CN110705908A - 一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法，以配电网性质中的安全性、可靠性、经济性、适应性以及优质性作为评价标准，确定各个配电网性质所对应的评价指标，以此作为评价的基础，形成全面的评电网评价体系，适用于目前较为薄弱的县域配电网的评价中，避免了现有县域配电网仅对个别方面进行评价的缺点，采用基于主观经验的专家评分法对综合指标进行主观权重赋值，再将主观权重赋值嵌入到基于客观知识的主成分分析法的分析过程中，可以客观公正的横向比较县域配电网发展水平，正确获取当前县域配电网的现状，并了解到配电网各个方面中的薄弱环节，从而可以及时的对薄弱的环节进行处理，保证配电网的稳定运行。

Description

一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别涉及一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法。

背景技术

县域配电网一直在我国的电网建设当中未得到足够重视，存在着整体区域发展不平衡、改建扩容不足以及电网规划滞后等严重问题，在县域对用户的供电服务调查中，满意度也不高，面对今年来农村用电负荷的不断增长，如何更好地推进县域配电网的规划和建设，也非常重要的问题，要做好合理有效地规划，首先要正确的评价县域配电网的现状，知道配电网的各个方面中的薄弱环节。

我国在电网规划、试点、技术研发等领域与其他国家差别不大，但是对于电网综合评价方面开展的工作相对薄弱，目前配电网规划评价研究方面存在如下不足：国内对配电网规划的研究主要侧重在某一方面，还没有形成较为完整的研究体系，特别是在县域配电网的综合评价方面有所缺失。

发明内容

鉴以此，本发明提出一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法，采用专家评分法和主成分分析法相结合的组合赋权法，区别于传统的浅耦合组合赋权法，适用于县域配电网综合评价方案，可以客观公正地横向比较县域配电网发展水平。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法，包括以下步骤：

步骤S1、确定配电网性质以及配电网性质所对应的评价指标；

步骤S2、对评价指标进行正向化以及标准化处理；

步骤S3、采用专家评分法确定评价指标的主观权重；

步骤S4、采用主成分分析法获得主成分综合评价结果。

优选的，所述步骤S1配电网性质包括安全性、可靠性、经济性、适应性以及优质性，所述评价指标包括综合指标以及综合指标对应的观测指标。

优选的，所述安全性对应的综合指标包括N-1通过率、N-1-1通过率、35kV及以上变电站双电源供电率以及安全事故事件风险数量。

优选的，所述N-1通过率对应的观测指标包括主变N-1通过率和高压线路N-1通过率；所述N-1-1通过率对应的观测指标包括主变N-1-1通过率、高压线路N-1-1通过率、中压配电网N-1-1通过率；所述35kV及以上变电站双电源供电率对应的观测指标包括35kV及以上变电站双电源供电率；所述安全事故事件风险数量对应的观测指标包括安全事故事件风险数量。

优选的，所述步骤S2对评价指标进行正向化处理的具体步骤为，对N-1通过率、N-1-1通过率、35kV及以上变电站双电源供电率以及安全事故事件风险数量对应的观测指标进行正向化处理，构造指标矩阵：

X＝(x_ij)m*n；

其中n为评价指标的数量，m为评价对象的数量，x为指标函数X的列向量。

优选的，所述步骤S2对评价指标进行标准化处理的具体步骤为，对各观测指标进行标准化处理并得到标准化矩阵，标准化的公式为：

其中μ为x的均值，σ为x的方差，x为指标函数X的列向量。

优选的，所述步骤S3的具体步骤为：

步骤S31、由若干位专家对综合指标以及观测指标进行权重等级的评分；

步骤S32、确定每个观测指标相对配电网性质的权重系数其中，a_i为综合指标权重等级，b_i为观测指标权重等级，i＝1，2···k，k为配电网性质对应的综合指标个数；j＝1，2···g，g为综合指标对应的观测指标个数；

步骤S33、将权重系数d_ij与步骤S2获得的标准化矩阵的列向量相乘，得到主成分分析法的输入矩阵。

优选的，所述步骤S31的具体步骤为：由若干位专家分别对综合指标以及综合指标对应的观测指标进行权重等级的划分，对每一项综合指标或观测指标进行求平均值后四舍五入取整获得最终的权重等级。

优选的，所述步骤S4的具体步骤为：

步骤S41、根据主成分分析法的输入矩阵获取相关系数矩阵Q，

相关系数矩阵Q的向量其中cov(x_i,x_j)为向量x_i和x_j的协方差，Var(x_i)和Var(x_j)分别为向量x_i和x_j的样本方差，i＝1，2···n，j＝1，2···n，n为评价指标的个数；

