CN107274054B - 基于同层设备最大可供能力的配电网运行效率评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及配电网运行技术领域，尤其涉及一种基于同层设备最大可供能力的配电网运行效率评价方法。本发明包括数据采集模块、指标计算模块、指标分析模块三部分组成。本发明能够实现通过关联规则方法分析配电网供电能力评价指标、配电网运行效率评价指标与不同决策周边因素对配电网运行效率的影响。能够全面反映设备在整个运行周期内的利用情况，系统层面的效率评估，反映不同层级设备在投资规模及运行效率方面的均衡程度。使配电网运行效率评估工作的技术要求得到了显著的提升和进步，为电力行业提供了更加先进的技术指导。

Description

基于同层设备最大可供能力的配电网运行效率评价方法
技术领域
本发明涉及配电网运行技术领域，尤其涉及一种基于同层设备最大可供能力的配电网运行效率评价方法。
背景技术
目前，面向配电网规划运行效率和供电能力的评估已开展了广泛的研究。面向城市配电网特点的综合评价体系，考虑抗灾性指标的综合评估指标体系，带节约理念的综合评估体系等研究方向已成为研究的热点。其中，主要通过投资成本、负载率等指标对电网经济性和设备利用率进行考量。同时，基于对“N-x”准则、网络结构、负荷特性及其发展裕度等影响因素的配电网设备利用率评价标准研究也逐步开展，这类方法的特点是所涉及的投入产出指标数量较多，而评价指标的选取对评估结果影响较大。随着配电网运行效率评估工作需求的逐步深入，目前的方法仍存在以下问题：1)指标计算中涉及的负荷值多采用某个时间断面值或指定时间区间内的最大值(或平均值)，不能够全面反映设备在整个运行周期内的利用情况；2)缺少系统层面的效率评估，未能反映不同层级设备在投资规模及运行效率方面的均衡程度。为此，本发明提出了如下的技术方案，以解决上述问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于同层设备最大可供能力的配电网运行效率评价方法。其目的是能实现通过关联规则方法分析配电网供电能力评价指标、配电网运行效率评价指标与不同决策周边因素对配电网运行效率的影响。
为了实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
基于同层设备最大可供能力的配电网运行效率评价方法，包括数据采集模块、指标计算模块、指标分析模块三部分组成。
所述数据采集分析模块将原始数据从数据平台中心接入到本模块，通过数据接入分析子模块构建设备-运行信息匹配关系表、数据质量核查表，设置数据模型的数据约束、分区、索引信息；通过数据归档子模块按配电网同层设备最大可供电能力评价指标计算输入需求和配电网运行效率评价指标计算输入需求进行归档，输出与指标计算模块所需的输入数据。
所述指标计算模块包括配电网供电能力评价指标计算模块和配电网运行效率与供电能力评价指标计算模块两个子模块。
所述配电网供电能力评价指标计算模块包括：同层设备最大可供电能力指标计算子模块、同层设备供电能力储备指标计算子模块、同层设备供电能力裕度指标计算子模块；
其中，同层设备最大可供电能力，其计算方法如公式(1)所示：
Figure BDA0001285694710000021
其中，GSCi表示i层设备总体最大可供电能力，i＝1，2，3，4分别对应高压线路、变电站、中压线路和配变，Mi表示类设备的总数量，SCj表示第j个设备的最大可供电能力；
同层设备供电能力储备，其计算方法如公式(2)所示；
Figure BDA0001285694710000022
其中，GSCRi表示第i层设备总体供电能力储备，i＝1，2，3，4分别对应高压线路、变电站、中压线路和配变，Mi表示第i类设备的总数量，SCRj表示第j个设备的供电能力储备；
同层设备供电能力裕度，其计算方法如公式(3)所示：
Figure BDA0001285694710000023
其中，GSMi表示第i层设备总体供电能力裕度，i＝1，2，3，4分别对应高压线路、变电站、中压线路和配变；GSCRi表示第i层设备总体供电能力储备，GSCi表示i层设备总体最大可供电能力。
所述配电网运行效率与供电能力评价指标计算子模块，包括：配电网主设备运行效率指标计算子模块、同层设备运行效率指标计算子模块、配电系统同层设备运行效率均衡度指标计算子模块、配电系统运行效率指标计算模块以及配电系统运行效率协调度指标计算子模块；
