xθ，误差的方差J为目标函数，即J＝ε^Tε，ε^T为误差矢量的转置，利用最小二乘法求解出一组θ，使误差方差J最小，即

$\frac{\∂J}{\∂\mathrm{\θ}}=-2X^{T}Y+2X^{T}Y\mathrm{\θ}=0$

解得：

θ＝(X^TX)^-1X^TY

误差计算单元用于根据配电网的拓扑结构相似度指标和与配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，计算得到误差。

具体地，将配电网的拓扑结构相似度指标和与配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标代入上述数学模型便可计算得到误差，具体为：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i{f}_i(p_i,p_{ji}^{\′})$

其中，ε为误差，x_i为各项相似度指标对误差影响的重要程度，m为相似度指标的个数，p_i为配电网的拓扑结构相似度指标、p′_ji为与配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标、函数f_i为描述相似度指标p_i与p′_ji之间的差异的函数。

可靠性指标修正单元用于根据误差和最相似的标准化接线配电网的可靠性指标计算得到配电网的可靠性指标，具体为：

G＝G'+ε

其中，G为配电网的可靠性指标，G'为最相似的标准化接线配电网的可靠性指标，ε为误差。

具体地，根据配电网拓扑结构相似度指标和与配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，对最相似的标准化接线配电网的可靠性指标进行修正(当接收的可靠性指标待求的配电网与预设数据库中标准化接线配电网完全一致时，最相似的标准化接线配电网的可靠性指标不需要修正，接收的配电网的可靠性指标即为获取的最相似的标准化接线配电网的可靠性指标)。修正后的可靠性指标即为配电网待求的可靠性指标，具体为：

即利用p_i与p′_ji中每一个元素的差异相应地对可靠性指标G进行修正。

上述配电网可靠性评估系统，接收转化模块110用于接收以矩阵形式输入可靠性指标待求的配电网，并将接收的配电网转化成带权重的邻接矩阵，拓扑结构相似度指标计算模块120用于根据带权重的邻接矩阵计算配电网的拓扑结构相似度指标，筛选模块130用于根据配电网的拓扑结构相似度指标，与预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标进行比较，从预设数据库中筛选出拓扑结构与配电网最相似的标准化接线配电网，指标获取模块140用于获取与配电网最相似的标准化接线配电网的可靠性指标和拓扑结构相似度指标，可靠性指标修正模块150用于根据配电网的拓扑结构相似度指标和与配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，对最相似的标准化接线配电网的可靠性指标进行修正，得到配电网的可靠性指标并输出，修正后的指标即为待求配电网可靠性指标的数值，在配电网系统拓扑结构复杂和节点数量较大的情况下，能保持较快的计算速度计算出配电网的可靠性指标，效率更快，且精度在误差允许的范围内，准确性更高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种配电网可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收以矩阵形式输入可靠性指标待求的配电网，并将接收的所述配电网转化成带权重的邻接矩阵；

根据所述带权重的邻接矩阵计算所述配电网的拓扑结构相似度指标；

根据所述配电网的拓扑结构相似度指标，与预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标进行比较，从所述预设数据库中筛选出拓扑结构与所述配电网最相似的标准化接线配电网；

获取与所述配电网最相似的标准化接线配电网的可靠性指标和拓扑结构相似度指标；

根据所述配电网的拓扑结构相似度指标和与所述配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，对所述最相似的标准化接线配电网的可靠性指标进行修正，得到所述配电网的可靠性指标并输出。

2.根据权利要求1所述的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述接收以矩阵形式输入可靠性指标待求的配电网，并将接收的所述配电网转化成带权重的邻接矩阵，具体为：

$A(m,1)=i,A(m,2)=j,A(m,3)=k\↔B(i,j)=k$

其中，矩阵A为输入的矩阵，矩阵B为带权重的邻接矩阵，矩阵A中用某一行(第m行)描述一条支路的信息，该行中的第一列元素表示支路首端，第二列元素表示支路末端，第三列元素表示支路的权重，对于矩阵B，则用B(i,j)＝k表示。

3.根据权利要求1所述的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述配电网的拓扑结构相似度指标包括邻接矩阵、拉普拉斯矩阵和拟拉普拉斯矩阵的特征值、特征向量和谱宽度。

4.根据权利要求1所述的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述根据所述配电网的拓扑结构相似度指标，与预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标进行比较，从所述预设数据库中筛选出拓扑结构与所述配电网最相似的标准化接线配电网，包括：

