CN109447388A - 考虑多时段特性的配电网供电可靠性动态综合评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种考虑多时段特性的配电网供电可靠性动态综合评估方法，该方法设计的兼顾电能质量的配电网供电可靠性评估指标体系定义了新的等效可靠性指标，能够反映电能质量问题对用户供电可靠性体验的影响程度，使配电网供电可靠性的评估结果更接近用户实际，让供用电双方都信服，也能更科学地指导电力企业的可靠性管理和投资工作；采用了序关系法和基于双激励控制线的动态综合评估算法，能够全面体现配电网供电可靠性的当前水平和历史水平，有效降低随机因素对配电网整体可靠性判断的干扰，对电网规划部门的指导意义更为突出；设置了合理的激励惩罚机制，可以有效拉开供电可靠性评估值的差距，帮助更清晰地区分供电可靠性较高和较差的配电网。

Description

考虑多时段特性的配电网供电可靠性动态综合评估方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种考虑多时段特性的配电网供 电可靠性动态综合评估方法。

背景技术

随着电网和电力市场的发展，电力企业和电力用户逐渐将更多的关注点投注 到配电网中，更加重视配电网的供电可靠性和用户用电满意度。这此背景下，研 究科学全面的配电网供电可靠性综合评估方法对电网投资决策和用户选择供电 企业都有着重要参考价值。

电能质量问题对用户侧的真实供电可靠性有着显著的影响，以供电可靠率、 平均停电时间、平均停电次数为基础的传统供电可靠性指标和评估手段无法准确 反映用户对供电可靠性的真实体验，不足以全面地反映用户实际从电网获得供电 可靠性水平。在配电网用户侧供电可靠性的评估中，需要将电能质量问题纳入可 靠性的考察范围。

现行的供电可靠性评估中通常直接使用供电可靠率、平均停电时间和平均停 电次数这些指标的简单排序来衡量配电网的供电可靠性水平，由于这三个指标具 有较强的相关性，单个指标的排序结果与综合评估结果往往是相近的。但这种方 法不并不适用于考虑了电能质量指标后的可靠性评估，采用属性不同且相关性较 低的多个指标对配电网的供电可靠性进行评价时需要引入科学的综合评估算法 来进行信息集结。

另外，供电可靠性统计指标值和电能质量指标都存在一定的随机性和波动性， 采用最近某一时段的供电可靠性指标值来衡量配电网供电可靠性水平的做法显 然是不够全面科学的，这种静态的可靠性评估结果不便于电网规划部门和电力用 户准确认知配电网的整体可靠性水平。因此，有必要引入考虑指标多时段变化趋 势的供电可靠性动态评估方法，在一定程度上消除随机因素对配电网可靠性评价 结果的影响，获得更稳定更具参考价值的评估结果。

发明内容

本发明提供一种考虑多时段特性的配电网供电可靠性动态综合评估方法，该 方法为供电企业规划部门和电力用户提供更具指导价值的评估结果。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种考虑多时段特性的配电网供电可靠性动态综合评估方法，包括以下步骤：

S1：设计反映电能质量对可靠性影响程度的等效可靠性指标，建立兼顾电能 质量的配电网供电可靠性评估指标体系；

S2：根据评估需求划分状态评估的时间间隔，读入每个时段的供电可靠性 指标数据；

S3：采用基于序关系法的供电可靠性状态评估方法，计算出配电网每个时 段的供电可靠性状态评价值；

S4：以连续多个时段的状态评估结果为数据基础，采用基于双激励控制线的 综合评估算法计算出配电网供电可靠性的结果。

进一步地，所述步骤S1提及的等效可靠性指标具体包括等效停电次数和隐 性缺供电量。

进一步地，所述步骤S1提及的兼顾电能质量的配电网供电可靠性评估指标 体系，具体分为传统供电可靠性指标和等效可靠性指标两类，包括以下6个指标： 供电可靠率、平均停电时间、平均停电次数、平均缺供电量、等效停电次数和隐 性缺供电量。

进一步地，所述步骤S2提及的时间间隔，具体是指：配电网状态评估时间 间隔的划分以年或月为单位，具体可根据动态评估的总考察时间进行选择。

进一步地，所述步骤S3提及的基于序关系法的供电可靠性状态评估方法， 具体包含以下内容：

S301，假设在第t时段，配电网i的第j个指标的指标值为x_itj，采用极值法 对原始指标数据进行归一化处理，归一化后的指标值记为x′_itj；

S302：根据实际应用需求和专家意见，按指标的重要性程度确定6个评估 指标的序关系，指标的序关系排序结果记为：X₁′＞X₂′＞…＞X₆′，与此对应的各 指标权重分别记为：ω₁、ω₂、ω₃、ω₄、ω₅、ω₆；