其中，配电网主设备运行效率指标计算子模块，其计算方法如公式(4)所示：
Figure BDA0001285694710000031
其中，Sj表示周期内设备运行在第j段的实际供电量(应扣除承担负荷转供任务的时间段内输送的电量)，S＝S1+S2+S3为评价周期内设备的实际供电量，SEj表示评价周期内设备在第j段中满足安全运行限值的最大可输送电量(应扣除承担负荷转供任务的时间段内最大可输送电量)，SE＝SE1+SE2+SE3表示评价周期内设备满足安全运行限值的最大可输送电量，ρ1表示设备运行在第1段的效率权重系数，即设备第1段持续供电时间占评价周期的比重或设备第1段最大可输送电量占评价周期内最大可输送电量的比重；
同层设备运行效率指标计算子模块，其计算方法如公式(5)所示：
Figure BDA0001285694710000032
SERi表示第i类设备基于经济运行的系统运行效率，Mi表示第i类设备的总数量，θij表示第j个i类设备资产价值占该类设备总资产价值的权重(或者为第j个i类设计输送电量占该类设备总设计输送电量的权重)，EERij表示第j个i类设备效率值；
配电系统同层设备运行效率均衡度指标计算子模块，其计算方法如公式(6)所示：
Figure BDA0001285694710000033
其中，BEER表示配电系统同层设备运行效率均衡度，
Figure BDA0001285694710000041
配电系统运行效率指标计算模块，其计算方法如公式(7)所示：
Figure BDA0001285694710000042
其中，SER表示设备基于经济运行的系统运行效率，SERi表示第i类设备基于经济运行的系统运行效率，N表示系统中设备层级个数(一般为4，即包括高压线路、主变、中压线路、配变)，ωi第i类设备资产价值(现值，下同)占系统总资产价值的权重(或者为第i类设备设计输送电量占系统设备总设计输送电量的权重)；
配电系统运行效率协调度指标计算子模块，其计算方法如公式(8)所示：
Figure BDA0001285694710000043
其中，CSER表示配电系统运行效率协调度，
Figure BDA0001285694710000044
所述指标分析模块包括指标衍生器子模块、决策周边因素数据库、关联性追溯计算子模块三部分。
所述指标衍生器子模块分为地区衍生器和时间衍生器两部分，地区衍生器按区级、市级、省级三个维度将指标计算模块中的各指标衍生为附带地区属性的指标；时间衍生器按日度、月度、年度将指标计算模块中各指标衍生为附带时间属性的指标；最终，指标计算模块中每个指标均能衍生为3*3指标矩阵，并将其输出至关联性追溯计算子模块当中。
所述决策周边因素数据库向关联性追溯计算子模块输出全体因素数据，典型的因素数据包括社会环境因素、电网运行因素和户终端因素；
所述关联性追溯计算子模块接收来自指标衍生器子模块的指标数据与决策周边因素数据库的因素数据，输出高关联数据项集；详细描述如下：
步骤一：选取决策周边因素数据Dm；
步骤二：选取配电网同层设备最大可供电能力评价指标Dx和配电网运行效率评价指标In；
步骤三：计算Dm和In的相关系数，计算方法为：
将配电网同层设备最大可供电能力评价指标和配电网运行效率评价指标中的元素对应相减得到一个排行差分集合d，其中di＝Dm-In，1<＝i<＝N。随机变量Dm、In之间的相关系数ρ可以通过计算得到，其计算方式：
Figure BDA0001285694710000051
步骤四：判断相关系数是否大于阈值，如果是，备选指标集记录In与其对应相关系数，否则，In＝In+1，并返回选取成配电网同层设备最大可供电能力评价指标和配电网运行效率评价指标In；
步骤五：判断n是否循环到最大值，如果是，则备选指标集前k项加入高关联数据集，否则，In＝In+1，并返回选取成配电网同层设备最大可供电能力评价指标和配电网运行效率评价指标In；
步骤六：判断m是否循环到最大值，如果是，则输出高关联项集结束，否则，Dm＝Dm+1，并返回到选取决策周边因素数据Dm。
本发明的优点及有益效果是：