步骤S42、计算相关矩阵Q的特征值λ，并对特征值按照大小排列，λ₁≥λ₂≥···λ_n，特征值相应的特征向量为u₁,u₂,···u_n；

步骤S43、计算各主成分的方差贡献率以及累计方差贡献率：方差贡献率

累计方差贡献率

步骤S44、确定主成分的个数，根据保留数据信息量的一般性准则，当ρ≥h％时，保留前s个主成分，其中h％代表降维后的主成分包含原来数据的信息量的占比；

步骤S45、根据最终评价值得到评价结果，其中最终评价值z的表达式为：z＝ω₁*y₁+ω₂*y₂+···+ω_s*y_s，y_s为第s个主成分。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法，确定配电网性质以及配电网性质对应的评价指标，以配电网的多种性质及其对应的评价指标作为评价的基础，从而可以形成全面的配电网评价体系，使得最终的评价结果可以较为准确的展示出配电网的当前运行状态，同时通过采用专家评分法以及主成分分析法相结合的新的组合赋权法，区别于传统的浅耦合组合赋权法，首先对综合指标进行主观权重赋值，然后将主观权重赋值嵌入到主成分分析法的分析过程中，形成强耦合关系，该方法将主观经验和客观知识相结合，可以更加合理的进行综合评价，适用于县域配电网综合评价方案，可以客观公正的横向比较县域配电网发展水平，从而可以正确的获取当前县域配电网的现状，并了解到配电网的各个方面中的薄弱环节，从而可以对症下药，及时处理，加强防护，保证配电网的稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法的流程图；

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1，本发明提供的一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法，包括以下步骤：

步骤S1、确定配电网性质以及配电网性质所对应的评价指标；

步骤S2、对评价指标进行正向化以及标准化处理；

步骤S3、采用专家评分法确定评价指标的主观权重；

步骤S4、采用主成分分析法获得主成分综合评价结果。

在本实施例中，首先确定用于评价配电网状态的配电网性质，以及配电网性质所对应的评价指标，以配电网性质及其对应的评价指标作为最终评价的基础，形成完整的评价体系，保证最终获得的评价结果可以更加的接近配电网的真实运行状态，而为了使评价结果更加准确，本实施例采用了专家评分法和主成分分析法相结合的新的组合赋权法来进行评价，其中专家评分法为主观经验法，通过专家评分法来确定评价指标的主观权重，并将主观权重应用到主成分分析法中，而主成分分析法为客观知识算法，将评价指标的主观权重嵌入到主成分分析法的分析过程中，形成强耦合关系，可以更加合理的进行综合评价。

本发明创新的采用主观经验和客观知识相结合的方式进行综合评价，可以适用于目前较为薄弱的县域配电网的评价中，避免了现有县域配电网仅对个别方面进行评价的缺点，可以客观公正的横向比较县域配电网发展水平，从而可以正确获取当前县域配电网的现状，并了解到配电网的各个方面中的薄弱环节，从而可以及时的对薄弱的环节进行处理，保证配电网的稳定运行。

优选的，所述步骤S1配电网性质包括安全性、可靠性、经济性、适应性以及优质性，所述评价指标包括综合指标以及综合指标对应的观测指标。

在进行评价前，先确定配电网性质，本实施例优选安全性、可靠性、经济性、适应性以及优质性5个方面来作为评价配电网状态的指标，其中每个配电网性质对应有多个综合指标，每个综合指标也对应有多个观测指标，评价指标即为综合指标加上观测指标，其中所述安全性对应的综合指标包括4个：N-1通过率、N-1-1通过率、35kV及以上变电站双电源供电率以及安全事故事件风险数量，N-1通过率对应的观测指标包括2个：主变N-1通过率和高压线路N-1通过率；N-1-1通过率对应的观测指标包括3个：主变N-1-1通过率、高压线路N-1-1通过率、中压配电网N-1-1通过率；35kV及以上变电站双电源供电率对应的观测指标包括1个：35kV及以上变电站双电源供电率，安全事故事件风险数量对应的观测指标包括1个：安全事故事件风险数量，即安全性所对应的评价指标包括4个综合指标以及7个观测指标。

所述可靠性对应的综合指标包括3个：系统可靠性、配电网结构、设备水平，系统可靠性对应的观测指标包括3个：用户平均停电时间、供电可靠率、用户平均停电次数；配电网结构对应的观测指标包括4个：10kV线路平均分段数、10kV线路环网率、10kV线路站间联络率、10kV线路可转供率；设备水平对应的观测指标包括2个：配电自动化覆盖率、配网10kV电缆化率，可靠性所对应的评价指标包括3个综合指标以及9个观测指标。

