CN111241664B - 一种配变台区电压问题治理方案评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配变台区电压问题治理方案的评估方法。所述方法包括：构建方案评估的层次结构模型；基于三标度方法分别形成的指标层和准则层的比较矩阵以及指标层和目标层的比较矩阵，并根据所述两个比较矩阵计算出指标层相对于准则层的权重以及指标层相对于目标层的权重；根据指标层相对于准则层的权重以及准则层相对于目标层的权重，计算指标层相对于目标层的权重；确定待评价评价方案的指标集与评语集；根据评价指标集与评语集生成评价矩阵，并对评价矩阵进行标准化处理，得到评价指标权重；构建隶属度函数，并根据隶属度函数求取综合评价模糊子集；根据隶属度函数求取综合评价模糊子集其中一个评语的隶属度对方案进行排序。

Description

一种配变台区电压问题治理方案评估方法

技术领域

本发明涉电压治理技术领域，特别是涉及一种配变台区电压问题治理方案评估方法。

背景技术

目前对配变台区电压问题的研究主要侧重于新理论与新方法的应用，但缺乏对治理方案的评估方法，使得电力人员在面对多项措施比选时往往只能根据工作经验确定，导致整个低电压治理工作缺乏系统性和针对性

层次分析法(AHP)是1977年由美国匹兹堡大学教授T.L.Saaty提出的一种定性与定量相结合的决策分析方法，能够有效分析结构复杂的多准则、多目标决策问题。AHP方法首先需要分析复杂决策问题所包含的各类因素，然后根据问题的性质和目标，将问题所包含的因素按相互关联和从属关系分组分层，形成层次结构。对层次结构中每一层中各因素的相对重要性进行判断，建立判断矩阵。通过计算该矩阵的最大特征值对应的特征向量，得到下一层次各要素相对于上一层次某要素的重要性次序，即求得相应的权重向量；

模糊综合评价是应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清、不易定量的因素定量化，从多个因素对被评价事物隶属等级状况进行综合评价的一种方法，它具有结果清晰，系统性强的特点。在路径的评价中，可靠性的高低、发电量的大小等指标具有分类不明确、边界不清晰的模糊现象，采用模糊综合评价，可以更为客观准确的反应指标的特性，降低主观因素的影响，提高评估效果；

传统层次分析法的判断矩阵通常采用九标度法，专家在确定因素相对重要性程度时选择比较多，主观性较强，做出准确判断难度较大。而且，一旦判断矩阵通不过一致性校验，则需要重新构造判断矩阵，直到通过校验为止，评价效率低下，费时费力，因此，本发明提出一种配变台区电压问题治理方案评估方法，以解决现有技术中的不足之处。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种配变台区电压问题治理方案评估方法，以提高评估效果的准确度。

本发明提供了一种配变台区电压问题治理方案的评估方法，包括：

步骤S100，构建方案评估的层次结构模型，所述层次结构模型包括多个层次结构，其中以方案排序为目标层，以方案评价所考虑的主要方面为准则层，以各方面所包含的因素为指标层；

步骤S200，基于三标度方法分别形成的所述指标层和所述准则层的比较矩阵以及所述指标层和所述目标层的比较矩阵，并根据所述指标层和所述准则层的比较矩阵以及所述指标层和所述目标层的比较矩阵计算出所述指标层相对于所述准则层的权重以及所述指标层相对于所述目标层的权重；

步骤S300，根据所述指标层相对于所述准则层的权重以及所述准则层相对于所述目标层的权重，计算所述指标层相对于所述目标层的权重；

步骤S400，确定待评价评价方案的指标集与评语集，其中包括n个评价指标的所述待评价方案的指标集U＝{u₁,u₂,…,u_n}，包括k个所述评语集V＝{v₁,v₂,…,v_k}，n和k均为正整数；

步骤S500，根据所述评价指标集与评语集生成评价矩阵，并对所述评价矩阵进行标准化处理，得到评价指标权重；

步骤S600，构建隶属度函数，并根据所述隶属度函数求取综合评价模糊子集；

步骤S700，根据所述隶属度函数求取综合评价模糊子集其中一个所述评语的隶属度对方案进行排序。

在其中一个实施例中，所述步骤S200包括：

步骤S210，基于三标度方法分别形成的所述指标层和所述准则层的比较矩阵以及所述指标层和所述目标层的比较矩阵,并对于每一所述比较矩阵分别执行步骤S220至步骤S250，其中所述比价矩阵为