本发明能够实现通过关联规则方法分析配电网供电能力评价指标、配电网运行效率评价指标与不同决策周边因素对配电网运行效率的影响。能够全面反映设备在整个运行周期内的利用情况，系统层面的效率评估，反映不同层级设备在投资规模及运行效率方面的均衡程度。使配电网运行效率评估工作的技术要求得到了显著的提升和进步，为电力行业提供了更加先进的技术指导。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明的总体框架图；
图2是图1中配电网供电能力评价指标计算模块示意图；
图3是图1中配电网运行效率与供电能力评价指标计算模块示意图；
图4是本申请实施例公开的一种指标分类模块示意图；
图5是本申请实施例公开的一种关联性追溯算法流程图。
具体实施方式
本发明是一种基于同层设备最大可供能力的配电网运行效率评价方法，包括：数据采集模块、指标计算模块、指标分析模块三部分，具体结构如图1所示。
数据采集分析模块将原始数据从数据平台中心接入到本模块，通过数据接入分析子模块构建设备-运行信息匹配关系表、数据质量核查表，设置数据模型的数据约束、分区、索引等信息。通过数据归档子模块按配电网同层设备最大可供电能力评价指标计算输入需求和配电网运行效率评价指标计算输入需求进行归档，输出与指标计算模块所需的输入数据。
指标计算模块包括配电网供电能力评价指标计算模块和配电网运行效率与供电能力评价指标计算模块两个子模块。
其中，配电网供电能力评价指标计算模块如图2所示，具体指标计算包括：同层设备最大可供电能力指标计算子模块、同层设备供电能力储备指标计算子模块、同层设备供电能力裕度指标计算子模块。
其中，同层设备最大可供电能力，其计算方法如公式(1)所示：
Figure BDA0001285694710000061
其中，GSCi表示i层设备总体最大可供电能力，i＝1，2，3，4分别对应高压线路、变电站、中压线路和配变，Mi表示类设备的总数量，SCj表示第j个设备的最大可供电能力。
同层设备供电能力储备，其计算方法如公式(2)所示：
Figure BDA0001285694710000071
其中，GSCRi表示第i层设备总体供电能力储备，i＝1，2，3，4分别对应高压线路、变电站、中压线路和配变，Mi表示第i类设备的总数量，SCRj表示第j个设备的供电能力储备。
同层设备供电能力裕度，其计算方法如公式(3)所示：
Figure BDA0001285694710000072
其中，GSMi表示第i层设备总体供电能力裕度，i＝1，2，3，4分别对应高压线路、变电站、中压线路和配变；GSCRi表示第i层设备总体供电能力储备，GSCi表示i层设备总体最大可供电能力。
其中，配电网运行效率与供电能力评价指标计算子模块如图3所示，具体指标计算包括：配电网主设备运行效率指标计算子模块、同层设备运行效率指标计算子模块、配电系统同层设备运行效率均衡度指标计算子模块、配电系统运行效率指标计算模块以及配电系统运行效率协调度指标计算子模块。
其中，配电网主设备运行效率指标计算子模块，其计算方法如公式(4)所示：
Figure BDA0001285694710000073
其中，Sj表示周期内设备运行在第j段的实际供电量(应扣除承担负荷转供任务的时间段内输送的电量)，S＝S1+S2+S3为评价周期内设备的实际供电量，SEj表示评价周期内设备在第j段中满足安全运行限值的最大可输送电量(应扣除承担负荷转供任务的时间段内最大可输送电量)，SE＝SE1+SE2+SE3表示评价周期内设备满足安全运行限值的最大可输送电量，ρ1表示设备运行在第1段的效率权重系数，即设备第1段持续供电时间占评价周期的比重或设备第1段最大可输送电量占评价周期内最大可输送电量的比重；
同层设备运行效率指标计算子模块，其计算方法如公式(5)所示：
Figure BDA0001285694710000081
SERi表示第i类设备基于经济运行的系统运行效率，Mi表示第i类设备的总数量，θij表示第j个i类设备资产价值占该类设备总资产价值的权重(或者为第j个i类设计输送电量占该类设备总设计输送电量的权重)，EERij表示第j个i类设备效率值；
配电系统同层设备运行效率均衡度指标计算子模块，其计算方法如公式(6)所示：
Figure BDA0001285694710000082
其中，BEER表示配电系统同层设备运行效率均衡度，
Figure BDA0001285694710000083
配电系统运行效率指标计算模块，其计算方法如公式(7)所示：
Figure BDA0001285694710000084