所述经济性所对应的综合指标包括2个：运行经济性和建设经济性，其中运行经济性对应的观测指标包括2个：35kV及以上主网综合线损、10kV及以下线损率；建设经济性对应的观测指标包括2个：单位资产年售电量、单位资产年最大供电负荷，即经济性所对应的评价指标包括2个综合指标以及4个观测指标。

所述适应性对应的评价指标包括3个综合指标：供电能力裕度、设备利用率、老旧设备占比，供电能力裕度对应的观测指标包括5个：10kV出线间隔裕度、110kV容载比、35kV容载比、城镇地区户均配变容量、农村地区户均配变容量；设备利用率对应的观测指标包括12个：110kV变电站重过载比例、35kV变电站重过载比例、110kV变电站轻载比例、35kV变电站轻载比例、配变重过载比例、配变轻载比例、110kV线路重过载比例、35kV线路重过载比例、10kV线路重过载比例、110kV线路轻载比例、35kV线路轻载比例、10kV线路轻载比例；老旧设备占比对应的观测指标包括4个：配电线路运行年限在16年以上比例、配电设备运行年限在16年以上比例、变电设备运行年限在18年以上比例、输电设备运行年限在24年以上比例，即适应性所对应的评价指标包括3个综合指标和21个观测指标。

所述优质性对应的评价指标包括2个综合指标：电能质量、无功补偿装置(SVC)比例，电能质量对应的观测指标包括2个：综合电压合格率、谐波合格率；无功补偿装置(SVC)比例对应的观测指标包括2个：110kV站无功补偿装置(SVC)比例、35kV站无功补偿装置(SVC)比例，因此优质性所对应的评价指标包括2个综合指标以及4个观测指标。

优选的，所述步骤S2对评价指标进行正向化处理的具体步骤为，对N-1通过率、N-1-1通过率、35kV及以上变电站双电源供电率以及安全事故事件风险数量对应的观测指标进行正向化处理，构造指标矩阵：

X＝(x_ij)_m*n；

其中n为评价指标的数量，m为评价对象的数量，x为指标函数X的列向量。

在本实施例中，对评价指标进行正向化处理，正向化处理是指将越小越好的逆向指标转化为越大越好的正向指标，其中安全性对应的综合指标中的安全事故时间风险数量为逆向指标，因此对安全性所对应的4个综合指标的观测指标进行正向化处理，并以此作为后续主成分分析法分析流程的输入。

优选的，所述步骤S2对评价指标进行标准化处理的具体步骤为，对各观测指标进行标准化处理并得到标准化矩阵，标准化的公式为：

其中μ为x的均值，σ为x的方差，x为指标函数X的列向量。

标准化指采用标准化方法确定所述评价指标的无量纲值，对观测指标以及综合指标进行标准化处理后，可以方便后续的评价结果的计算。

优选的，所述步骤S3的具体步骤为：

步骤S31、由若干位专家对综合指标以及观测指标进行权重等级的评分；

由若干位专家对5个配电网性质对应的综合指标以及综合指标对应的观测指标按照1至5的权重等级来进行评分，每位专家对某一项评价指标的权重等级的打分记为w_im，则专家打分的平均分

最后对进行四舍五入取整，得到最终的评价指标权重等级，在获得所有的综合指标以及观测指标的权重等级后，执行步骤S32。

步骤S32、确定每个观测指标相对配电网性质的权重系数

其中，a_i为综合指标权重等级，b_i为观测指标权重等级，i＝1，2···k，k为配电网性质对应的综合指标个数；j＝1，2···g，g为综合指标对应的观测指标个数；

步骤S33、将权重系数d_ij与步骤S2获得的标准化矩阵的列向量相乘，得到主成分分析法的输入矩阵。

在步骤S33中获取的输入矩阵用于主成分分析法的相关系数矩阵的计算。

优选的，所述步骤S4的具体步骤为：

步骤S41、根据主成分分析法的输入矩阵获取相关系数矩阵Q，

相关系数矩阵Q的向量其中cov(x_i,x_j)为向量x_i和x_j的协方差，Var(x_i)和Var(x_j)分别为向量x_i和x_j的样本方差，i＝1，2···n，j＝1，2···n，n为评价指标的个数；

