CN107038532A - 基于最优组合权重的配电网负荷转供方案评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于最优组合权重的配电网负荷转供方案评价方法，属于电力系统转供实施方案评估技术领域，该方法将主观赋权法和客观赋权法相组合建立优化模型，通过求解优化模型来确定配电网负荷转供综合评估各指标最终的权重值，在此基础上结合灰色关联度计算指标评判矩阵，提出了基于最优组合权重的配电网负荷转供的灰色综合评价方法，作为配电网负荷转供方案优选的依据。

Description

基于最优组合权重的配电网负荷转供方案评价方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统转供实施方案评估方法，尤其涉及一种基于最优组合权重的配电网负荷转供方案评价方法。

背景技术

近年来，随着我国国民经济的持续不断增长，特别是由于第三产业的兴起，电力负荷的结构也发生了变化，中小用户包括居民用电比例逐年上升，导致城市配电系统中的线路越来越长，节点越来越多，结构越来越复杂，因而发生故障的几率也相应增大。当配电网发生故障，需要尽快切除故障设备，然后应尽快地恢复对用户负荷的供电，尽可能减少停电影响的范围，从而大大减少由于停电而造成的社会影响和经济损失等。

电力系统配电网中包含有大量的开关，主要分为联络开关和分段开关。因此配电网在发生故障后(包括接地、断线及设备过负荷)和设备负载的明显不均衡时，可以通过调整网络开关的开合状态来切除线路故障，隔离故障并转移故障影响区内负荷，以减少故障影响范围，或消除设备过负荷，及设备负载的不均衡，从而总体提高电网运行的经济性和安全性。

随着电网规模日益庞大、网架结构日趋复杂，可以进行负荷转移的路径较多。一般凭经验获得的负荷转移方案是可行方案但不一定是最优方案，而且随着待选方案的增多，对方案进行技术经济比较的工作将会变得非常大，所以建立相应负荷转移模型并进行优化决策，可以避免故障的进一步扩展和减少负荷损失，有助于制定合理的检修方案。

而目前电力公司广泛使用的方法基本上基于经验性方法给出相应的操作方案，因此，无法进行操作方案最优性的选择而使得最多负荷得到转移，及停电范围最小，当有多个地方出现过负荷，及故障停电时，无法协调地实现负荷转移，无法合理给出重够方案实现设备负载的均衡。同时当前的经验性方法给出的方案往往要求运行调度人员具有很好的经验，对系统设备有很深入的理解及掌握，从而对运行调度人员增加了很大的工作压力。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于最优组合权重的配电网负荷转供方案评价方法。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于最优组合权重的配电网负荷转供方案评价方法，具体包括以下步骤：(1)建立配电网转供决策的方案集和评价指标集；(2)计算评价指标的主观权重；(3)计算评价指标的客观权重；(4)基于最优组合数学模型将主观权重和客观权重结合得到最优组合权重；(5)计算评价指标评判矩阵；(6)基于指标最优组合权重和指标评判矩阵计算得到评判结果向量。

步骤1中，配电网转供决策的方案集D包括待选方案D₁，D₂，D₃…D_m，配电网转供决策的评价指标集N包括指标N₁，N₂，N₃…N_n。

步骤2中，主观权重计算方法包括专家咨询打分法、层次分析法、G1法和优序图法。

步骤3中，客观权重计算方法包括熵权法、变异系数法。

步骤4中，最优组合数学模型为：

其中，min(B)表示组合权重向量A对应的评价值向量a_i与原权重向量组成的矩阵U对应的评价值向量u_ij之间的偏差最小值，n表示指标个数，k表示赋权方法数，u_ij表示对第i个指标采用第j种赋权法的赋权结果。

步骤5中，基于灰色关联分析的指标评判矩阵F_m×n计算包括以下步骤：

步骤5-1：确定指标无量纲决策矩阵R＝(r_ij)_(m+1)×n；

步骤5-2：确定评价指标的灰色关联系数F_m×n。

步骤6中，评判结果向量B计算方法为：

B＝F_m×n·A

其中，向量B为m维向量，将B向量元素按照递减顺序排列即得到最终方案排序结果。

有益效果：本发明通过求解优化模型来确定配电网负荷转供综合评估各指标最终的权重值，在此基础上结合灰色关联度计算指标评判矩阵，提出了基于最优组合权重的配电网负荷转供的灰色综合评价方法，从而为进一步提高在配电网负荷转供过程中决策的客观性、科学性打下基础。

