CN108038797A - 配电网调度控制水平的二项系数法和多目标规划混合评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能配电网调控水平的二项系数法和多目标规划混合评估方法，包括如下步骤：步骤1，根据配电网的调度控制采用不同角度的评价指标构建智能配电网的调控水平评价的指标体系；步骤2，邀请专家对指标两两比对并进行计算排序；步骤3，若指标出现并列的情况，返回步骤2，直至指标重要程度的计算值各不相同等步骤；该方法一方面针对智能配电网调控水平的评估缺乏充足全面的指标，从安全性、可靠性、经济性、高效性、适应性和清洁性六方面提出智能配电网调控水平评价指标体系；另一方面采用二项系数法和多目标规划混合法，弥补二项系数法的主观随意性和多目标规划法的客观性太强的不足。

Description

配电网调度控制水平的二项系数法和多目标规划混合评估 方法

技术领域

本发明涉及智能配电网评估领域，尤其涉及配电网调度控制水平的二项系数法和多目标规划混合评估方法。

背景技术

智能配电网建设的开展，SCADA系统、馈线自动化、大数据、云计算等技术平台的普及应用，分布式电源、微电网等新形式能源的不断融入，其策略控制和管理难度增加，如何提高智能配电网调度控制的安全性、可靠性、经济性、高效性、适应性和清洁性等均是有待解决的热点问题，构建一个合理和通用的智能配电网调度控制水平的评价指标体系及方法，为上述问题的解决提供有力理论依据，一直是一个难点问题，尤其是评价指标。

近年来，对智能配电网调度及其相近的评价方法有一些科研成果,一些学者提出了基于配电网供电可靠性指标对现代配电网的调度管理进行评价；也有一些学者从配电网运行的供电能量、供电质量和经济性三大方面建立了针对配电网实时运行状态的综合量化评价体系；但从整体而言，目前针对电力公司的智能配电网调度控制的评估研究以地区配电网的可靠性为主，未考虑经济成本和调度控制的高效性等要求，也没兼顾配电网调度控制环境的多样性与社会的环保要求变化。此外，现有的研究也未充分考虑分布式电源的接入，缺少对新能源融入带来的智能配电网调度控制方面的指标。本发明从安全性、可靠性、经济性、高效性、适应性和清洁性等方面提出了智能配电网调度控制水平评价指标体系。

在指标权重的求解方法方面，国际上一些学者提出随机模型、神经元网络和非劣排序遗传算法II相结合的混合智能算法，对火电场多目标电网规划的模型进行优化；国内一些学者提出对所有评价指标按其在评价系统中的影响程度进行对称排序，应用二项系数法进行权值计算，并用逼近理想解的排序方法进行多属性决策研究；也有学者提出了求解多目标规划的交互赋权方法，该方法既融入了评估者的主观意见，又避免了各分目标之间的比较、评分，还兼顾了客观实际的要求。二项系数法的主观赋值法能充分考虑用户对指标的主观看法，但随意性较大；多目标规划的客观赋权法能够从实际数据分析入手，客观从数据中挖掘指标的权重大小分布，但无法体现决策者的意见，同时以上两类方法均是确定数的分析方法，无法对指标两两比较的不确定和指标的计算过程中数据准确度的不确定进行有效处理，本发明提出了二项系数法和多目标规划混合的智能配电网调度控制水平评价指标权重的求解方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了智能配电网调度控制水平的二项系数法与多目标规划混合评估方法，该方法一方面针对智能配电网调度控制水平的评估指标不完善，从安全性、可靠性、经济性、高效性、适应性和清洁性等多方面提出智能配电网调度控制水平评价指标体系；另一方面采用二项系数法和多目标规划混合评估方法，弥补二项系数法的主观随意性和多目标规划的客观性太强的不足，以及输入数据的不确定性，更好的解决了含有不确定性输入数据的智能配电网调度控制水平的评估。

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明采用如下技术方案：

智能配电网调度控制水平的二项系数法与多目标规划混合评估方法,包括如下步骤：

步骤1，建立智能配电网调度控制水平评估指标体系；

步骤2，根据专家评估计算各个指标的重要程度；

步骤3，若多个指标值相等，邀请专家对并列指标重新评估并计算，直至所有指标的重要程度计算值各不相同。

步骤4，对指标按重要程度进行排序；

步骤5，通过二项系数法计算指标的主观权值ω_i，采用如下公式：

其中，i表示指标按对称方式排列后的位置号(起始位置号为1)，ω_i表示位置号为i的指标对应的主观权重，n表示参与位置排列的指标数量；

步骤6，通过相对隶属度公式将评估指标规格化；

步骤7，建立多目标规划模型；

步骤8，通过多目标规划法求解指标的客观权值ω_j，采用如下公式：

其中，q表示待选方案的个数，p表示每个方案需要考虑的指标个数，r_jk表示第j个方案中第 k个指标的相对隶属度值。

步骤9，客观权值归一化，采用如下公式：

步骤10，主客观混合赋权，采用如下公式：

其中，ω_k表示第k个指标的组合权重，它随着其中任一权重的改变而改变，ω_i和ω_j分别对应于该指标二项系数法确定的主观权值和多目标规划确定的客观权值；输出计算结果，完成对配电网调度控制水平的混合评估。