$\mathrm{\σ}=\min \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{k}_i\sqrt{{(p_i-p_i^{\′})}^2}$

其中，p_i为配电网的拓扑结构相似度指标、p′_i为预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标、k_i为每项拓扑结构相似度指标所占权重、n为拓扑结构相似度指标的个数、筛选的目标σ为所有拓扑结构相似度指标带权均方根误差和最小。

5.根据权利要求1所述的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述根据所述配电网的拓扑结构相似度指标和与所述配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，对所述最相似的标准化接线配电网的可靠性指标进行修正，得到所述配电网的可靠性指标的步骤，包括：

根据所述配电网的拓扑结构相似度指标和与所述配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，计算得到误差，具体为：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{x}_i{f}_i(p_i,p_{ji}^{\′})$

其中，ε为误差，x_i为各项相似度指标对误差影响的重要程度，m为相似度指标的个数，p_i为配电网的拓扑结构相似度指标、p′_ji为与所述配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标、函数f_i为描述相似度指标p_i与p′_ji之间的差异的函数；

根据所述误差和所述最相似的标准化接线配电网的可靠性指标计算得到所述配电网的可靠性指标，具体为：

G＝G′+ε

其中，G为配电网的可靠性指标，G′为最相似的标准化接线配电网的可靠性指标，ε为误差。

6.一种配电网可靠性评估系统，其特征在于，包括：

接收转化模块，用于接收以矩阵形式输入可靠性指标待求的配电网，并将接收的所述配电网转化成带权重的邻接矩阵；

拓扑结构相似度指标计算模块，用于根据所述带权重的邻接矩阵计算所述配电网的拓扑结构相似度指标；

筛选模块，用于根据所述配电网的拓扑结构相似度指标，与预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标进行比较，从所述预设数据库中筛选出拓扑结构与所述配电网最相似的标准化接线配电网；

指标获取模块，用于获取与所述配电网最相似的标准化接线配电网的可靠性指标和拓扑结构相似度指标；

可靠性指标修正模块，用于根据所述配电网的拓扑结构相似度指标和与所述配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，对所述最相似的标准化接线配电网的可靠性指标进行修正，得到所述配电网的可靠性指标并输出。

7.根据权利要求6所述的配电网可靠性评估系统，其特征在于，所述接收转化模块，具体为：

$A(m,1)=i,A(m,2)=j,A(m,3)=k\↔B(i,j)=k$

其中，矩阵A为输入的矩阵，矩阵B为带权重的邻接矩阵，矩阵A中用某一行(第m行)描述一条支路的信息，该行中的第一列元素表示支路首端，第二列元素表示支路末端，第三列元素表示支路的权重，对于矩阵B，则用B(i,j)＝k表示。

8.根据权利要求6所述的配电网可靠性评估系统，其特征在于，所述配电网的拓扑结构相似度指标包括邻接矩阵、拉普拉斯矩阵和拟拉普拉斯矩阵的特征值、特征向量和谱宽度。

9.根据权利要求6所述的配电网可靠性评估系统，其特征在于，所述筛选模块，包括：

$\mathrm{\σ}=\min \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{k}_i\sqrt{{(p_i-p_i^{\′})}^2}$

其中，p_i为配电网的拓扑结构相似度指标、p′_i为预设数据库中的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标、k_i为每项拓扑结构相似度指标所占权重、n为拓扑结构相似度指标的个数、筛选的目标σ为所有拓扑结构相似度指标带权均方根误差和最小。

10.根据权利要求6所述的配电网可靠性评估系统，其特征在于，所述可靠性指标修正模块，包括：

误差计算单元，用于根据所述配电网的拓扑结构相似度指标和与所述配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标，计算得到误差，具体为：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{x}_i{f}_i(p_i,p_{ji}^{\′})$

其中，ε为误差，x_i为各项相似度指标对误差影响的重要程度，m为相似度指标的个数，p_i为配电网的拓扑结构相似度指标、p′_ji为与所述配电网最相似的标准化接线配电网的拓扑结构相似度指标、函数f_i为描述相似度指标p_i与p′_ji之间的差异的函数；

可靠性指标修正单元，用于根据所述误差和所述最相似的标准化接线配电网的可靠性指标计算得到所述配电网的可靠性指标，具体为：

G＝G′+ε

其中，G为配电网的可靠性指标，G′为最相似的标准化接线配电网的可靠性指标，ε为误差。