CN107274093B - 一种电网运行安全的风险评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电网运行安全的风险评估方法，包括以下步骤：确定评估指标集和评语集；建立评估指标集中二级指标的模糊关系矩阵；分别确定一级指标和二级指标的权重，分别得到一级指标和二级指标的权重向量；计算二级指标的权重向量与二级指标模糊关系矩阵的乘积，得到一级指标的综合评估模糊向量；以及计算一级指标的综合评估模糊向量与一级指标的权重向量的乘积，得出电网运行风险综合评估向量，将电网运行风险综合评估向量中最大值对应的评语的等级认定为最终评估结果。本方法能够提高安全风险评估的准确性和客观性，从而保障电网的安全稳定运行。

Description

一种电网运行安全的风险评估方法

技术领域

本发明涉及电网的风险评估技术领域，尤其涉及一种电网运行安全的风险评估方法。

背景技术

近年来，随着社会生产的发展，全社会用电需求处于平稳增长态势。电网肩负着为全社会提供和输送电能的重任，随着联网的发展和供电区域的扩大，电网的安全稳定运行也受到了较大的挑战。此外，随着电力体制改革的推进，售电侧的放开为用户使用电能提供了更多的选择，也使得电力用户对电能质量及供电可靠性提出了更高的要求。

然而，电网的运行安全由于受到自然条件、电网运行维护水平、人为操作失误等多方面的影响，具有诸多风险。电网事故的发生会造成人员伤亡、经济损失等多种后果。因此，对电网运行安全风险开展实时评估，有利于电网运行人员及时发现风险，采取有效措施降低或转移风险，避免不必要的损失。由此可见，针对电网安全风险的评估研究具有重要的作用和意义。

电网的安全稳定运行涉及电网的各个部门，包括规划部门、设备运行维护部门和调度部门等。电网运行安全风险也大多来自这些部门。电网的规划部门则主要负责电网构建的发展规划以及整体布局，对电网的结构进行优化，其涉及到电网的结构风险；电网调度机构的主要职能就是确保电网在安全稳定状态下持续运行，将优质并且可靠的电力输送给各个用户，其涉及到电网的安全裕度风险；电网设备运行维护部门则主要是对电网的一系列设备进行日常的运行维护，以保证电网设备在正常状态下安全运行，其涉及电网的设备故障风险。

电网安全运行风险评估是通过分析所有影响电网安全运行的风险，通过风险的测算和对比分析选择重要的风险指标建立电网安全运行风险评估体系，通过综合评估各风险指标的得分，从而确定电网安全运行的总体风险。一方面用来对电网的运行安全状态进行整体把握，另一方面可以针对风险较大的设备或参数进行针对性改进和处置。从而保障电网的安全稳定运行，减少或避免电网安全事故的发生。

目前，已有的研究主要从电网的单一方面，如设备运行安全、调度安全等单一方面进行风险因素的识别和研究，针对电网工程从规划到运行的全面风险评估研究较少。在风险评估方法上，主要采用专家打分法、模糊综合评价法和层次分析法是已有的评估方法，单一的方法存在主观性强的缺点。因此，目前的现有技术无论从研究对象角度还是研究方法角度来看，均存在的一定的不足，从而影响电网运行安全风险的评估水平。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种电网运行安全的风险评估方法，用以解决现有评估方法客观性和准确性不佳，导致评估水平不高的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

提供一种电网运行安全的风险评估方法，包括以下步骤：

步骤S1.确定评估指标集和评语集，所述评估指标集为两级指标体系；

步骤S2.建立评估指标集中二级指标的模糊关系矩阵；

步骤S3.分别确定一级指标和二级指标的权重，分别得到一级指标和二级指标的权重向量；

步骤S4.计算二级指标的权重向量与二级指标模糊关系矩阵的乘积，得到一级指标的综合评估模糊向量；以及计算一级指标的综合评估模糊向量与一级指标的权重向量的乘积，得出电网运行风险综合评估向量，将电网运行风险综合评估向量中最大值对应的评语的等级认定为最终评估结果。

