CN111260239B - 一种计及分布式能源的主动配电网风险评估实时评估方法 - Google Patents

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Abstract

一种计及分布式能源的主动配电网风险评估实时评估方法，属于主动配电网风险评估领域，本发明是以主动配电网为基础，选用以指数标度法作为核心架构的层次分析法并结合了环境因素和分布式能源对主动配电网影响的一种计及分布式能源的主动配电网风险评估方法。指数标度法的判定结果更符合人们心中的判定结果，更加贴近于实际工作，可以快速为相关从业人员提供更加准确的判断依据。有利于电力企业的电网资源优势整合和发挥电力部门在统筹、协调资源方面的管理优势，以及更科学系统化地管理电力网络，降低大面积停电事件发生的事故率，更好地促进民生发展。

Description

一种计及分布式能源的主动配电网风险评估实时评估方法
技术领域
本发明属于主动配电网风险评估领域，尤其是涉及一种计及分布式能源的主动配电网风险评估实时评估方法。
背景技术
近年来，随着分布式光伏能源和分布式风电能源的大力开发利用，给电网带来了巨大压力，其中分布式光伏能源和分布式风电能源接入电网的接入点在配电网一侧。由于分布式光伏能源和分布式风电能源是极易受环境因素影响的两种新形式能源，所以在环境因素的影响下极易引起电网电压的闪变和频率的闪变，以及在飓风和暴晒等天气情况下极易产生较大的冲击电流，从而对配电网乃至整个电网产生较大的危害，另外分布式光伏能源和分布式风电能源的电气结构上存在大量的电力电子器件，容易产生大量的谐波电流，众所周知，谐波电流对电网的危害是最大的。
现有的风险评估方法中，大多数没有将分布式能源考虑在其中，其中，少数的评估方法中，虽然将分布式能源考虑在其中，但是并没有考虑环境因素通过分布式能源对主动配电网的影响。此外层次分析法的核心架构的选择一般有3标度法、1～9标度法。对于主动配电网这个庞大的评估体系并不合适。
本发明是以主动配电网为基础，选用以指数标度法作为核心架构的层次分析法并结合了环境因素和分布式能源对主动配电网影响的一种计及分布式能源的主动配电网风险评估实时评估方法。
发明内容
本发明的目的：就是为了解决现有的主动配电网风险评估方法在环境因素和分布式能源方面考虑不足的问题。以指数标度法作为核心架构的层次分析法为基础，结合主动配电网和分布式能源的评估指标，形成完整的、有效的主动配电网风险实时评估方法。
为实现上述发明目的，本发明提供一种计及分布式能源的主动配电网风险评估方法，其特征在于包括下列步骤：
一种计及分布式能源的主动配电网风险评估实时评估方法，包括以下步骤：
(1)首先结合《城市配电网运行水平和供电能力评估标准》和新能源发电并网特性，确定含分布式能源的主动配电网的评估层次和评估指标，本发明将评估层次划分为三层，
第一层：电源容载比、线路重载比、配变重载比、主变负载率、线路“N-1”、供蓄比例、消纳比率、网架互联率、平均供电半径、高损配变比、绝缘化率、综合线损率、设备故障率、系统故障停电率、高运行年限设备率、平均停电用户数、用户平均停电持续时间、负荷可转移率、三相不平衡度、非线性负载率、冲击性负荷、分布式能源并网节点电压平均合格率、分布式能源并网节点频率平均合格率、分布式能源并网节点电流平均合格率24个评估指标；
第二层：供电可靠性评估、网架结构评估、电能质量评估、供电能力评估4个评估指标；
第三层：计及分布式能源的主动配电网评估指标体系1个评估指标；
其中，具体的，
第二层评估指标供电可靠性评估包括：设备故障率、系统故障停电率、用户平均停电持续时间、高运行年限设备率、平均停电用户数、负荷可转移率6个第一层评估指标；
第二层评估指标网架结构评估包括：网架互联率、平均供电半径、高损配变比、绝缘化率、综合线损率5个第一层评估指标；
第二层评估指标电能质量评估包括：三相不平衡度、非线性负载率、冲击性负荷、分布式能源并网节点电压平均合格率、分布式能源并网节点频率平均合格率、分布式能源并网节点电流平均合格率6个第一层评估指标；