其中，a_ij表示第i个元素相对于第j个元素的重要性；

步骤S220，根据所述比较矩阵，计算所述比较矩阵的排序指数；其中所述排序指数为

步骤S230，根据所述排序指数构建判断矩阵，所述判断矩阵的构成元素

其中，r_max＝max(r_i)，r_min＝min(r_i)，k_m＝r_max/r_min；

步骤S240，求解所述判断矩阵的拟优一致矩阵B′_ij，所述拟优一致矩阵B′_ij包括

其中，c_ij组成的矩阵C为最优传递矩阵，n为比较矩阵的阶数；

步骤S250，计算所述拟优一致矩阵B′_ij的最大特征值对应的特征向量，并进行归一化处理，得到各所述元素的权重；

步骤S260，根据各所述元素的权重，计算所述指标层相对于所述准则层的权重以及所述准则层相对于所述目标层的权重。

在其中一个实施例中，所述步骤S300包括：

根据各所述元素的权重以及预设公式，计算所述指标层相对于所述目标层的权重，其中

其中，m为准则个数，n为指标个数，w_aj表示准则j相对于目标层的权重，w_bij表示指标i相对于准则j的权重。

在其中一个实施例中，所述步骤S500包括：

步骤S510，根据每个所述待评方案的评价指标组成为评价矩阵

其中，P′＝u_ij(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,m)，表示第i个方案的第j个评价指标值；

步骤S520，对所述评价矩阵进行标准化处理，得到标准化处理后的所述评价矩阵

步骤S530，根据标准化处理后的所述评价矩阵，确定评价指标权重。

在其中一个实施例中，所述步骤S600包括：

步骤S610，构建所述隶属度函数

其中，r_ij(v_k)为第i个方案的第j个指标相对于评语v_k的隶属度，a_k、b_k、c_k、d_k为对应于v_k的常数；

步骤S620，对第i个方案的评价指标集P_i＝p_i1,p_i2,…,p_i6，其第j个指标在通过梯形隶属函数来计算，得到第i个方案的模糊评价矩阵

步骤S630，根据每一方案的模糊评价矩阵，得到综合评价集B_i在所述评价集V上的模糊子集

B_i＝w×R_i＝[b_i1,b_i2,b_i3,b_i4,b_i5]。

在其中一个实施例中，所述方案评价所考虑的主要方面包括成本和效益增长。

在其中一个实施例中，按照综合评价集B_i中评语“优秀”的隶属度从大到小对多个所述方案进行排序。

在其中一个实施例中，按照综合评价集B_i中评语“较差”的隶属度从小到大对多个所述方案进行排序。

在其中一个实施例中，决定所述成本所述效益增长的因素包括投资成本、施工难度、改造周期、电压合格率、三相不平衡度、线损率、谐波电流畸变率、户均配变容量和低电压用户比例。

在其中一个实施例中，基于所述三标度方法形成的所述比较矩阵中，元素i与元素j比较结果为{0，1，2}，其中0表示i没有j重要，1表示i和j同等重要，2表示i比j重要。

本发明中，利用三标度法替代九标度法能判断难度，减小了人的主观性对评价结果的影响，且通过利用最优传递矩阵构造判断矩阵，可直接求出各元素权重，无需进行判断矩阵的一致性校验，减小了计算量，提高评价效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种方案评估的层次结构模型示意图；

图2为发明实施例提供的一种配变台区电压问题治理方案评估方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

请参见图1和图2，本发明实施例提供了一种配变台区电压问题治理方案的评估方法，包括：

步骤S100，构建方案评估的层次结构模型，所述层次结构模型包括多个层次结构，其中以方案排序为目标层，以方案评价所考虑的主要方面为准则层，以各方面所包含的因素为指标层；

步骤S200，基于三标度方法分别形成的所述指标层和所述准则层的比较矩阵以及所述指标层和所述目标层的比较矩阵，并根据所述指标层和所述准则层的比较矩阵以及所述指标层和所述目标层的比较矩阵计算出所述指标层相对于所述准则层的权重以及所述指标层相对于所述目标层的权重；

步骤S300，根据所述指标层相对于所述准则层的权重以及所述准则层相对于所述目标层的权重，计算所述指标层相对于所述目标层的权重；

步骤S400，确定待评价评价方案的指标集与评语集，其中包括n个评价指标的所述待评价方案的指标集U＝{u₁,u₂,…,u_n}，包括k个所述评语集V＝{v₁,v₂,…,v_k}，n和k均为正整数；

