CN106655181A - 电网节点的优先级设置方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电网节点的优先级设置方法和系统，上述电网节点的优先级设置方法，包括如下步骤：获取各个电网节点在各个评价指标上的指标值，根据所述指标值构建评价矩阵；计算各个评价指标的信息熵权，根据所述信息熵权确定所述评价指标的综合权重，根据所述综合权重对所述评价矩阵进行加权处理得到加权矩阵；根据所述加权矩阵计算各个电网节点对应的正理想点向量和负理想点向量；计算各个电网节点的加权向量至正理想点向量和负理想点向量的偏离度，按照所述偏离度从小到大对所述电网节点进行排序，根据所述电网节点的排列顺序依次从高至低设置各个电网节点的优先级；其可以降低安全维护的成本，提高相应的安全维护效率。

Description

电网节点的优先级设置方法和系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种电网节点的优先级设置方法和系统。

背景技术

极端天气造成的大规模停电事故时有发生，这些大停电事故为电力系统的安全稳定运行敲响了警钟，也使得电力系统的安全问题成为关注的焦点。大规模停电事故初期往往是电力系统的母线等关键元件出现故障，在事故扩大阶段则与电力系统中的脆弱环节有紧密的联系。从整体预防或者监控等安全维护的角度出发，对电力系统的关键元件及相关支路进行识别，以对相关变电站及输电线路进行监控或者故障维护，对提高电力系统的可靠性、降低大规模停电事故的发生概率有十分重要的意义。

在对电力系统进行监测或者应急预防策略制定等安全维护过程中，母线等关键元件通常以电网节点的形式存在。对电力系统进行安全维护时，传统方案通常对所用电网节点采用同等级别的安全维护手段，这样容易造成电力系统安全维护的成本高、效率低。

发明内容

基于此，有必要针对传统方案容易造成电力系统安全维护的成本高、效率低的技术问题，提供一种电网节点的优先级设置方法和系统。

一种电网节点的优先级设置方法，包括如下步骤：

获取各个电网节点在各个评价指标上的指标值，根据所述指标值构建评价矩阵；

计算各个评价指标的信息熵权，根据所述信息熵权确定所述评价指标的综合权重，根据所述综合权重对所述评价矩阵进行加权处理得到加权矩阵；

根据所述加权矩阵计算各个电网节点对应的正理想点向量和负理想点向量；其中，所述正理想点向量包括各个评价指标在所述电网节点中取值最优的指标值；所述负理想点向量包括各个评价指标在所述电网节点中取值最差的指标值；

计算各个电网节点的加权向量至正理想点向量和负理想点向量的偏离度，按照所述偏离度从小到大对所述电网节点进行排序，根据所述电网节点的排列顺序依次从高至低设置各个电网节点的优先级；其中，所述加权向量为所述加权矩阵中电网节点对应的向量。

一种电网节点的优先级设置系统，包括：

获取模块，用于获取各个电网节点在各个评价指标上的指标值，根据所述指标值构建评价矩阵；

第一计算模块，用于计算各个评价指标的信息熵权，根据所述信息熵权确定所述评价指标的综合权重，根据所述综合权重对所述评价矩阵进行加权处理得到加权矩阵；

第二计算模块，用于根据所述加权矩阵计算各个电网节点对应的正理想点向量和负理想点向量；其中，所述正理想点向量包括各个评价指标在所述电网节点中取值最优的指标值；所述负理想点向量包括各个评价指标在所述电网节点中取值最差的指标值；

第三计算模块，用于计算各个电网节点的加权向量至正理想点向量和负理想点向量的偏离度，按照所述偏离度从小到大对所述电网节点进行排序，根据所述电网节点的排列顺序依次从高至低设置各个电网节点的优先级；其中，所述加权向量为所述加权矩阵中电网节点对应的向量。

上述电网节点的优先级设置方法和系统，可以构建各个电网节点对应的评价矩阵，利用上述评价矩阵对应的加权矩阵进行正理想点向量、负理想点向量、以及各个电网节点的加权向量至正理想点向量和负理想点向量的偏离度，依据上述偏离度从小到大对所述电网节点进行排序，再按照电网节点的排列顺序确定电网节点的优先级，以便在整体预防或者监控等安全维护过程中，对上述排列在前(优先级高)的电网节点进行重点监控或制定特定的应急预防策略，可以降低安全维护的成本，提高相应的安全维护效率。