S303：选择相邻评估指标间X_j-1′与X_j′的重要程度之比r_j，计算各指标的权 重ω_j，r_j与相邻指标权重的关系如下：

ω_j-1/ω_j＝r_j(j＝6,5,…,2)；

指标的权重ω_j的计算公式为：

ω_j-1＝r_jω_j(j＝6,5,…,2)；

S304：计算每个时段每个配电网的供电可靠性状态评估值，第t时段，第i 个配电网的供电可靠性状态评估值y_it的计算公式为：

进一步地，所述步骤S4提及的采用基于双激励控制线的综合评估算法的可 靠性动态评估方法，具体包含以下内容：

S401：假设对配电网进行了N个时段的供电可靠性状态评估，则以时间轴 t(t＝1,2,...,N)为横轴，状态评估值y为纵轴，选择正负激励线的起始点和 斜率偏度v⁺，v^－，其中v⁺，v^－∈(0,1]，其中为正负激励控制线的初始点的 纵坐标值，根据实际需求选定，但必须满足y_i1是配 电网i在第1个时段的评估值；

S402：确定正负激励控制线方程和 分别为正、负激励线方程的起始点坐标，k⁺、k^-分别为正、负 激励线方程的斜率，其计算公式如下：

式中r_a ^max，r_a ^min，r_a分别表示全态最大增长率、全态最小增长率、全态平均 增长率，其计算公式为：

S403：以t为横纵，状态评估值y_it为纵轴，将同一配电网连续N个时段的 静态评估值连成折线，与正负激励控制线画在同一坐标轴上；

S404：计算各配电网在各时段内与横轴围成的总面积s_it以及正、负激励面 积其中正激励面积是指在[t,t+1]区间内，配电网i的状态评估值折线 位于正激励控制线上方的部分与横轴所围成的面积，是指在[t,t+1]区间内，配 电网i的状态评估值折线位于负激励控制线下方的部分与横轴所围成的面积，处 于正、负激励控制线之间的部分折线，其正负激励面积为0；

S405：依据激励守恒和适度激励准则，确定正负激励系数μ⁺，μ^-，其中μ⁺， μ^->0，计算带激励惩罚机制后的配电网供电可靠性动态评估值s_i，评估值越大 说明该配电网整体供电可靠性越高，计算公式为：

所述步骤S405提及的激励守恒原则，具体是指：对于全体m个评估对象而 言，正负激励的总量是相等的，即：

所述步骤S405提及的适度激励原则，具体是指：正负激励系数的和为1， 即：μ⁺+μ^-＝1。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

(1)本发明设计的兼顾电能质量的配电网供电可靠性评估指标体系定义了 新的等效可靠性指标，能够反映电能质量问题对用户供电可靠性体验的影响程度， 使配电网供电可靠性的评估结果更接近用户实际，让供用电双方都信服，也能更 科学地指导电力企业的可靠性管理和投资工作；

(2)本发明设计的配电网供电可靠性动态评估方法，采用了序关系法和基 于双激励控制线的动态综合评估算法，能够全面体现配电网供电可靠性的当前水 平和历史水平，有效降低随机因素对配电网整体可靠性判断的干扰，对电网规划 部门的指导意义更为突出；

(3)本发明设计的配电网供电可靠性动态评估方法，设置了合理的激励惩 罚机制，可以有效拉开供电可靠性评估值的差距，帮助更清晰地区分供电可靠性 较高和较差的配电网。

附图说明

图1为本发明所述的一种考虑多时段特性的配电网供电可靠性动态综合评 估方法流程图；

图2为本发明所述的兼顾电能质量的配电网供电可靠性评估指标体系；

图3为本发明中配电网多时段可靠性信息集结图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实 际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理 解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

如图1所示，所述的考虑多时段特性的配电网供电可靠性动态综合评估方法， 包括如下步骤：1)设计反映电能质量对可靠性影响程度的等效可靠性指标，建 立兼顾电能质量的配电网供电可靠性评估指标体系；2)根据评估需求划分状态 评估的时间间隔，读入每个时段的供电可靠性指标数据；3)采用基于序关系法 的供电可靠性状态评估方法，计算出配电网每个时段的供电可靠性状态评价值； 4)以连续多个时段的状态评估结果为数据基础，采用基于双激励控制线的综合 评估算法计算出配电网供电可靠性的结果。