步骤S500，根据所述评价指标集与评语集生成评价矩阵，并对所述评价矩阵进行标准化处理，得到评价指标权重；

步骤S600，构建隶属度函数，并根据所述隶属度函数求取综合评价模糊子集；

步骤S700，根据所述隶属度函数求取综合评价模糊子集其中一个所述评语的隶属度对方案进行排序。

可以理解，利用三标度法替代九标度法能判断难度，减小了人的主观性对评价结果的影响，且通过利用最优传递矩阵构造判断矩阵，可直接求出各元素权重，无需进行判断矩阵的一致性校验，减小了计算量，提高评价效率。

具体评价方案中，构建方案评估的层次结构模型，以方案排序为目标层，以方案评价所考虑的主要方面为准则层，以各方面所包含的因素为指标层；其中，方案排序为治理方案优劣；方案评价所考虑的主要方面包括成本和效益增长；各方面所包含的因素包括投资成本、施工难度、改造周期、电压合格率、三相不平衡度、线损率、谐波电流畸变率、户均配变容量和低电压用户比例。

在其中一个实施例中，所述步骤S200包括：

步骤S210，基于三标度方法分别形成的所述指标层和所述准则层的比较矩阵以及所述指标层和所述目标层的比较矩阵,并对于每一所述比较矩阵分别执行步骤S220至步骤S250，其中所述比价矩阵为

其中，a_ij表示第i个元素相对于第j个元素的重要性。

步骤S220，根据所述比较矩阵，计算所述比较矩阵的排序指数；其中所述排序指数为

步骤S230，根据所述排序指数构建判断矩阵，所述判断矩阵的构成元素

其中，r_max＝max(r_i)，r_min＝min(r_i)，k_m＝r_max/r_min。

步骤S240，求解所述判断矩阵的拟优一致矩阵B′_ij，所述拟优一致矩阵B′_ij包括

其中，c_ij组成的矩阵C为最优传递矩阵，n为比较矩阵的阶数；

步骤S250，计算所述拟优一致矩阵B′_ij的最大特征值对应的特征向量，并进行归一化处理，得到各所述元素的权重。

步骤S260，根据各所述元素的权重，计算所述指标层相对于所述准则层的权重以及所述准则层相对于所述目标层的权重。

本实施例中，以计算准则层的相对重要性为例，在本实施例中，可靠性比时间性原则重要，因为无论恢复的速度有多快，如果不能保证系统的可靠运行，那么这次恢复则是没有意义的；在可靠性和时间性得到保证的情况下应尽量选择系统强度大的方案，系统强度大意味着抗干扰、冲击能力强，一方面有利于提高系统恢复可靠性，另一方面可以尽快恢复直流输电；直流输电恢复以后可为受端电网提供大量有功功率，因此考虑系统强度的重要性比发电量原则重要；电源的重要性需要根据具体带负荷情况判断。

假设电源重要性准则优先级最低，则比较矩阵为：

根据上述比较矩阵A以及排序指数公式，可以得到r_i＝{9,7,3,1,5}。进一步的，计算可得准则层相对于目标层的判断矩阵如下所示：

拟优一致矩阵B′_ij如下所示：

最优传递矩阵为：

在其中一个实施例中，根据所述指标层相对于所述准则层的权重以及所述准则层相对于所述目标层的权重，计算所述指标层相对于所述目标层的权重，包括：

根据各所述元素的权重以及预设公式，计算所述指标层相对于所述目标层的权重，其中

其中，m为准则个数，n为指标个数，w_aj表示准则j相对于目标层的权重，w_bij表示指标i相对于准则j的权重。

本实施例中，若指标i与准则j之间没有联系，则w_bij＝0；方案评估指标权重结果为：w＝[0.26,0.15,0.031,0.015,0.026,0.072,0.036,0.12,0.074,0.038,0.033,0.083,0.013,0.034]；

待评价方案的指标集U包括进相运行能力、电压转换次数、技术校验优劣、一次设备操作次数、爬坡率、线路长度、机组状态、临界启动时间、启动时间、被启动机组容量、周边负荷重要性、短路容量、有效短路比和有效惯性时间常数等指标。