第二层评估指标供电能力评估包括：电源容载比、线路重载比、配变重载比、主变负载率、线路“N-1”、供蓄比例、消纳比率7个第一层评估指标；
具体的，第三层评估指标计及分布式能源的主动配电网评估指标体系包括：供电可靠性评估、网架结构评估、电能质量评估、供电能力评估4个第二层评估指标；
具体的，所述的主动配电网评估指标的具体划分如图1所示，将第三层评估指标计及分布式能源的主动配电网评估指标体系划分为供电可靠性评估、网架结构评估、电能质量评估、供电能力评估4个第二层评估指标，再将4个第二层评估指标划分为24个第一层评估指标。
具体的，
分布式能源并网节点电压平均合格率具体计算方法为：待评估的含分布式能源的主动配电网内所有分布式能源并网节点的电压合格率与并网节点数量的比值；
分布式能源并网节点频率平均合格率具体计算方法为：待评估的含分布式能源的主动配电网内所有分布式能源并网节点的频率合格率与并网节点数量的比值；
分布式能源并网节点电流平均合格率具体计算方法为：待评估的含分布式能源的主动配电网内所有分布式能源并网节点的电流合格率与并网节点数量的比值。
(2)根据上述建立的评估层次和评估指标，建立第二和第三层的判断矩阵，
首先，确定指标间重要程度的量化标准，即指标间重要程度所对应指数标度法的指数标度值ak-1，其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，其中同等重要、稍微重要、明显重要、强烈重要、极端重要分别量化为a0、a2、a4、a6、a8，其余标度值均处于各重要程度中间，将指数标度值ak-1与1-9标度法的标度值K一一对应，即可得到a8＝9，即a＝1.316；
然后，确定判断矩阵的一般表示形式，设方阵的矩阵维度为n维，i为方阵行下标，j为方阵列下标，判断矩阵内的每一个元素为：aij；
当j>i时，判断矩阵内的每一个元素为：aij＝ak-1；
当j＝i时，判断矩阵内的每一个元素为：aij＝1；
当j<i时，判断矩阵内的每一个元素为：aij＝1/ak-1；
具体的，依据指数标度值ak-1与各重要程度的量化标准，进行每两个指标之间重要程度的比较，对供电可靠性评估所属的6个第一层评估指标进行量化评估，其中行指标顺序为：设备故障率、系统故障停电率、用户平均停电持续时间、高运行年限设备率、平均停电用户数、负荷可转移率，行指标分别用f1…f6表示；列指标顺序为：设备故障率、系统故障停电率、用户平均停电持续时间、高运行年限设备率、平均停电用户数、负荷可转移率，列指标分别用f'1…f'6表示；依据行指标与列指标相互比较的重要程度与重要程度的量化标准，确定矩阵中各元素的具体取值，即各重要程度对应的指数标度值ak-1，其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，构成矩阵，以此建立供电可靠性评估的6维判断矩阵，矩阵表示如下：
Figure GDA0003636055080000051
具体的，通过计算求得上述6维矩阵的最大特征值对应的6行1列的特征向量，其中特征向量第1行的向量值对应设备故障率的权值、第2行的向量值对应系统故障停电率的权值、第3行的向量值对应用户平均停电持续时间的权值、第4行的向量值对应高运行年限设备率的权值、第5行的向量值对应平均停电用户数的权值、第6行的向量值对应负荷可转移率的权值。
具体的，依据指数标度值ak-1与各重要程度的量化标准，进行每两个指标之间重要程度的比较，对网架结构评估所属的5个第一层评估指标进行量化评估，其中行指标顺序为：网架互联率、平均供电半径、高损配变比、绝缘化率、综合线损率，行指标分别用f1…f5表示；列指标顺序为：网架互联率、平均供电半径、高损配变比、绝缘化率、综合线损率，列指标分别用f'1…f'5表示；依据行指标与列指标相互比较的重要程度与重要程度的量化标准，确定矩阵中各元素的具体取值，即各重要程度对应的指数标度值ak-1，其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，构成矩阵，以此建立网架结构评估的5维判断矩阵，矩阵表示如下：