附图说明

图1是基于最优组合权重的配电网负荷转供方案评价方法流程图；

图2是某地区配电网简化线路拓扑结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示是本发明所述的基于最优组合权重的配电网负荷转供方案评价流程图，用主观赋权法与客观赋权法相结合的组合赋权法来确定配电网负荷转供过程中各技术性指标的权重，既克服了主观赋权法中决策者经验判断为主的不足又弥补了客观赋权法仅有效传递评价指标的数据信息与差别，会出现权重系数不合理现象的缺点，再结合基于灰色关联分析的指标评判矩阵，提高决策的科学性和客观性。具体包括以下步骤：

步骤1、建立配电网转供决策的方案集和评价指标集；

方案集D由本次事故发生后结合此时配电网拓扑结构生成的几种转供方案构成，待选转供方案由当时确定，构成D＝{D₁，D₂，D₃…D_m}。评价指标集N为在负荷转供过程中主要的几个约束因素，可由电力专家提前制定，构成N＝{N₁，N₂，N₃…N_n}。

以某地区配电网拓扑结构为例，如图2所示，T7主变发生故障需从剩余主变对该主变进行负荷转供，各主变主要数据如表1所示，各节点负荷大小如表2所示，线路参数如表3所示，主要考虑线路电阻，线路型号为JKLV-35，电阻为0.868Ω/km。

表1

表2

表3

从表1可以看出，失电负载为24.1MW，待选转供方案集D为：

D₁：T8主变单独转供，可转供容量14.7MVA；

D₂：T1主变、T8主变配合转供，可转供容量27.7MVA；

D₃：T1主变、T9主变变配合转供，可转供容量23.7MVA；

D₄：T8主变和T9主变配合转供，可转供容量25.4MVA；

D₅：T1主变、T8主变和T9主变配合转供，可转供容量38.4MVA。

当地电力专家制定的指标集N为：

N₁：主变负载率指标，即转带故障主变负载容量之后的主变负载率，计算公式为：

其中，S为主变额定容量，P为该主变之前所带负载容量，ΔP为转移的负载容量，取k＝0.8为参考负载率，当转供方案中含有多个主变时，以最大主变负载率为参考指标。

N₂：附加网损指标：

其中，L为方案集D中所有转移路径的集合，为第r条路径的附加网损，取Δloss＝0为参考附加网损。

N₃：负荷损失指标，即通过转供无法恢复供电的负荷容量，取L＝0为参考负荷损失量。

N₄：电流水平指标，即系统发生事故导致其他主变进行转供时系统中线路电流大小的情况，取I＝0.8(标幺值)为参考电流大小基准值。

N₅：电压偏差指标，即系统发生事故转供后离主变最远端负荷电压偏差水平，取U＝1(标幺值)为参考电压基准值。

N₆：开关操作次数指标，即进行负荷转供的联络开关的操作次数，取n＝0为参考开关操作次数。

得出待选方案对应各个指标的指标值如表4所示。

表4

步骤2、计算评价指标的主观权重；

采用包括专家咨询打分法、层次分析法、G1法和优序图法等在内的主观权重计算方法中的一种或多种进行计算得到主观权重。

选取专家咨询打分法，咨询多位专家对其打分平均化得到主观权重向量：

W₁＝(0.146 0.171 0.206 0.181 0.178 0.118)

步骤3、计算评价指标的客观权重；

采用包括熵权法、变异系数法等在内的客观权重在内的客观权重计算方法中的一种或多种进行计算得到客观权重。

选取熵权法，按照数据标准化、求各指标的信息熵和计算各指标的权重大小顺序可得到指标的客观权重向量：

W₂＝(0.177 0.212 0.063 0.204 0.165 0.179)

步骤4、基于最优组合数学模型将主观权重和客观权重结合得到最优组合权重；

最优组合数学模型为：

其中，min(B)表示组合权重向量A对应的评价值向量a_i与原权重向量组成的矩阵U对应的评价值向量u_ij之间的偏差最小值，n表示指标个数，k表示赋权方法数，u_ij表示对第i个指标采用第j种赋权法的赋权结果。