所述步骤2中各个指标的重要程度由L个评估专家共同决定，对于第n个指标，邀请L个专家各自独立地判定其重要性顺序为V_m，然后取L个专家的排序平均值并记作a_n，用来反映该指标的重要程度，计算结果数值越大，则指标重要程度越高。其计算公式如下：

所述步骤4中采用的排序方式为：平均值最小的指标排列在第1位，按照重要程度递增的原则依次向右排列，影响程度最大的指标放在最右边。对a_n进行重列后，对应的24个指标依次用x_n表示，其排列顺序如下所示：

x₁＜x₂＜…＜x₂₃＜x₂₄

遵循对称方式，将最重要的指标放在中间，次重要的指标依次排列在其两侧，即可得到如下排序：

x₁←…x₂₃←x₂₄→x₂₂…→x₂

所述步骤6中的规格化方法如下：

评价值与指标值正相关时，

评价值与指标值负相关时，

指标值取一固定值x_j ^*评价值最高时，

指标值在一定范围内[d_j，d’_j]时评价值最高，

其中，x_jk表示第j个方案中的第k个指标，Δ_j表示max|x_jk-x_j ^*|，1≤k≤q，σ_j表示max{d_j-d_jmin,d_jmax-d_j}。

步骤7中建立多目标规划模型如下所示：

min g(ω)＝[g₁(ω)，g₂(ω)，…，g_q(ω)]^T

步骤8构造了一个拉格朗日函数并对其进行求偏导，其具体公式如下：

有益效果：本发明提出含有多维角度的智能配电网的调度控制水平评估指标体系，将二项系数法和多目标规划有机结合应用到评估过程中，解决了不确定性输入数据条件下配电网的调度控制水平的评估问题。

附图说明

图1是本发明对智能配电网调度控制水平的二项系数法和多目标规划混合评估方法流程图。图2是本发明构建的智能配电网调度控制水平的综合评估指标体系图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步详细地说明：

如图1所示，本发明对智能配电网调度控制水平的二项系数法和多目标规划混合评估方法流程图,包括如下步骤：

101步骤1，建立智能配电网调度控制水平评估指标体系，体系包括6个一级指标与24个二级指标。

102步骤2，邀请L个专家对智能配电网调度控制水平的综合评估指标体系中的指标作出评价，专家对指标进行两两比较，各自独立地判定其重要性顺序为V_m，对于第n个指标，取L个专家的排序平均值为a_n，用于反映它在评估系统中的重要程度，计算数值越大，则指标重要程度越高。其计算公式如下：

103步骤3，当出现a_i＝a_j(i≠j且1≤i,j≤24)时，请L个专家针对平均值相同的指标重新进行排序直至无重复情况。

104步骤4，对指标按重要程度进行排序，平均值最小的指标排列在第1位，按照重要程度递增的原则依次向右排列，影响程度最大的指标排在最右边。对a_n进行重列后，对应的24个指标依次用x_n表示，其排列顺序如下所示：

x₁＜x₂＜…＜x₂₃＜x₂₄

105步骤5，遵循对称方式，将最重要的指标放在中间，次重要的指标依次排列在其两侧，即可得到如下排序：

x₁←…x₂₃←x₂₄→x₂₂…→x₂

利用二项系数加权和法计算各指标权重，计算公式如下：

其中，i表示指标按对称方式排列后的位置号(起始位置号为1)，ω_i表示位置号为i的指标对应的主观权重，n表示参与位置排列的指标数量。

106步骤6，设有q个待选方案，每个方案需考虑p个指标，用x_jk表示第j个方案中的第k 个指标，可得到目标矩阵(x_jk)_p×q。为消除不同量纲的影响，选则相对隶属度公式对x_jk规格化如下：

评价值与指标值正相关时，

评价值与指标值负相关时，

指标值取一固定值评价值最高时，

指标值在一定范围内[d_j，d’_j]时评价值最高，

其中，x_jk表示第j个方案中的第k个指标，Δ_j表示max|x_jk-x_j ^*|，1≤k≤q，σ_j表示max{d_j-d_jmin,d_jmax-d_j’}。于是，可以得到指标的相对隶属度矩阵

R＝(rj_k)_p×q

107步骤7，定义一个相对最优方案为基点方案，即

G₀＝(1，1，…，1，1)^T

设p个指标对应的权重向量为

W＝(ω₁，ω₂，，ω_p-l，ω_p)^T

方案k愈靠近方案G₀，偏离程度越小，则选用该方案可能性越大。采用方案k时可通过公式(8)来度量其与最优方案的偏离程度。

显然，g_k(ω)应越小越好。据此建立多目标规划模型如下所示：

min g(ω)＝＝[g₁(ω)，g₂(ω)，…，g_q(ω)]^T

108步骤8，由于每个方案相互独立，故可以将对目标规划问题分解为多个单目标规划问题，即

构造拉格朗日函数如下：

求其偏导，并令

对其求解可得

109步骤9，将通过多目标规划法得到的客观赋权值进行归一化处理，公式为

110步骤10，为了兼顾二项系数法的主观优势和多目标规划法的客观优点，取二者之所长，通过“乘法”集成法将二项系数法和多目标规划法相结合，得到指标评价综合权重ω_k。