Figure GDA0003636055080000061
具体的，通过计算求得上述5维矩阵的最大特征值对应的5行1列的特征向量，其中特征向量的第1行的向量值对应网架互联率的权值、第2行的向量值对应平均供电半径的权值、第3行的向量值对应高损配变比的权值、第4行的向量值对应绝缘化率的权值、第5行的向量值对应综合线损率的权值；
具体的，依据指数标度值ak-1与各重要程度的量化标准，进行每两个指标之间重要程度的比较，对电能质量评估所属的6个第一层评估指标进行量化评估，其中行指标顺序为：三相不平衡度、非线性负载率、冲击性负荷、分布式能源并网节点电压平均合格率、分布式能源并网节点频率平均合格率、分布式能源并网节点电流平均合格率，行指标分别用f1…f6表示；列指标顺序为：三相不平衡度、非线性负载率、冲击性负荷、分布式能源并网节点电压平均合格率、分布式能源并网节点频率平均合格率、分布式能源并网节点电流平均合格率，列指标分别用f'1…f'6表示；依据行指标与列指标相互比较的重要程度与重要程度的量化标准，确定矩阵中各元素的具体取值，即各重要程度对应的指数标度值ak-1，其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，构成矩阵，以此建立电能质量评估的6维判断矩阵，矩阵表示如下：
Figure GDA0003636055080000071
具体的，通过计算求得上述6维矩阵的最大特征值对应的6行1列的特征向量，其中特征向量第1行的向量值对应三相不平衡度的权值、第2行的向量值对应非线性负载率的权值、第3行的向量值对应冲击性负荷的权值、第4行的向量值对应分布式能源并网节点电压平均合格率的权值、第5行的向量值对应分布式能源并网节点频率平均合格率的权值、第6行的向量值对应分布式能源并网节点电流平均合格率的权值。
具体的，依据指数标度值ak-1与各重要程度的量化标准，进行每两个指标之间重要程度的比较，对供电能力评估所属的7个第一层评估指标进行量化评估，其中行指标顺序为：电源容载比、线路重载比、配变重载比、主变负载率、线路“N-1”、供蓄比例、消纳比率，行指标分别用f1…f7表示；列指标顺序为：电源容载比、线路重载比、配变重载比、主变负载率、线路“N-1”、供蓄比例、消纳比率，列指标分别用f'1…f'7表示；依据行指标与列指标相互比较的重要程度与重要程度的量化标准，确定矩阵中各元素的具体取值，即各重要程度对应的指数标度值ak-1，其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，构成矩阵，以此建立供电能力评估的7维判断矩阵，矩阵表示如下：
Figure GDA0003636055080000081
具体的，通过计算求得上述7维矩阵的最大特征值对应的7行1列的特征向量，其中特征向量的第1行的向量值对应电源容载比的权值、第2行的向量值对应线路重载比的权值、第3行的向量值对应配变重载比的权值、第4行的向量值对应主变负载率的权值、第5行的向量值对应线路“N-1”的权值、第6行的向量值对应供蓄比例的权值、第7行的向量值对应消纳比率的权值。
同理可建立第三层评估指标计及分布式能源的主动配电网评估指标体系所属的4个第二层的二级评估指标的判断矩阵，其中行指标顺序为：供电可靠性评估、网架结构评估、供电能力评估、电能质量评估，行指标分别用f1…f4表示；列指标顺序为：供电可靠性评估、网架结构评估、供电能力评估、电能质量评估，列指标分别用f'1…f'4表示；依据行指标与列指标相互比较的重要程度与重要程度的量化标准，确定矩阵中各元素的具体取值，即各重要程度对应的指数标度值ak-1，其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，构成矩阵，以此建立计及分布式能源的主动配电网评估指标体系的4维判断矩阵，矩阵表示如下：