其中，SER表示设备基于经济运行的系统运行效率，SERi表示第i类设备基于经济运行的系统运行效率，N表示系统中设备层级个数(一般为4，即包括高压线路、主变、中压线路、配变)，ωi第i类设备资产价值(现值，下同)占系统总资产价值的权重(或者为第i类设备设计输送电量占系统设备总设计输送电量的权重)；
配电系统运行效率协调度指标计算子模块，其计算方法如公式(8)所示：
Figure BDA0001285694710000091
其中，CSER表示配电系统运行效率协调度，
Figure BDA0001285694710000092
指标分析模块包括指标衍生器子模块、决策周边因素数据库、关联性追溯计算子模块三部分。
其中，指标衍生器子模块分为地区衍生器和时间衍生器两部分，如图4所示。地区衍生器按区级、市级、省级三个维度将指标计算模块中的各指标衍生为附带地区属性的指标；时间衍生器按日度、月度、年度将指标计算模块中各指标衍生为附带时间属性的指标。最终，指标计算模块中每个指标均能衍生为图4中的3*3指标矩阵，并将其输出至关联性追溯计算子模块当中。
其中，决策周边因素数据库向关联性追溯计算子模块输出全体因素数据，典型的因素数据包括社会环境因素、电网运行因素和户终端因素等；
其中，关联性追溯计算子模块接收来自指标衍生器子模块的指标数据与决策周边因素数据库的因素数据，输出高关联数据项集。其具体计算如图5所示，详细描述如下：
步骤一：选取决策周边因素数据Dm；
步骤二：选取配电网同层设备最大可供电能力评价指标Dm和配电网运行效率评价指标In；
步骤三：计算Dm和In的相关系数，计算方法为：
将配电网同层设备最大可供电能力评价指标和配电网运行效率评价指标中的元素对应相减得到一个排行差分集合d，其中di＝Dm-In，1<＝i<＝N。随机变量Dm、In之间的相关系数ρ可以通过计算得到，其计算方式：
Figure BDA0001285694710000093
步骤四：判断相关系数是否大于阈值，如果是，备选指标集记录In与其对应相关系数，否则，In＝In+1，并返回选取成配电网同层设备最大可供电能力评价指标和配电网运行效率评价指标In；
步骤五：判断n是否循环到最大值，如果是，则备选指标集前k项加入高关联数据集，否则，In＝In+1，并返回选取成配电网同层设备最大可供电能力评价指标和配电网运行效率评价指标In；
步骤六：判断m是否循环到最大值，如果是，则输出高关联项集结束，否则，Dm＝Dm+1，并返回到选取决策周边因素数据Dm。

Claims (1)

1.基于同层设备最大可供能力的配电网运行效率评价方法，其特征是：包括数据采集模块、指标计算模块、指标分析模块三部分组成；
所述数据采集模块将原始数据从数据平台中心接入到本模块，通过数据接入分析子模块构建设备-运行信息匹配关系表、数据质量核查表，设置数据模型的数据约束、分区、索引信息；通过数据归档子模块按配电网同层设备最大可供电能力评价指标计算输入需求和配电网运行效率评价指标计算输入需求进行归档，输出与指标计算模块所需的输入数据；
所述指标计算模块包括配电网供电能力评价指标计算模块和配电网运行效率与供电能力评价指标计算模块两个子模块；
所述配电网供电能力评价指标计算模块包括：同层设备最大可供电能力指标计算子模块、同层设备供电能力储备指标计算子模块、同层设备供电能力裕度指标计算子模块；
其中，同层设备最大可供电能力，其计算方法如公式(1)所示：
Figure FDA0002733202320000011
其中，GSCi表示i层设备总体最大可供电能力，i＝1，2，3，4分别对应高压线路、变电站、中压线路和配变，Mi表示类设备的总数量，SCj表示第j个设备的最大可供电能力；
同层设备供电能力储备，其计算方法如公式(2)所示；
Figure FDA0002733202320000012
其中，GSCRi表示第i层设备总体供电能力储备，i＝1，2，3，4分别对应高压线路、变电站、中压线路和配变，Mi表示第i类设备的总数量，SCRj表示第j个设备的供电能力储备；
同层设备供电能力裕度，其计算方法如公式(3)所示：
Figure FDA0002733202320000021
其中，GSMi表示第i层设备总体供电能力裕度，i＝1，2，3，4分别对应高压线路、变电站、中压线路和配变；GSCRi表示第i层设备总体供电能力储备，GSCi表示i层设备总体最大可供电能力；