构造拉格朗日(langrange)函数：

通过求得组合权重向量A对应的评价值向量a_i(i＝1，2，3…n)。

具体地，构造权重向量组成的矩阵即：

采用构造的最优组合数学模型可以得到最优权重向量A为：

A＝[0.1615 0.1915 0.1345 0.1925 0.1715 0.1485]

步骤5、计算评价指标评判矩阵；

步骤5-1：确定指标无量纲决策矩阵R＝(r_ij)_(m+1)×n；

按照实际情况确定方案对评价指标集的决策矩阵(x_ij)_m×n，同时确定每个评价指标的最优值，构成初始决策矩阵(x_ij)_(m+1)×n，为避免不同指标之间的差异性，将该矩阵转化为无量纲决策矩阵(r_ij)_(m+1)×n，得到无量纲决策矩阵R＝(r_ij)_(m+1)×n：

其中，r_ij为方案i的第j个评价指标经过无量纲化处理之后的属性值，r^*为决策方案中各评价指标的最优值。

具体地，初始决策矩阵X为：

采用标准差数据标准化方法对数据进行无量纲化处理，即：

式中：

计算得到无量纲决策矩阵R＝(r_ij)_(m+1)×n为：

步骤5-2：确定评价指标的灰色关联系数(指标评判矩阵)F_m×n；

F_m×n计算公式为：

其中，σ为分辨系数，为绝对最小值，为绝对最大值。

具体地，取分辨系数σ＝0.5，计算得到F_m×n为：

步骤6、基于指标最优组合权重和指标评判矩阵计算得到评判结果向量；

评判结果向量B计算方法为：

B＝F_m×n·A

其中，向量B为m维向量，将B向量元素按照递减顺序排列即得到最终方案排序结果。

具体地，得到向量B＝(0.493 0.536 0.504 0.518 0.517)，方案二为在此评判指标下的最优方案。

Claims (7)

1.一种基于最优组合权重的配电网负荷转供方案评价方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

(1)建立配电网转供决策的方案集和评价指标集；

(2)计算评价指标的主观权重；

(3)计算评价指标的客观权重；

(4)基于最优组合数学模型将主观权重和客观权重结合得到最优组合权重；

(5)计算评价指标评判矩阵；

(6)基于指标最优组合权重和指标评判矩阵计算得到评判结果向量。

2.根据权利要求1所述的基于最优组合权重的配电网负荷转供方案评价方法，其特征在于：所述步骤1中，配电网转供决策的方案集D包括待选方案D₁，D₂，D₃…D_m，配电网转供决策的评价指标集N包括指标N₁，N₂，N₃…N_n。

3.根据权利要求2所述的基于最优组合权重的配电网负荷转供方案评价方法，其特征在于：所述步骤2中，主观权重计算方法包括专家咨询打分法、层次分析法、G1法和优序图法。

4.根据权利要求3所述的基于最优组合权重的配电网负荷转供方案评价方法，其特征在于：所述步骤3中，客观权重计算方法包括熵权法、变异系数法。

5.根据权利要求4所述的基于最优组合权重的配电网负荷转供方案评价方法，其特征在于：所述步骤4中，最优组合数学模型为：

其中，min(B)表示组合权重向量A对应的评价值向量a_i与原权重向量组成的矩阵U对应的评价值向量u_ij之间的偏差最小值，n表示指标个数，k表示赋权方法数，u_ij表示对第i个指标采用第j种赋权法的赋权结果。

6.根据权利要求5所述的基于最优组合权重的配电网负荷转供方案评价方法，其特征在于：所述步骤5中，基于灰色关联分析的指标评判矩阵F_m×n计算包括以下步骤：

步骤5-1：确定指标无量纲决策矩阵R＝(r_ij)_(m+1)×n；

步骤5-2：确定评价指标的灰色关联系数F_m×n。

7.根据权利要求6所述的基于最优组合权重的配电网负荷转供方案评价方法，其特征在于：所述步骤6中，评判结果向量B计算方法为：

B＝F_m×n·A

其中，向量B为m维向量，将B向量元素按照递减顺序排列即得到最终方案排序结果。