Figure GDA0003636055080000082
具体的，通过计算求得上述4维矩阵的最大特征值对应的4行1列的特征向量，其中特征向量第1行的向量值对应供电可靠性评估的权值、第2行的向量值对应网架结构评估的权值、第3行的向量值对应供电能力评估的权值、第4行的向量值对应电能质量评估的权值。
(3)验证判断矩阵的一致性；
为避免判定误差随着判断矩阵的阶数升高而升高，故引入平均随机一致性指标RI。当矩阵维度n＝1和n＝2时，RI＝0；当矩阵维度n＝3时，RI＝0.36；当矩阵维度n＝4时，RI＝0.58；当矩阵维度n＝5时，RI＝0.72；当矩阵维度n＝6时，RI＝0.82；当矩阵维度n＝7时，RI＝0.88。通过一致性判断的判定公式和一致性比例的计算公式进行判断矩阵的一致性校验。首先通过一致性判断的判定公式，计算一致性判定值，设判断矩阵的最大特征值为λmax、矩阵维度为n，其计算公式为：
Figure GDA0003636055080000091
但是因为判定误差随着判断矩阵的阶数升高而升高，故引入平均随机一致性指标RI进行一致性比例的计算，再通过一致性比例的计算公式：
Figure GDA0003636055080000092
计算一致性比例，当CR≤0.1时，判断矩阵满足其一致性原则，进入下一步(4)运算；相反，则不满足其一致性原则，此时需进行判断矩阵的调整，将判断矩阵中反差较大的指数标度值ak-1逐步进行调整，直至判断矩阵满足一致性的要求。
(4).建立完整的计及分布式能源的主动配电网风险评估实时体系，具体步骤如下：
首先，分别计算第一层24个评估指标的实际值与最优值的差值D1，最优值与合格值的差值D2，其中实际值为地区电网中实际的统计值和测量值，最优值与合格值为专家和规程标定值；
其次，计算各个评估指标的相对趋近程度，D＝D1/D2，D为相对趋近程度；然后根据相对趋近程度计算第一层24个评估指标的每一个指标的评估分数Xn＝-100×D+100，进而计算出整个评估指标体系的总得分Y：
Figure GDA0003636055080000101
其中，Xi(1≤i≤n)为第一层24个评估指标中第i个评估指标的评估分数；
评估指标的相对权值的求解方法如下：
设第二层评估指标供电能力评估的权值为A、网架结构评估的权值为B、供电可靠性评估的权值C、电能质量评估的权值为D；
其中，设第二层评估指标供电能力评估所属的第一层评估指标电源容载比的权值为A1、线路重载比的权值为A2、配变重载比的权值为A3、主变负载率的权值为A4、线路“N-1”的权值为A5、供蓄比例的权值为A6、消纳比率的权值为A7，则电源容载比的相对权值为A×A1、线路重载比的相对权值为A×A2、配变重载比的相对权值为A×A3、主变负载率的相对权值为A×A4、线路“N-1”的相对权值为A×A5、供蓄比例的相对权值为A×A6、消纳比率的相对权值为A×A7；
设第二层评估指标网架结构评估所属的第一层评估指标网架互联率的权值为B1、平均供电半径的权值为B2、高损配变比的权值为B3、绝缘化率的权值为B4、综合线损率的权值为B5，则网架互联率的相对权值为B×B1、平均供电半径的相对权值为B×B2、高损配变比的相对权值为B×B3、绝缘化率的相对权值为B×B4、综合线损率的相对权值为B×B5；
设第二层评估指标供电可靠性评估所属的第一层评估指标设备故障率的权值为C1、系统故障停电率的权值为C2、高运行年限设备率的权值为C3、平均停电用户数的权值为C4、用户平均停电持续时间的权值为C5、负荷可转移率的权值为C6，则设备故障率的相对权值为C×C1、系统故障停电率的相对权值为C×C2、高运行年限设备率的相对权值为C×C3、平均停电用户数的相对权值为C×C4、用户平均停电持续时间的相对权值为C×C5、负荷可转移率的相对权值为C×C6；