其中，所述两级指标体系包括：

设备运行风险指标、变电站运行安全风险指标和电网运行状态安全风险指标这3个一级指标；

设备运行风险指标包括一次设备风险指标、二次设备风险指标这两个二级指标；

变电站运行安全风险指标包括变电站运行严重性指标、变电站运行损失指标这两个二级指标；

电网运行状态安全风险指标包括电网运行严重度指标、电网运行损失指标和电网运行概率指标这3个二级指标。

进一步的，步骤S2中建立二级指标的模糊关系矩阵的方法包括：从评估指标集的每个指标上分析评估对象对评语集的隶属度，由此得到二级指标的模糊关系矩阵。

所述模糊关系矩阵的计算公式为：

其中，m代表评语集中等级个数，p为一级指标对应的二级指标的个数，r_ij表示评价对象从评估指标上看对评语集等级的隶属度。

进一步的，步骤S3中采用层次分析法来确定一级指标和二级指标的权重。

所述采用层次分析法进一步包括判断矩阵的构造和权重向量的计算的步骤。

进一步的，根据重要性标度理论，构造所述判断矩阵。

本发明有益效果如下：

本方法在全面分析电网运行安全风险的影响因素基础上，设立两级指标体系，建立设备运行风险指标、变电站运行安全风险指标和电网运行状态安全风险指标三个一级指标，并为各一级指标建立各自的二级指标；采用层次分析法-模糊综合评价模型对上述指标体系与电网运行安全风险之间的关系进行仿真。通过建立了从电网规划到调度运维的全面电网运行安全风险评估体系，并综合运用了层次分析法和模糊综合评估方法来进行风险评估，可以最大限度地实现定性和定量评估的相互统一；以及通过计算得到电网运行安全风险的模糊综合评估向量，通过比较向量中各元素的大小，得到电网安全运行风险的综合评估等级。通过本方法公开的技术方案可以在最大可能上满足对电网运行安全风险评估的要求，提高安全风险评估的准确性和客观性，从而保障电网的安全稳定运行，减少或避免电网安全事故的发生。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为风险评估方法的流程图；

图2为电网运行安全风险评估指标集的指标体系。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本发明的一个具体实施例，公开了一种电网运行安全的风险评估方法，如图1，具体包括以下步骤：

步骤S1.确定评估指标集U＝{U₁,U₂,…,U_m}和评语集V＝{V₁,V₂,…,V_n}，其中m表示评估指标集中评估指标的个数，n表示评语集中评语的个数。所述评估指标集为两级指标体系。

根据事先确定的电网安全运行风险指标建立评估指标集(如图2)，具体包括设备运行风险指标、变电站运行安全风险指标和电网运行状态安全风险指标这3个一级指标。

其中，设备运行风险指标包括一次设备风险指标和二次设备风险指标这两个二级指标。

变电站运行安全风险指标包括变电站运行严重性指标和变电站运行损失指标这两个二级指标。

电网运行状态安全风险指标包括电网运行严重度指标、电网运行损失指标和电网运行概率指标这3个二级指标。

以及，针对评语集，按照风险发生的概率和严重程度，将评语集中的风险评估评语分为五个等级，即高、较高、中等、较低、低。

步骤S2.建立二级指标的模糊关系矩阵。

具体方法为：对风险评估指标集U进行量化计算分析，即从每个指标上分析评估对象对评语集合V的隶属度，由此得到二级指标的模糊关系矩阵。

进一步的，建立模糊关系矩阵的具体方法如下：

其中，此处m为5，代表评语集中等级个数；p为一级指标对应的二级指标的个数；r_ij表示的就是评价对象从因素U_i上看对V_j等级评语的隶属度。某个因素U_i在评价对象中的表现是通过模糊向量(R|u_i)＝(r_i1,r_i2,……,r_im)来体现的。

步骤S3.分别确定一级指标和二级指标的权重，分别得到一级指标和二级指标的权重向量。

本实施例中，采用层次分析法确定一级指标和二级指标的权重，具体包括判断矩阵的构造和权重向量的计算两个步骤。

由于二级指标对一级指标的贡献权重不同，因此，在计算一级指标的模糊关系矩阵时，需要首先确定各二级指标的权重。具体的，采用层次分析法来确定各项指标的权重，进一步包括判断矩阵的构造和权重向量的计算，最终得到各二级指标对一级指标的权重。

具体方法如下：

首先，根据重要性标度理论，构造两两比较判断矩阵A：

A＝(a_ij)_n×n(i,j＝1,2,…,n)

式中，a_ii＝1，

n为待确定权重指标个数，a_ij的选取方法如下：i因素与j因素相比分别为同等重要、略重要、较重要、非常重要、绝对重要时，取值分别为1、3、5、7、9；处于上述相比程度的中间值时，则分别取2、4、6、8；在重要性相反时则取上述取值的倒数。

其次，将判断矩阵A归一化处理，计算公式为：

二级指标对一级指标的权重的计算公式为：

其中，n为待确定权重指标个数。

各二级指标的权重组成二级指标的权重向量W。

一级指标对最终结果的权重同样采用层次分析法来确定。进一步包括判断矩阵的构造和权重向量的计算，最终得到各一级指标对最终结果的权重。

具体包括：

根据重要性标度理论，构造两两比较判断矩阵A：

A＝(a_ij)_n×n(i,j＝1,2,…,n)

式中，a_ii＝1，

n为待确定权重指标个数，a_ij的选取方法如下：i因素与j因素相比分别为同等重要、略重要、较重要、非常重要、绝对重要时，取值分别为1、3、5、7、9；处于上述相比程度的中间值时，则分别取2、4、6、8；在重要性相反时则取上述取值的倒数。