如图2所示，所述的兼顾电能质量的配电网供电可靠性评估指标体系包括传 统供电可靠性指标和等效可靠性指标两大类，其中，传统供电可靠性指标包括供 电可靠率、平均停电时间、平均停电次数、平均缺供电量等四个二级指标，等效 可靠性指标包括等效停电次数、隐性缺供电量两个二级指标。

下面结合具体应用实例阐述本发明提供的考虑多时段特性的配电网供电可 靠性动态综合评估方法。

在本实施例中以5个配电网2013年至2017年连续5年的供电可靠性数据为 例，进行发明方法的实施分析。

本算例将5个配电网依次编号为D1至D5，选择状态评估时间间隔为1年， 收集被评估配电网近5年的供电可靠率、平均停电时间、平均停电次数、平均缺 供电量、等效停电次数和隐性缺供电量指标值，对配电网近5年的整体动态供电 可靠性进行评估分析。

根据实际应用需求和专家意见，按指标的重要性程度确定6个评估指标的序 关系，指标的序关系排序结果记为：供电可靠率>平均停电次数＝等效停电次数> 平均停电时间>平均缺供电量＝隐性缺供电量,选择相邻评估指标间X_j-1′与X_j′ 的重要程度之比r_j依次为：1.6、1.0、1.2、1.4、1.0，计算得出各指标的权重如 表1所示：

表1指标赋权结果

表2待评估配电网2017年的原始指标数据示例

根据极值法进行数据处理，极值法的公式为：若指标为指标值越大越好的极 大型指标，则处理公式为：若指标为指标值越小越好的极 小型指标，则处理公式为：

对数据进行归一化处理，根据公式计算每个时段每个配电网 的供电可靠性状态评估值y_it，计算结果如表3所示：

表3配电网连续5年的供电可靠性状态评估值

配电网编号	2013年	2014年	2015年	2016年	2017年
						D1	0.971	0.965	0.994	0.982	0.965
D2	0.831	0.962	0.887	0.834	0.746
						D3	0.496	0.524	0.549	0.548	0.568
D4	0.473	0.222	0.261	0.359	0.384
						D5	0.044	0.439	0.258	0.202	0.088

以连续5年的状态评估结果为数据基础，采用基于双激励控制线的综合评估 算法计算出配电网供电可靠性的结果。

选择正、负激励线斜率偏移度分别为：v⁺＝0.7，v^－＝0.3，计算出正、负激励 线的斜率分别为k⁺＝0.138，k^-＝－0.0146，正、负激励线起始点的纵坐标值分别 选为0.7和0.3，则正负激励控制线方程分别为：

y⁺＝0.0138(t-1)+0.7

y^-＝-0.0146(t-1)+0.3

各配电网的供电可靠性状态评估值折线和正负激励控制线如图3的配电网 多时段可靠性信息集结图所示。

计算各配电网在各时段内与横轴围成的总面积s_it以及正、负激励面积计算结果如表4所示。

依据激励守恒和适度激励准则，确定得正负激励系数分别为μ⁺＝0.0864， μ^-＝0.9136。最终计算得出各配电网带激励惩罚机制后的可靠性动态评估值分别 为：0.386、0.354、0.196、0.088、0.046。

由算例计算结果可知，所有被评价配电网中，配电网D1近5年的整体供电 可靠性最高，配电网D5近5年的供电可靠性最差。配电网D1、D2的近五年的 可靠性状态评估值处于正激励线上方，说明其可靠性一直处于较高水平；配电网 D3的供电可靠性一直处于平均水平，折线处于正负激励线之间，所以正负激励 面积均为0；配电网D5的供电可靠性较差，大部分处于负激励线下方，负激励 面积较大，因此最终的动态评价值最小。

本算例进一步表明，本发明所设计的一种考虑多时段特性的配电网供电可靠 性动态综合评估方法，能够考虑电能质量问题的影响，并有效集结配电网多时段 的可靠性状态，全面反映配电网当前和历史供电可靠性水平以及发展趋势，降低 随机因素对配电网整体可靠性判断的干扰；另外，带有激励惩罚机制的动态评估 算法能够拉开最优和最差对象的区分度，便于指导电网的可靠性规划。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非 是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明 的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施 方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进 等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种考虑多时段特性的配电网供电可靠性动态综合评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设计反映电能质量对可靠性影响程度的等效可靠性指标，建立兼顾电能质量的配电网供电可靠性评估指标体系；