设第二层评估指标电能质量评估所属的第一层评估指标三相不平衡度的权值为D1、非线性负载率的权值为D2、冲击性负荷的权值为D3、分布式能源并网节点电压平均合格率的权值为D4、分布式能源并网节点频率平均合格率的权值为D5、分布式能源并网节点电流平均合格率的权值为D6，则三相不平衡度的相对权值为D×D1、非线性负载率的相对权值为D×D2、冲击性负荷的相对权值为D×D3、分布式能源并网节点电压平均合格率的相对权值为D×D4、分布式能源并网节点频率平均合格率的相对权值为D×D5、分布式能源并网节点电流平均合格率的相对权值为D×D6；
(4).再将风险等级划分为五个级别，分别是：
当90≦Y<100时，等级为优；
当80≦Y<90时，等级为良；
当70≦Y<80时，等级为中；
当60≦Y<70时，等级为差；
当Y<60时，等级为不及格；
从而建立完整的计及分布式能源的主动配电网风险评估实时体系，最终完成风险评估功能。
本发明有益果：
本发明方法首先运用指数标度法作为层次分析法的核心架构，指数标度法相较于3标度法和1～9标度法的优点在于其可以将庞大的配电网风险评估指标的重要程度进一步的明确，以及指数标度法的判定结果更符合人们心中的判定结果，更加贴近于实际工作，可以为相关从业人员提供更加准确的判断依据。
有利于电力企业的电网资源优势整合和发挥电力部门在统筹、协调资源方面的管理优势，克服了因标度尺度划分不细致，导致评估系统的误判而带来无法挽回的事故和损失，以及更科学系统化地管理电力网络，降低大面积停电事件发生的事故率，更好地促进民生发展。
附图说明
图1为主动配电网评估指标的具体划分。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如评估层次、评估指标之类的具体细节，以便透切理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。
本发明提供一种计及分布式能源的主动配电网风险评估方法，下面对本发明做进一步说明。
(1)首先结合《城市配电网运行水平和供电能力评估标准》和新能源发电并网特性，确定含分布式能源的主动配电网的评估层次和评估指标，本发明将评估层次划分为三层。具体的，所述的主动配电网评估指标的具体划分如图1所示，把图1用语言在解释一下。
(2)根据上述建立的评估层次和评估指标，建立第二和第三层的判断矩阵，
首先，确定指标间重要程度的量化标准，即指标间重要程度所对应指数标度法的指数标度值ak-1，其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，其中同等重要、稍微重要、明显重要、强烈重要、极端重要分别量化为a0、a2、a4、a6、a8，其余标度值均处于各重要程度中间，将指数标度值ak-1与1-9标度法的标度值k一一对应，即可得到a8＝9，即a＝1.316；
然后，确定判断矩阵的一般表示形式，设方阵的矩阵维度为n维，i为方阵行下标，j为方阵列下标，判断矩阵内的每一个元素为：aij；
当j>i时，判断矩阵内的每一个元素为：aij＝ak-1；
当j＝i时，判断矩阵内的每一个元素为：aij＝1；
当j<i时，判断矩阵内的每一个元素为：aij＝1/ak-1；
具体的，依据指数标度值ak-1与各重要程度的量化标准，进行每两个指标之间重要程度的比较，对供电可靠性评估所属的6个第一层评估指标进行量化评估，其中行指标顺序为：设备故障率、系统故障停电率、用户平均停电持续时间、高运行年限设备率、平均停电用户数、负荷可转移率，行指标分别用f1…f6表示；列指标顺序为：设备故障率、系统故障停电率、用户平均停电持续时间、高运行年限设备率、平均停电用户数、负荷可转移率，列指标分别用f'1…f'6表示；依据行指标与列指标相互比较的重要程度与重要程度的量化标准，确定矩阵中各元素的具体取值，即各重要程度对应的指数标度值ak-1，其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，构成矩阵，以此建立供电可靠性评估的6维判断矩阵，矩阵表示如下：