附图说明

图1为一个实施例的电网节点的优先级设置方法流程图；

图2为一个实施例的电力系统的电网节点分布图；

图3为一个实施例的电网节点的优先级设置系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的电网节点的优先级设置方法和系统的具体实施方式作详细描述。

参考图1，图1所示为一个实施例的电网节点的优先级设置方法流程图，包括如下步骤：

S10，获取各个电网节点在各个评价指标上的指标值，根据所述指标值构建评价矩阵；

上述电网节点为电力系统中母线等关键元件对应的设备点，这些电网节点的正常运行对电力系统的安全工作具有决定性作用。可以获取电力系统的拓扑结构、线路参数和节点参数确定电网节点在多个评价指标上的指标值。上述评价指标可以包括节点度(一个节点引出的分路个数)、电气介数和传输性能参数等等。通常情况下，根据指标值构建的评价矩阵为一个m行n列矩阵，m表示评价指标的个数，n表示电网节点的个数。

在一个实施例中，上述评价矩阵可以为：

式中，R表示评价矩阵，n表示电网节点的个数，m表示评价指标的个数，r_ij表示第j个电网节点在第i个评价指标上的指标值，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n。

上述第j个电网节点在第i个评价指标上的指标值r_ij可以在相关电力系统数据库中读取，也可以通过针对相应电网节点进行相应测量所确定。

S20，计算各个评价指标的信息熵权，根据所述信息熵权确定所述评价指标的综合权重，根据所述综合权重对所述评价矩阵进行加权处理得到加权矩阵；

上述信息熵权可以利用相应的信息熵权计算公式进行确定。上述综合权重可以根据通过计算确定的信息熵权，以及相关工作人员根据经验设定的其他权重进行确定，以便使上述综合权重所包含的信息更为全面。

在一个实施例中，上述信息熵权可以为：

式中，且当f_ij＝0时，f_ijln f_ij＝0；ω_i表示第i个评价指标的信息熵权；

所述综合权重为：

式中，α_i表示第i个评价指标的设定权重，λ_i表示第i个评价指标的综合权重；

所述加权矩阵为：

W＝[w_ij]_m×n＝[λ_i×r_ij]_m×n；

式中，W表示加权矩阵，w_ij表示第j个电网节点在第i个评价指标上的加权指标值。

本实施例中，第i个评价指标的信息熵权ω_i根据第i个评价指标在各个电网节点对应的指标值r_ij计算确定，使所确定的信息熵权ω_i覆盖了电力系统的复杂网络特性以及运行特性，具有较高的准确性。第i个评价指标的设定权重α_i可以由具有相关经验的电网专家依据层次分析法进行设置，因此上述设定权重α_i也称为专家权重，以便结合电网工作人员的安全维护经验，使后续确定的综合权重更具全面性。

S30，根据所述加权矩阵计算各个电网节点对应的正理想点向量和负理想点向量；其中，所述正理想点向量包括各个评价指标在所述电网节点中取值最优的指标值；所述负理想点向量包括各个评价指标在所述电网节点中取值最差的指标值；

在一个实施例中，上述根据所述加权矩阵计算各个电网节点对应的正理想点向量和负理想点向量的过程可以包括：

获取第i个评价指标在各个电网节点处对应的指标值，在所获取的指标值中选取最大值作为第i个评价指标的正理想点p_i，根据各个评价指标对应的正理想点构建正理想点向量其中，

获取第i个评价指标在各个电网节点处对应的指标值，在所获取的指标值中选取最小值作为第i个评价指标的负理想点q_i，根据各个评价指标对应的负理想点构建负理想点向量其中，

S40，计算各个电网节点的加权向量至正理想点向量和负理想点向量的偏离度，按照所述偏离度从小到大对所述电网节点进行排序，根据所述电网节点的排列顺序依次从高至低设置各个电网节点的优先级；其中，所述加权向量为所述加权矩阵中电网节点对应的向量。