其中，ω_k表示第k个指标的组合权重，随着其中任一权重的改变而改变，ω_i和ω_j分别对应于该指标二项系数法确定的主观权值和多目标规划确定的客观权值。本发明工作步骤结束，输出计算结果，完成对智能配电网调度控制水平的评估。

如图2所示，选取两个典型智能配电网，进行配电网调度控制水平的评估，对指标体系中的每个指标进行主观赋权、客观赋权以及综合赋权，同时结合指标的运行数据对系统的调度控制水平进行评价，赋权及打分情况如下。

表1A、B区配电网调度控制水平评价指标赋权

表2两区配电网调度水平的评价指标权重

计算结果表明综合赋权法不仅可以考虑调度控制的运行数据,也充分考虑专家的经验数据，从而体现了智能配电网实际的调度水平。

Claims (6)

1.配电网调度控制水平的二项系数法和多目标规划混合评估方法,包括如下步骤：

步骤1，建立智能配电网调控水平评估指标体系；

步骤2，根据专家评估计算各个指标的重要程度；

步骤3，若多个指标值相等，邀请专家对并列指标重新评估并计算，直至所有指标的重要程度计算值各不相同；

步骤4，对指标按重要程度进行排序；

步骤5，通过二项系数法计算指标的主观权值ω_i，采用如下公式(2)和公式(3)：

式中，i表示指标按对称方式排列后的位置号，ω_i表示位置号为i的指标对应的主观权重，n表示参与位置排列的指标数量。

步骤6，通过相对隶属度公式将评估指标规格化；

步骤7，建立多目标规划模型；

步骤8，通过多目标规划法求解指标的客观权值ω_j，采用如下公式(13)：

式中，q表示待选方案的个数，p表示每个方案需要考虑的指标个数，r_jk表示第j个方案中第k个指标的相对隶属度值。

步骤9，客观权值归一化，采用如下公式(14)：

式中，q表示待选方案的个数，p表示每个方案需要考虑的指标个数，r_jk表示第j个方案中第k个指标的相对隶属度值。

步骤10，主客观混合赋权，采用如下公式(15)：

其中，ω_k表示第k个指标的组合权重，随着其中任一权重的改变而改变，ω_i和ω_j分别对应于该指标二项系数法确定的主观权值和多目标规划确定的客观权值，输出计算结果，完成对配电网调控水平的混合评估。

2.根据权利要求1所述配电网调度控制水平的二项系数法和多目标规划混合评估方法，其特征在于，所述步骤2中各个指标的重要程度由L个评估专家共同决定，对于第n个指标，L个专家各自独立地判定其重要性顺序为V_m，取L个专家的排序平均值为a_n，以此反映它的重要程度，计算数值越大，则指标的重要程度越高，其计算公式如下：

3.根据权利要求1所述配电网调度控制水平的二项系数法和多目标规划混合评估方法，其特征在于，所述步骤4中采用的排序方式为：平均值最大的指标排列在第24位，按照重要程度递减的原则依次向左排列，影响最小的指标放在最左边；a_n重列后对应的24个指标依次用x_n表示，其排列顺序如下所示：

x₁＜x₂＜…＜x₂₃＜x₂₄

遵循对称方式，将最重要的指标放在中间，次重要的指标依次排列在其两侧，即可得到如下排序：

x₁←…x₂₃←x₂₄→x₂₂…→x₂。

4.根据权利要求1所述配电网调度控制水平的二项系数法和多目标规划混合评估方法，，其特征在于，所述步骤6中的的规格化方法如下：

评价值与指标值正相关时，

评价值与指标值负相关时，

指标值取一固定值x_j ^*评价值最高时，

指标值在一定范围内[d_j，d′_j]时评价值最高，

其中，x_jk表示第j个方案中的第k个指标，Δ_j表示max|x_jk-x_j ^*|，1≤k≤q，σ_j表示max{d_j-d_jmin，d_jmax-d_j’}。

5.根据权利要求1所述配电网调度控制水平的二项系数法和多目标规划混合评估方法，，其特征在于，所述步骤7中建立多目标规划模型如下所示：

min g(ω)＝[g₁(ω)，g₂(ω)，…，g_q(ω)]^T

式中，g_q(ω)表示第q个方案与最优方案的偏离程度函数。

6.根据权利要求1所述配电网调度控制水平的二项系数法和多目标规划混合评估方法，其特征在于，所述步骤8构造了一个拉格朗日函数并对其进行求偏导，其具体公式如下：