Figure GDA0003636055080000131
具体的，通过计算求得上述6维矩阵的最大特征值对应的6行1列的特征向量：[0.28 0.22 0.14 0.12 0.15 0.09]T，其中特征向量第1行的向量值对应设备故障率的权值、第2行的向量值对应系统故障停电率的权值、第3行的向量值对应用户平均停电持续时间的权值、第4行的向量值对应高运行年限设备率的权值、第5行的向量值对应平均停电用户数的权值、第6行的向量值对应负荷可转移率的权值。
具体的，依据指数标度值ak-1与各重要程度的量化标准，进行每两个指标之间重要程度的比较，对网架结构评估所属的5个第一层评估指标进行量化评估，其中行指标顺序为：网架互联率、平均供电半径、高损配变比、绝缘化率、综合线损率，行指标分别用f1…f5表示；列指标顺序为：网架互联率、平均供电半径、高损配变比、绝缘化率、综合线损率，列指标分别用f'1…f'5表示；依据行指标与列指标相互比较的重要程度与重要程度的量化标准，确定矩阵中各元素的具体取值，即各重要程度对应的指数标度值ak-1，其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，构成矩阵，以此建立网架结构评估的5维判断矩阵，矩阵表示如下：
Figure GDA0003636055080000141
具体的，通过计算求得上述5维矩阵的最大特征值对应的5行1列的特征向量：[0.42 0.15 0.17 0.16 0.10]T，其中特征向量的第1行的向量值对应网架互联率的权值、第2行的向量值对应平均供电半径的权值、第3行的向量值对应高损配变比的权值、第4行的向量值对应绝缘化率的权值、第5行的向量值对应综合线损率的权值；
具体的，依据指数标度值ak-1与各重要程度的量化标准，进行每两个指标之间重要程度的比较，对电能质量评估所属的6个第一层评估指标进行量化评估，其中行指标顺序为：三相不平衡度、非线性负载率、冲击性负荷、分布式能源并网节点电压平均合格率、分布式能源并网节点频率平均合格率、分布式能源并网节点电流平均合格率，行指标分别用f1…f6表示；列指标顺序为：三相不平衡度、非线性负载率、冲击性负荷、分布式能源并网节点电压平均合格率、分布式能源并网节点频率平均合格率、分布式能源并网节点电流平均合格率，列指标分别用f'1…f'6表示；依据行指标与列指标相互比较的重要程度与重要程度的量化标准，确定矩阵中各元素的具体取值，即各重要程度对应的指数标度值ak-1，其中，K＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，构成矩阵，以此建立电能质量评估的6维判断矩阵，矩阵表示如下：
Figure GDA0003636055080000151
具体的，通过计算求得上述6维矩阵的最大特征值对应的6行1列的特征向量：[0.29 0.19 0.18 0.12 0.11 0.11]T，其中特征向量第1行的向量值对应三相不平衡度的权值、第2行的向量值对应非线性负载率的权值、第3行的向量值对应冲击性负荷的权值、第4行的向量值对应分布式能源并网节点电压平均合格率的权值、第5行的向量值对应分布式能源并网节点频率平均合格率的权值、第6行的向量值对应分布式能源并网节点电流平均合格率的权值。
具体的，依据指数标度值ak-1与各重要程度的量化标准，进行每两个指标之间重要程度的比较，对供电能力评估所属的7个第一层评估指标进行量化评估，其中行指标顺序为：电源容载比、线路重载比、配变重载比、主变负载率、线路“N-1”、供蓄比例、消纳比率，行指标分别用f1…f7表示；列指标顺序为：电源容载比、线路重载比、配变重载比、主变负载率、线路“N-1”、供蓄比例、消纳比率，列指标分别用f'1…f'7表示；依据行指标与列指标相互比较的重要程度与重要程度的量化标准，确定矩阵中各元素的具体取值，即各重要程度对应的指数标度值ak-1，其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，构成矩阵，以此建立供电能力评估的7维判断矩阵，矩阵表示如下：