在根据所述电网节点的排列顺序依次从高至低设置各个电网节点的优先级之后，排列在前的电网节点优先级高，相应的重要程度也高，可以进行重点监控，为其制定更为全面的应急预防策略。排列在后的电网节点相对排列在前的电网节点优先级低，相应的重要程度相对低，可以进根据相应的安全维护资源采取相关安全维护手段，以保证电力系统运行的稳定性。

在一个实施例中，上述加权向量至正理想点向量和负理想点向量的偏离度可以为：

式中，表示正理想点向量，表示负理想点向量，T_j表示第j个电网节点对应的加权向量至正理想点向量和负理想点向量的偏离度，W_j表示第j个电网节点对应的加权向量，m表示评价指标的个数，p_i表示第i个评价指标的正理想点，w_ij表示第j个电网节点在第i个评价指标上的加权指标值，符号||||表示求向量的模。

在一个实施例中，上述按照所述偏离度从小到大对所述电网节点进行排序的过程可以包括：

识别各个电网节点对应的偏离度大小，将偏离度小的电网节点排列在前，将偏离度大的电网节点排列在后；

在排列所述电网节点后，检测偏离度相等的电网节点，将一个偏离度对应的多个电网节点确定为一组选定电网节点，分别对各组选定电网节点按照设定规则进行排序。

本实施例中，按照偏离度从小至大对各个电网节点进行排序，偏离度最小的电网节点排列在最前面，偏离度最大的电网节点排列在最后面，然后根据电网节点的排列顺序确定电网节点的优先级，以便根据电网节点的排列顺序可以快速获知电网节点的优先级(重要程度)。对应偏离度相等的电网节点，还可以通过其他规则对其进行排序，以保证对电网节点进行排序的准确性。

作为一个实施例，上述对各组选定电网节点按照设定规则进行排序的过程可以包括：

获取任意一组选定电网节点中各个电网节点的加权向量到正理想点向量的距离，按照距离从小至大对该组选定电网节点进行排序。

本实施例对各组选定电网节点(一个偏离度对应的多个电网节点)按照电网节点的加权向量到正理想点向量的距离进行相应的排序，可以使相应的排序结果更为准确。

作为一个实施例，上述各个电网节点的加权向量到正理想点向量的距离可以为：

式中，d_j表示第j个电网节点的加权向量到正理想点向量的距离，m表示评价指标的个数，p_i表示第i个评价指标的正理想点，w_ij表示第j个电网节点在第i个评价指标上的加权指标值。

本发明提供的电网节点的优先级设置方法，可以构建各个电网节点对应的评价矩阵，利用上述评价矩阵对应的加权矩阵进行正理想点向量、负理想点向量、以及各个电网节点的加权向量至正理想点向量和负理想点向量的偏离度，依据上述偏离度从小到大对所述电网节点进行排序，再按照电网节点的排列顺序确定电网节点的优先级，以便在整体预防或者监控等安全维护过程中，对上述排列在前(优先级高)的电网节点进行重点监控或制定特定的应急预防策略，可以降低安全维护的成本，提高相应的安全维护效率。

在一个实施例中，在获取各个电网节点在各个评价指标上的指标值之后，分别对各个指标值进行归一化(标准化处理)，根据归一化处理后的指标值构建评价矩阵。

本实施例对各个指标值进行归一化，可以使后续正理想点向量、负理想点向量以及电网节点的加权向量至正理想点向量和负理想点向量的偏离度更为规范化。并且，对各个指标值进行归一化处理后，正理想点向量中的各个正理想点取值之和为1；负理想点向量中的各个负理想点取值为0，即负理想点向量为零向量，可以简化后续的相关运算。