其次，将判断矩阵A归一化处理：

一级指标对最终结果的权重的计算公式为：

其中，

n为待确定权重指标个数。

各一级指标的权重组成一级指标的权重向量Q。

步骤S4.将二级指标的权重向量与二级指标模糊关系矩阵相乘，得到一级指标的综合评估模糊向量；将一级指标的综合评估模糊向量与一级指标的权重向量相乘，得出电网运行风险综合评估向量，将电网运行风险综合评估向量中元素最大值对应的评语的对应等级即为最终的风险评估值。

根据计算得到的二级指标模糊关系矩阵和二级指标对一级指标的权重向量，通过计算两者的乘积得到一级指标的综合评估模糊向量。

具体的，计算权重向量与模糊关系矩阵的乘积方法如下：

将二级指标的权重向量W与评价对象的模糊关系矩阵R进行合成，由此可以得到评估对象的综合评价向量B。即：

上述向量中的b₁表示了评估指标在整体上对评语集的隶属程度。

在得到一级指标的综合评估模糊向量之后，将一级指标的综合评估模糊向量与一级指标的权重向量Q相乘，得出电网运行风险综合评估向量；将电网运行风险综合评估向量中元素的最大值对应的评语即为最终的风险评估值。

综上所述，本发明实施例提供了一种电网运行安全的风险评估方法，本方法建立在对电网运行安全风险全面分析的基础上，通过风险评估指标集可以科学评估电网运行安全风险等级；评估方法采用基于层次分析法-模糊综合评估的综合评估模型，有效地将风险定性评估和定量评估结合起来，很好地表达了风险本身的模糊属性。此外，本方法计算思路简单，计算过程可以通过软件实现，操作方便，可以在最大可能上满足对电网运行安全风险评估的要求，以便为决策者和管理者提供参考支持。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电网运行安全的风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1.确定评估指标集和评语集，所述评估指标集为两级指标体系；所述两级指标体系包括：设备运行风险指标、变电站运行安全风险指标和电网运行状态安全风险指标这3个一级指标；其中，设备运行风险指标包括一次设备风险指标、二次设备风险指标这两个二级指标；变电站运行安全风险指标包括变电站运行严重性指标、变电站运行损失指标这两个二级指标；电网运行状态安全风险指标包括电网运行严重度指标、电网运行损失指标和电网运行概率指标这3个二级指标；

步骤S2.建立评估指标集中二级指标的模糊关系矩阵；

步骤S3.分别确定一级指标和二级指标的权重，分别得到一级指标和二级指标的权重向量；

步骤S4.计算二级指标的权重向量与二级指标模糊关系矩阵的乘积，得到一级指标的综合评估模糊向量；以及计算一级指标的综合评估模糊向量与一级指标的权重向量的乘积，得出电网运行风险综合评估向量，将电网运行风险综合评估向量中最大值对应的评语的等级认定为最终评估结果；

步骤S3进一步通过如下步骤确定二级指标的权重向量：

根据重要性标度理论，构造判断矩阵A

A＝(a_ij)_n×n(i,j＝1,2,…,n)

式中，a_ii＝1，

n为待确定权重指标个数，a_ij的选取方法如下：i因素与j因素相比分别为同等重要、略重要、较重要、非常重要、绝对重要时，取值分别为1、3、5、7、9；处于上述相比程度的中间值时，则分别取2、4、6、8；在重要性相反时，则取上述取值的倒数；

将上述判断矩阵A通过下面公式进行归一化处理

根据上述归一化结果，通过下面公式得出二级指标对一级指标的权重w_i

其中

式中，n为待确定权重指标个数；

根据各二级指标的权重w_i，构建二级指标的权重向量W；

步骤S3进一步通过如下步骤确定一级指标的权重向量：

根据重要性标度理论，构造两两比较判断矩阵A

A＝(a_ij)_n×n(i,j＝1,2,…,n)

式中，a_ii＝1，

n为待确定权重指标个数，a_ij的选取方法如下：i因素与j因素相比分别为同等重要、略重要、较重要、非常重要、绝对重要时，取值分别为1、3、5、7、9；处于上述相比程度的中间值时，则分别取2、4、6、8；在重要性相反时则取上述取值的倒数；

将上述判断矩阵A归一化处理

根据上述归一化结果，通过下面公式得出一级指标对最终结果的权重：

其中

式中，n为待确定权重指标个数；

根据各一级指标的权重w_i，构建一级指标的权重向量Q。

2.根据权利要求1所述的电网运行安全的风险评估方法，其特征在于，步骤S2中建立二级指标的模糊关系矩阵的方法包括：从评估指标集的每个指标上分析评估对象对评语集的隶属度，由此得到二级指标的模糊关系矩阵。

3.根据权利要求2所述的电网运行安全的风险评估方法，其特征在于，计算模糊关系矩阵的公式为：

其中，m代表评语集中等级个数，p为一级指标对应的二级指标的个数，r_ij表示评价对象从评估指标上看对评语集等级的隶属度。

Images