Figure GDA0003636055080000161
具体的，通过计算求得上述7维矩阵的最大特征值对应的7行1列的特征向量：[0.28 0.14 0.16 0.16 0.12 0.06 0.08]T，其中特征向量的第1行的向量值对应电源容载比的权值、第2行的向量值对应线路重载比的权值、第3行的向量值对应配变重载比的权值、第4行的向量值对应主变负载率的权值、第5行的向量值对应线路“N-1”的权值、第6行的向量值对应供蓄比例的权值、第7行的向量值对应消纳比率的权值。
同理可建立第三层评估指标计及分布式能源的主动配电网评估指标体系所属的4个第二层的二级评估指标的判断矩阵，其中行指标顺序为：供电可靠性评估、网架结构评估、供电能力评估、电能质量评估，行指标分别用f1…f4表示；列指标顺序为：供电可靠性评估、网架结构评估、供电能力评估、电能质量评估，列指标分别用f'1…f'4表示；依据行指标与列指标相互比较的重要程度与重要程度的量化标准，确定矩阵中各元素的具体取值，即各重要程度对应的指数标度值ak-1，其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，构成矩阵，以此建立计及分布式能源的主动配电网评估指标体系的4维判断矩阵，矩阵表示如下：
Figure GDA0003636055080000171
具体的，通过计算求得上述4维矩阵的最大特征值对应的4行1列的特征向量：[0.49 0.18 0.16 0.17]T，其中特征向量第1行的向量值对应供电可靠性评估的权值、第2行的向量值对应网架结构评估的权值、第3行的向量值对应供电能力评估的权值、第4行的向量值对应电能质量评估的权值。
(3)验证判断矩阵的一致性；
经过计算证明，上述判断矩阵均满足矩阵一致性，其中供电可靠性评估所属的6个第一层评估指标的判断矩阵的矩阵一致性值CR＝0.09286、网架结构评估所属的5个第一层评估指标的判断矩阵的矩阵一致性值CR＝0.06032、供电能力评估所属的7个第一层评估指标的判断矩阵的矩阵一致性值CR＝0.08818、电能质量评估所属的6个第一层评估指标的判断矩阵的矩阵一致性值CR＝0.06197，第三层评估指标计及分布式能源的主动配电网评估指标体系所属的4个第二层评估指标的判断矩阵的矩阵一致性值CR＝0.07590。
(4).建立完整的计及分布式能源的主动配电网风险评估实时体系，具体步骤如下：
首先，分别计算第一层24个评估指标的实际值与最优值差值的绝对值D1，最优值与合格值差值的绝对值D2，其中实际值为地区电网中实际的统计值和测量值，最优值与合格值为专家和规程标定值，其次，计算各个评估指标的相对趋近程度D＝D1/D2，D为对趋近程度；然后根据趋近程度计算第一层24个评估指标的每一个指标的评估分数Xn＝-100×D+100，进而计算出整个评估指标体系的总得分Y：
Figure GDA0003636055080000181
其中，Xi(1≤i≤n)为第一层24个评估指标中第i个评估指标的评估分数；
此处选取第一层24个评估指标中的主变负载率进行计算，其中，主变负载率的实际值为0.82、最优值为0.9、合格值为0.7，则D1＝|0.82-0.9|＝0.08、D2＝|0.9-0.7|＝0.2、D＝D1/D2＝0.08/0.2＝0.4，主变负载率的指标评估分数为：Xn＝-100×D+100＝-100×0.4+100＝60，同理，可依照上述方法求解出第一层评估指标中其他23个评估指标的评估分数。
按照评估指标的相对权值的求解方法求解第一层评估指标主变负载率的相对权值为0.16×0.17＝0.0272，同理，可求解出第一层评估指标中其他23个评估指标的相对权值。然后，将所求得的24个第一层评估指标的评估分数和相对权值带入到下式中，求得整个评估指标体系的总得分Y：
Figure GDA0003636055080000182