在一个实施例中，上述电力系统的电网节点分布图可以参考图2所示，图2所示为一个10机(发电机)39节点电力系统示意图，图2中阿拉伯数字所示节点可以表示电力系统的母线。上述电网节点的优先级设置方法可以考虑电网的复杂网络特性以及运行特性，能够反映节点重要性或脆弱性的指标，构建了区域电网关键节点评估指标体系，提出了基于信息熵权的指标客观权重确定方法。提出了基于层次分析法的指标主观权重确定方法，以及集成客观熵权和主观权重的综合权重确定方法。针对区域电网各个节点的特性，提出了基于节点重要程度的区域电网关键节点排序方法。使电力系统的安全维护更加效率。

本发明可以全面地评估了区域电网节点的重要度，识别出预期电网的关键节点，有助于指导电力系统运行人员制定电力系统应急预防策略(如防风加固策略)以及适用于自然灾害发生全过程的电力系统应急策略。

参考图3所示，图3为一个实施例的电网节点的优先级设置系统结构示意图，包括：

获取模块10，用于获取各个电网节点在各个评价指标上的指标值，根据所述指标值构建评价矩阵；

第一计算模块20，用于计算各个评价指标的信息熵权，根据所述信息熵权确定所述评价指标的综合权重，根据所述综合权重对所述评价矩阵进行加权处理得到加权矩阵；

第二计算模块30，用于根据所述加权矩阵计算各个电网节点对应的正理想点向量和负理想点向量；其中，所述正理想点向量包括各个评价指标在所述电网节点中取值最优的指标值；所述负理想点向量包括各个评价指标在所述电网节点中取值最差的指标值；

第三计算模块40，用于计算各个电网节点的加权向量至正理想点向量和负理想点向量的偏离度，按照所述偏离度从小到大对所述电网节点进行排序，根据所述电网节点的排列顺序依次从高至低设置各个电网节点的优先级；其中，所述加权向量为所述加权矩阵中电网节点对应的向量。

本发明提供的电网节点的优先级设置系统与本发明提供的电网节点的优先级设置方法一一对应，在所述电网节点的优先级设置方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于电网节点的优先级设置系统的实施例中，特此声明。

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)

1.一种电网节点的优先级设置方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取各个电网节点在各个评价指标上的指标值，根据所述指标值构建评价矩阵；

计算各个评价指标的信息熵权，根据所述信息熵权确定所述评价指标的综合权重，根据所述综合权重对所述评价矩阵进行加权处理得到加权矩阵；

根据所述加权矩阵计算各个电网节点对应的正理想点向量和负理想点向量；其中，所述正理想点向量包括各个评价指标在所述电网节点中取值最优的指标值；所述负理想点向量包括各个评价指标在所述电网节点中取值最差的指标值；

计算各个电网节点的加权向量至正理想点向量和负理想点向量的偏离度，按照所述偏离度从小到大对所述电网节点进行排序，根据所述电网节点的排列顺序依次从高至低设置各个电网节点的优先级；其中，所述加权向量为所述加权矩阵中电网节点对应的向量。

2.根据权利要求1所述的电网节点的优先级设置方法，其特征在于，所述评价矩阵为：

$R={\[r_{ij}\]}_{m\×n}=\left[\begin{array}{cccc}{r}_{11}& r_{12}& ...& r_{1n}\\ r_{21}& r_{22}& ...& r_{2n}\\ ...& ...& ...& ...\\ r_{m1}& r_{m2}& ...& r_{mn}\end{array}\right];$

式中，R表示评价矩阵，n表示电网节点的个数，m表示评价指标的个数，r_ij表示第j个电网节点在第i个评价指标上的指标值，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n。

3.根据权利要求2所述的电网节点的优先级设置方法，其特征在于，所述信息熵权为：

${\mathrm{\ω}}_i=\frac{1+\frac{1}{\ln n}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{f}_{ij}\ln f_{ij}}{\underset{k=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left(1+\frac{1}{\ln n}\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{f}_{kj}\ln f_{kj}\right)};$

式中，且当f_ij＝0时，f_ijlnf_ij＝0；ω_i表示第i个评价指标的信息熵权；

所述综合权重为：

${\mathrm{\λ}}_i=\frac{{\mathrm{\ω}}_i{\mathrm{\α}}_i}{\underset{k=1}{\overset{m}{\Σ}}{\mathrm{\ω}}_k{\mathrm{\α}}_k};$