评语集V中各元素是对评价指标或者方案的评价，一般评语个数为4～9个。若评语个数太多，则有可能导致评语界限模糊难以区分；反之，若评语个数太少则有可能导致难以准确描述评价对象。本实施例中评语集包含5个元素，即V＝{优秀，良好，中等，合格，较差}；评语集中各值表示方案或者评价指标对该评语的隶属度；

在其中一个实施例中，根据所述评价指标集与评语集生成评价矩阵，并对所述评价矩阵进行标准化处理，得到评价指标权重，包括：

步骤S510，根据每个所述待评方案的评价指标组成为评价矩阵

其中，P′＝u_ij(i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,m)，表示第i个方案的第j个评价指标值；

步骤S520，对所述评价矩阵进行标准化处理，得到标准化处理后的所述评价矩阵

步骤S530，根据标准化处理后的所述评价矩阵，确定评价指标权重。

在方案评估中，不同评价指标之间的量纲和数量级具有差异性，为了统一评价标准，需要对指标值进行标准化处理；方案评价指标，有些指标值越大方案越好，此类指标称之为效益型评价指标，例如，发电机进相运行能力、机组发电量、爬坡率等等；也有一些指标值越小方案越好，例如，电压转换次数、线路长度、启动时间等等。

对成本型指标中的效益型指标，其标准化的计算公式为

标准化处理后的所述评价矩阵

在其中一个实施例中，构建隶属度函数，并根据所述隶属度函数求取综合评价模糊子集，包括：

步骤S610，构建所述隶属度函数

其中，r_ij(v_k)为第i个方案的第j个指标相对于评语v_k的隶属度，a_k、b_k、c_k、d_k为对应于v_k的常数。

步骤S620，对第i个方案的评价指标集P_i＝p_i1,p_i2,…,p_i6，其第j个指标在通过梯形隶属函数来计算，得到第i个方案的模糊评价矩阵

步骤S630，根据每一方案的模糊评价矩阵，得到综合评价集B_i在所述评价集V上的模糊子集

B_i＝w×R_i＝[b_i1,b_i2,b_i3,b_i4,b_i5]。

对于已经标准化的评价指标，本实施例中的5个隶属函数分别为r_ij(v₁)、r_ij(v₂)、r_ij(v₃)、r_ij(v₄)和r_ij(v₅)，具体的：

在其中一个实施例中，按照所述综合评价集B_i中评语“优秀”的隶属度从大到小对多个所述方案进行排序。

在其中一个实施例中，按照所述综合评价集B_i中评语“较差”的隶属度从小到大对多个所述方案进行排序。

本发明提供的配变台区电压问题治理方案评估方法为基于改进层次分析法和综合模糊评价法的配变台区电压问题治理方案评估方法，包括构建方案评估的层次结构模型；利用最优传递矩阵求得评价指标的权重；计算排序指数、构造判断矩阵、求出该判断矩阵的拟优一致矩阵、最大特征值对应的特征向量，并进行归一化处理；确定评价指标集与评语集、生成评价矩阵并标准化、确定评价指标权重、构造隶属度函数、求取综合评价模糊子集、根据综合评价模糊子集提供的信息对方案进行分类或者排序。本发明利用三标度法替代九标度法能判断难度，减小了人的主观性对评价结果的影响，且通过利用最优传递矩阵构造判断矩阵，可直接求出各元素权重，无需进行判断矩阵的一致性校验，减小了计算量，提高评价效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种配变台区电压问题治理方案的评估方法，其特征在于，包括：

步骤S100，构建方案评估的层次结构模型，所述层次结构模型包括多个层次结构，其中以方案排序为目标层，以方案评价所考虑的主要方面为准则层，以各方面所包含的因素为指标层；

步骤S200，基于三标度方法分别形成的所述指标层和所述准则层的比较矩阵以及所述指标层和所述目标层的比较矩阵，并根据所述指标层和所述准则层的比较矩阵以及所述指标层和所述目标层的比较矩阵计算出所述指标层相对于所述准则层的权重以及所述指标层相对于所述目标层的权重；

步骤S300，根据所述指标层相对于所述准则层的权重以及所述准则层相对于所述目标层的权重，计算所述指标层相对于所述目标层的权重；

步骤S400，确定待评价方案的指标集与评语集，其中包括n个评价指标的所述待评价方案的指标集U＝{u₁,u₂,…,u_n}，包括k个所述评语集V＝{v₁,v₂,…,v_k}，n和k均为正整数；其中，所述指标集中的指标包括进相运行能力、电压转换次数、爬坡率、线路长度和启动时间，所述评语集中的各元素为对所述方案的评价；所述评语集中各值为所述方案或者评价指标对评语的隶属度；