S2：根据评估需求划分状态评估的时间间隔，读入每个时段的供电可靠性指标数据；

S3：采用基于序关系法的供电可靠性状态评估方法，计算出配电网每个时段的供电可靠性状态评价值；

S4：以连续多个时段的状态评估结果为数据基础，采用基于双激励控制线的综合评估算法计算出配电网供电可靠性的结果。

2.根据权利要求1所述的考虑多时段特性的配电网供电可靠性动态综合评估方法，其特征在于，所述步骤S1提及的等效可靠性指标具体包括等效停电次数和隐性缺供电量。

3.根据权利要求2所述的考虑多时段特性的配电网供电可靠性动态综合评估方法，其特征在于，所述步骤S1提及的兼顾电能质量的配电网供电可靠性评估指标体系，具体分为传统供电可靠性指标和等效可靠性指标两类，包括以下6个指标：供电可靠率、平均停电时间、平均停电次数、平均缺供电量、等效停电次数和隐性缺供电量。

4.根据权利要求3所述的考虑多时段特性的配电网供电可靠性动态综合评估方法，其特征在于，所述步骤S2提及的时间间隔，具体是指：配电网状态评估时间间隔的划分以年或月为单位，具体可根据动态评估的总考察时间进行选择。

5.根据权利要求4所述的考虑多时段特性的配电网供电可靠性动态综合评估方法，其特征在于，所述步骤S3提及的基于序关系法的供电可靠性状态评估方法，具体包含以下内容：

S301，假设在第t时段，配电网i的第j个指标的指标值为x_itj，采用极值法对原始指标数据进行归一化处理，归一化后的指标值记为x′_itj；

S302：根据实际应用需求和专家意见，按指标的重要性程度确定6个评估指标的序关系，指标的序关系排序结果记为：X₁′＞X₂′＞…＞X₆′，与此对应的各指标权重分别记为：ω₁、ω₂、ω₃、ω₄、ω₅、ω₆；

S303：选择相邻评估指标间X_j-1′与X_j′的重要程度之比r_j，计算各指标的权重ω_j，r_j与相邻指标权重的关系如下：

ω_j-1/ω_j＝r_j(j＝6,5,…,2)；

指标的权重ω_j的计算公式为：

ω_j-1＝r_jω_j(j＝6,5,…,2)；

S304：计算每个时段每个配电网的供电可靠性状态评估值，第t时段，第i个配电网的供电可靠性状态评估值y_it的计算公式为：

6.根据权利要求5所述的考虑多时段特性的配电网供电可靠性动态综合评估方法，其特征在于，所述步骤S4提及的采用基于双激励控制线的综合评估算法的可靠性动态评估方法，具体包含以下内容：

S401：假设对配电网进行了N个时段的供电可靠性状态评估，则以时间轴t(t＝1,2,...,N)为横轴，状态评估值y为纵轴，选择正负激励线的起始点和斜率偏度v⁺，v^－，其中v⁺，v^－∈(0,1]，其中为正负激励控制线的初始点的纵坐标值，根据实际需求选定，但必须满足y_i1是配电网i在第1个时段的评估值；

S402：确定正负激励控制线方程和 分别为正、负激励线方程的起始点坐标，k⁺、k^-分别为正、负激励线方程的斜率，其计算公式如下：

式中r_a ^max，r_a ^min，r_a分别表示全态最大增长率、全态最小增长率、全态平均增长率，其计算公式为：

S403：以t为横纵，状态评估值y_it为纵轴，将同一配电网连续N个时段的静态评估值连成折线，与正负激励控制线画在同一坐标轴上；

S404：计算各配电网在各时段内与横轴围成的总面积s_it以及正、负激励面积其中正激励面积是指在[t,t+1]区间内，配电网i的状态评估值折线位于正激励控制线上方的部分与横轴所围成的面积，是指在[t,t+1]区间内，配电网i的状态评估值折线位于负激励控制线下方的部分与横轴所围成的面积，处于正、负激励控制线之间的部分折线，其正负激励面积为0；

S405：依据激励守恒和适度激励准则，确定正负激励系数μ⁺，μ^-，其中μ⁺，μ^->0，计算带激励惩罚机制后的配电网供电可靠性动态评估值s_i，评估值越大说明该配电网整体供电可靠性越高，计算公式为：

所述步骤S405提及的激励守恒原则，具体是指：对于全体m个评估对象而言，正负激励的总量是相等的，即：

所述步骤S405提及的适度激励原则，具体是指：正负激励系数的和为1，即：μ⁺+μ^-＝1。