所述配电网运行效率与供电能力评价指标计算子模块，包括：配电网主设备运行效率指标计算子模块、同层设备运行效率指标计算子模块、配电系统同层设备运行效率均衡度指标计算子模块、配电系统运行效率指标计算模块以及配电系统运行效率协调度指标计算子模块；
其中，配电网主设备运行效率指标计算子模块，其计算方法如公式(4)所示：
Figure FDA0002733202320000022
其中，Sj表示周期内设备运行在第j段的实际供电量，应扣除承担负荷转供任务的时间段内输送的电量，S＝S1+S2+S3为评价周期内设备的实际供电量，SEj表示评价周期内设备在第j段中满足安全运行限值的最大可输送电量，应扣除承担负荷转供任务的时间段内最大可输送电量，SE＝SE1+SE2+SE3表示评价周期内设备满足安全运行限值的最大可输送电量，ρ1表示设备运行在第1段的效率权重系数，即设备第1段持续供电时间占评价周期的比重或设备第1段最大可输送电量占评价周期内最大可输送电量的比重；
同层设备运行效率指标计算子模块，其计算方法如公式(5)所示：
Figure FDA0002733202320000031
SERi表示第i类设备基于经济运行的系统运行效率，Mi表示第i类设备的总数量，θij表示第j个i类设备资产价值占该类设备总资产价值的权重，或者为第j个i类设计输送电量占该类设备总设计输送电量的权重，EERij表示第j个i类设备效率值；
配电系统同层设备运行效率均衡度指标计算子模块，其计算方法如公式(6)所示：
Figure FDA0002733202320000032
其中，BEER表示配电系统同层设备运行效率均衡度，
Figure FDA0002733202320000033
配电系统运行效率指标计算模块，其计算方法如公式(7)所示：
Figure FDA0002733202320000034
其中，SER表示设备基于经济运行的系统运行效率，SERi表示第i类设备基于经济运行的系统运行效率，N表示系统中设备层级个数，为4，即包括高压线路、主变、中压线路、配变；ωi第i类设备资产价值或现值；系统总资产价值的权重，或者为第i类设备设计输送电量占系统设备总设计输送电量的权重；
配电系统运行效率协调度指标计算子模块，其计算方法如公式(8)所示：
Figure FDA0002733202320000041
其中，CSER表示配电系统运行效率协调度，
Figure FDA0002733202320000042
所述指标分析模块包括指标衍生器子模块、决策周边因素数据库、关联性追溯计算子模块三部分；
所述指标衍生器子模块分为地区衍生器和时间衍生器两部分，地区衍生器按区级、市级、省级三个维度将指标计算模块中的各指标衍生为附带地区属性的指标；时间衍生器按日度、月度、年度将指标计算模块中各指标衍生为附带时间属性的指标；最终，指标计算模块中每个指标均能衍生为3*3指标矩阵，并将其输出至关联性追溯计算子模块当中；
所述决策周边因素数据库向关联性追溯计算子模块输出全体因素数据，典型的因素数据包括社会环境因素、电网运行因素和户终端因素；
所述关联性追溯计算子模块接收来自指标衍生器子模块的指标数据与决策周边因素数据库的因素数据，输出高关联数据项集；包括：
步骤一：选取决策周边因素数据Dm；
步骤二：选取配电网同层设备最大可供电能力评价指标Dm和配电网运行效率评价指标In；
步骤三：计算Dm和In的相关系数，计算方法为：
将配电网同层设备最大可供电能力评价指标和配电网运行效率评价指标中的元素对应相减得到一个排行差分集合d，其中di＝Dm-In，1<＝i<＝N；随机变量Dm、In之间的相关系数ρ可以通过计算得到，其计算方式：
Figure FDA0002733202320000051
步骤四：判断相关系数是否大于阈值，如果是，备选指标集记录In与其对应相关系数，否则，In＝In+1，并返回选取成配电网同层设备最大可供电能力评价指标和配电网运行效率评价指标In；
步骤五：判断n是否循环到最大值，如果是，则备选指标集前k项加入高关联数据集，否则，In＝In+1，并返回选取成配电网同层设备最大可供电能力评价指标和配电网运行效率评价指标In；
步骤六：判断m是否循环到最大值，如果是，则输出高关联项集结束，否则，Dm＝Dm+1，并返回到选取决策周边因素数据Dm。
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