步骤S500，根据所述指标集与评语集生成评价矩阵，并对所述评价矩阵进行标准化处理，得到评价指标权重；

步骤S600，构建隶属度函数，并根据所述隶属度函数求取综合评价模糊子集；

步骤S700，根据所述隶属度函数求取综合评价模糊子集其中一个评语的隶属度对方案进行排序。

2.如权利要求1所述的配变台区电压问题治理方案的评估方法，其特征在于，所述步骤S200包括：

步骤S210，基于三标度方法分别形成的所述指标层和所述准则层的比较矩阵以及所述指标层和所述目标层的比较矩阵,并对于每一所述比较矩阵分别执行步骤S220至步骤S250，其中所述比较矩阵为

其中，a_ij表示第i个元素相对于第j个元素的重要性；

步骤S220，根据所述比较矩阵，计算所述比较矩阵的排序指数；其中所述排序指数为

步骤S230，根据所述排序指数构建判断矩阵，所述判断矩阵的构成元素

其中，r_max＝max(r_i)，r_min＝min(r_i)，k_m＝r_max/r_min

步骤S240，求解所述判断矩阵的拟优一致矩阵B′_ij；

步骤S250，计算所述拟优一致矩阵B′_ij的最大特征值对应的特征向量，并进行归一化处理，得到各所述元素的权重；

步骤S260，根据各所述元素的权重，计算所述指标层相对于所述准则层的权重以及所述准则层相对于所述目标层的权重。

3.如权利要求2所述的配变台区电压问题治理方案的评估方法，其特征在于，所述步骤S300包括：

根据各所述元素的权重以及预设公式，计算所述指标层相对于所述目标层的权重，其中

其中，m为准则个数，n为指标个数，w_aj表示准则j相对于目标层的权重，w_bij表示指标i相对于准则j的权重。

4.如权利要求3所述的配变台区电压问题治理方案的评估方法，其特征在于，所述步骤S500包括：

步骤S510，根据每个所述待评价方案的评价指标组成为评价矩阵；

其中，P′＝u_ij，i＝1,2,…,m；j＝1,2,…,m，表示第i个方案的第j个评价指标值；

步骤S520，对所述评价矩阵进行标准化处理，得到标准化处理后的所述评价矩阵；

步骤S530，根据标准化处理后的所述评价矩阵，确定评价指标权重。

5.如权利要求4所述的配变台区电压问题治理方案的评估方法，其特征在于，所述步骤S600包括：

步骤S610，构建隶属度函数；

其中，r_ij(v_k)为第i个方案的第j个指标相对于评语v_k的隶属度，a_k、b_k、c_k、d_k为对应于v_k的常数；

步骤S620，对第i个方案的评价指标集P_i＝p_i1,p_i2,…,p_i6，其第j个指标在通过梯形隶属函数来计算，得到第i个方案的模糊评价矩阵；

步骤S630，根据每一方案的模糊评价矩阵，得到综合评价集B_i在所述评价集V上的模糊子集

B_i＝w×R_i＝[b_i1,b_i2,b_i3,b_i4,b_i5]。

6.如权利要求1所述的配变台区电压问题治理方案的评估方法，其特征在于，所述方案评价所考虑的主要方面包括成本和效益增长。

7.如权利要求5所述的配变台区电压问题治理方案的评估方法，其特征在于，按照所述综合评价集B_i中评语“优秀”的隶属度从大到小对多个所述方案进行排序。

8.如权利要求5所述的配变台区电压问题治理方案的评估方法，其特征在于，按照所述综合评价集B_i中评语“较差”的隶属度从小到大对多个所述方案进行排序。

9.如权利要求1所述的配变台区电压问题治理方案的评估方法，其特征在于，决定成本和效益增长的因素包括投资成本、施工难度、改造周期、电压合格率、三相不平衡度、线损率、谐波电流畸变率、户均配变容量和低电压用户比例。

10.如权利要求2所述的配变台区电压问题治理方案的评估方法，其特征在于，基于所述三标度方法形成的所述比较矩阵中，元素i与元素j比较结果为{0，1，2}，其中0表示i没有j重要，1表示i和j同等重要，2表示i比j重要。