式中，α_i表示第i个评价指标的设定权重，λ_i表示第i个评价指标的综合权重；

所述加权矩阵为：

W＝[w_ij]_m×n＝[λ_i×r_ij]_m×n；

式中，W表示加权矩阵，w_ij表示第j个电网节点在第i个评价指标上的加权指标值。

4.根据权利要求1所述的电网节点的优先级设置方法，其特征在于，所述根据所述加权矩阵计算各个电网节点对应的正理想点向量和负理想点向量的过程包括：

获取第i个评价指标在各个电网节点处对应的指标值，在所获取的指标值中选取最大值作为第i个评价指标的正理想点p_i，根据各个评价指标对应的正理想点构建正理想点向量其中，

获取第i个评价指标在各个电网节点处对应的指标值，在所获取的指标值中选取最小值作为第i个评价指标的负理想点q_i，根据各个评价指标对应的负理想点构建负理想点向量其中，

5.根据权利要求4所述的电网节点的优先级设置方法，其特征在于，所述加权向量至正理想点向量和负理想点向量的偏离度为：

$T_j=\frac{{\left(X_{opt}^{+}-W_j\right)}^T\left(X_{opt}^{+}-X_{opt}^{-}\right)}{\left|\right|X_{opt}^{+}-X_{opt}^{-}|{|}^2}=1-\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{w}_{ij}{p}_i}{\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{p}_i^2};$

式中，T_j表示第j个电网节点对应的加权向量至正理想点向量和负理想点向量的偏离度，W_j表示第j个电网节点对应的加权向量，m表示评价指标的个数，p_i表示第i个评价指标的正理想点，w_ij表示第j个电网节点在第i个评价指标上的加权指标值，符号||||表示求向量的模。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电网节点的优先级设置方法，其特征在于，所述按照所述偏离度从小到大对所述电网节点进行排序的过程包括：

识别各个电网节点对应的偏离度大小，将偏离度小的电网节点排列在前，将偏离度大的电网节点排列在后；

在排列所述电网节点后，检测偏离度相等的电网节点，将一个偏离度对应的多个电网节点确定为一组选定电网节点，分别对各组选定电网节点按照设定规则进行排序。

7.根据权利要求6任一项所述的电网节点的优先级设置方法，其特征在于，所述对各组选定电网节点按照设定规则进行排序的过程包括：

获取任意一组选定电网节点中各个电网节点的加权向量到正理想点向量的距离，按照距离从小至大对该组选定电网节点进行排序。

8.根据权利要求7所述的电网节点的优先级设置方法，其特征在于，各个电网节点的加权向量到正理想点向量的距离为：

$d_j=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{(w_{ij}-p_i)}^2};$

式中，d_j表示第j个电网节点的加权向量到正理想点向量的距离，m表示评价指标的个数，p_i表示第i个评价指标的正理想点，w_ij表示第j个电网节点在第i个评价指标上的加权指标值。

9.根据权利要求1至5任一项所述的电网节点的优先级设置方法，其特征在于，在获取各个电网节点在各个评价指标上的指标值之后，分别对各个指标值进行归一化，根据归一化处理后的指标值构建评价矩阵。

10.一种电网节点的优先级设置系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取各个电网节点在各个评价指标上的指标值，根据所述指标值构建评价矩阵；

第一计算模块，用于计算各个评价指标的信息熵权，根据所述信息熵权确定所述评价指标的综合权重，根据所述综合权重对所述评价矩阵进行加权处理得到加权矩阵；

第二计算模块，用于根据所述加权矩阵计算各个电网节点对应的正理想点向量和负理想点向量；其中，所述正理想点向量包括各个评价指标在所述电网节点中取值最优的指标值；所述负理想点向量包括各个评价指标在所述电网节点中取值最差的指标值；

第三计算模块，用于计算各个电网节点的加权向量至正理想点向量和负理想点向量的偏离度，按照所述偏离度从小到大对所述电网节点进行排序，根据所述电网节点的排列顺序依次从高至低设置各个电网节点的优先级；其中，所述加权向量为所述加权矩阵中电网节点对应的向量。