步骤S42、计算相关矩阵Q的特征值λ，并对特征值按照大小排列，λ₁≥λ₂≥···λ_n，特征值相应的特征向量为u₁,u₂,···u_n；

步骤S43、计算各主成分的方差贡献率以及累计方差贡献率：方差贡献率累计方差贡献率

步骤S44、确定主成分的个数，根据保留数据信息量的一般性准则，当ρ≥h％时，保留前s个主成分，其中h％代表降维后的主成分包含原来数据的信息量的占比；

在步骤S44中，h％代表降维后的主成分包含原来数据的信息量的占比，一般取值大于或等于80％，当ρ大于或等于80％时，认为没有信息损失，此时便可以保留前s个主成分用于进行最终评价值的计算。

步骤S45、根据最终评价值得到评价结果，其中最终评价值z的表达式为：z＝ω₁*y₁+ω₂*y₂+···+ω_s*y_s，y_s为第s个主成分。

步骤S4采用主成分分析法来计算各主成分的方差贡献率，并以此来确定主成分的数量，最后再筛选出用于评价的主成分的数量，并以筛选得到的主成分来进行最终评价值的计算。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、确定配电网性质以及配电网性质所对应的评价指标；

步骤S2、对评价指标进行正向化以及标准化处理；

步骤S3、采用专家评分法确定评价指标的主观权重；

步骤S4、采用主成分分析法获得主成分综合评价结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法，其特征在于，所述步骤S1配电网性质包括安全性、可靠性、经济性、适应性以及优质性，所述评价指标包括综合指标以及综合指标对应的观测指标。

3.根据权利要求2所述的一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法，其特征在于，所述安全性对应的综合指标包括N-1通过率、N-1-1通过率、35kV及以上变电站双电源供电率以及安全事故事件风险数量。

4.根据权利要求3所述的一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法，其特征在于，所述N-1通过率对应的观测指标包括主变N-1通过率和高压线路N-1通过率；所述N-1-1通过率对应的观测指标包括主变N-1-1通过率、高压线路N-1-1通过率、中压配电网N-1-1通过率；所述35kV及以上变电站双电源供电率对应的观测指标包括35kV及以上变电站双电源供电率；所述安全事故事件风险数量对应的观测指标包括安全事故事件风险数量。

5.根据权利要求4所述的一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法，其特征在于，所述步骤S2对评价指标进行正向化处理的具体步骤为，对N-1通过率、N-1-1通过率、35kV及以上变电站双电源供电率以及安全事故事件风险数量对应的观测指标进行正向化处理，构造指标矩阵：

X＝(x_ij)_m*n；

其中n为评价指标的数量，m为评价对象的数量，x为指标函数X的列向量。

6.根据权利要求5所述的一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法，其特征在于，所述步骤S2对评价指标进行标准化处理的具体步骤为，对各观测指标进行标准化处理并得到标准化矩阵，标准化的公式为：

其中μ为x的均值，σ为x的方差，x为指标函数X的列向量。

7.根据权利要求6所述的一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤为：

步骤S31、由若干位专家对综合指标以及观测指标进行权重等级的评分；

步骤S32、确定每个观测指标相对配电网性质的权重系数

其中，a_i为综合指标权重等级，b_i为观测指标权重等级，i＝1，2···k，k为配电网性质对应的综合指标个数；j＝1，2···g，g为综合指标对应的观测指标个数；

步骤S33、将权重系数d_ij与步骤S2获得的标准化矩阵的列向量相乘，得到主成分分析法的输入矩阵。

8.根据权利要求7所述的一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法，其特征在于，所述步骤S31的具体步骤为：由若干位专家分别对综合指标以及综合指标对应的观测指标进行权重等级的划分，对每一项综合指标或观测指标进行求平均值后四舍五入取整获得最终的权重等级。

9.根据权利要求7所述的一种基于组合赋权法的县域配电网评价方法，其特征在于，所述步骤S4的具体步骤为：

步骤S41、根据主成分分析法的输入矩阵获取相关系数矩阵Q，

相关系数矩阵Q的向量

其中cov(x_i，x_j)为向量x_i和x_j的协方差，Var(x_i)和Var(x_j)分别为向量x_i和x_j的样本方差，i＝1，2···n，j＝1，2···n，n为评价指标的个数；

步骤S42、计算相关矩阵Q的特征值λ，并对特征值按照大小排列，λ₁≥λ₂≥…λ_n，特征值相应的特征向量为u₁，u₂，…u_n；

步骤S43、计算各主成分的方差贡献率以及累计方差贡献率：方差贡献率

累计方差贡献率

步骤S44、确定主成分的个数，根据保留数据信息量的一般性准则，当ρ≥h％时，保留前s个主成分，其中h％代表降维后的主成分包含原来数据的信息量的占比；

步骤S45、根据最终评价值得到评价结果，其中最终评价值z的表达式为：z＝ω₁*y₁+ω₂*y₂+···+ω_s*ys，ys为第s个主成分。

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