(5)再将风险等级划分为五个级别，分别是：
当90≦Y<100时，等级为优；
当80≦Y<90时，等级为良；
当70≦Y<80时，等级为中；
当60≦Y<70时，等级为差；
当Y<60时，等级为不及格；
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
本发明可广泛用于主动配电网风险评估，更加贴近于实际工作，可以为相关从业人员提供更加准确的判断依据，有利于电力企业的电网资源优势整合和发挥电力部门在统筹、协调资源方面的管理优势，以及更科学系统化地管理电力网络，降低大面积停电事件发生的事故率，更好地促进民生发展。

Claims (1)

1.一种计及分布式能源的主动配电网风险评估实时评估方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)首先，确定含分布式能源的主动配电网的评估层次和评估指标，评估层次划分为三层，
第一层：电源容载比、线路重载比、配变重载比、主变负载率、线路“N-1”、供蓄比例、消纳比率、网架互联率、平均供电半径、高损配变比、绝缘化率、综合线损率、设备故障率、系统故障停电率、高运行年限设备率、平均停电用户数、用户平均停电持续时间、负荷可转移率、三相不平衡度、非线性负载率、冲击性负荷、分布式能源并网节点电压平均合格率、分布式能源并网节点频率平均合格率、分布式能源并网节点电流平均合格率24个评估指标；
第二层：供电可靠性评估、网架结构评估、电能质量评估、供电能力评估4个评估指标；
第三层：计及分布式能源的主动配电网评估指标体系1个评估指标；
其中，
第二层评估指标供电可靠性评估包括：设备故障率、系统故障停电率、用户平均停电持续时间、高运行年限设备率、平均停电用户数、负荷可转移率6个第一层评估指标；
第二层评估指标网架结构评估包括：网架互联率、平均供电半径、高损配变比、绝缘化率、综合线损率5个第一层评估指标；
第二层评估指标电能质量评估包括：三相不平衡度、非线性负载率、冲击性负荷、分布式能源并网节点电压平均合格率、分布式能源并网节点频率平均合格率、分布式能源并网节点电流平均合格率6个第一层评估指标；
第二层评估指标供电能力评估包括：电源容载比、线路重载比、配变重载比、主变负载率、线路“N-1”、供蓄比例、消纳比率7个第一层评估指标；
具体的，第三层评估指标计及分布式能源的主动配电网评估指标体系包括：供电可靠性评估、网架结构评估、电能质量评估、供电能力评估4个第二层评估指标；
具体的，
分布式能源并网节点电压平均合格率具体计算方法为：待评估的含分布式能源的主动配电网内所有分布式能源并网节点的电压合格率与并网节点数量的比值；
分布式能源并网节点频率平均合格率具体计算方法为：待评估的含分布式能源的主动配电网内所有分布式能源并网节点的频率合格率与并网节点数量的比值；
分布式能源并网节点电流平均合格率具体计算方法为：待评估的含分布式能源的主动配电网内所有分布式能源并网节点的电流合格率与并网节点数量的比值；
(2)根据建立的评估层次和评估指标，建立第二和第三层的判断矩阵，
首先，确定指标间重要程度的量化标准，即指标间重要程度所对应指数标度法的指数标度值ak-1，其中k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，其中同等重要、稍微重要、明显重要、强烈重要、极端重要分别量化为a0、a2、a4、a6、a8，其余标度值均处于各重要程度中间，将指数标度值ak-1与1-9标度法的标度值k一一对应，即可得到a8＝9，即a＝1.316；
然后，确定判断矩阵的一般表示形式，设方阵的矩阵维度为n维，i为方阵行下标，j为方阵列下标，判断矩阵内的每一个元素为：aij；
当j＞i时，判断矩阵内的每一个元素为：aij＝ak-1；
当j＝i时，判断矩阵内的每一个元素为：aij＝1；
当j＜i时，判断矩阵内的每一个元素为：aij＝1/ak-1；
具体的，依据指数标度值ak-1与各重要程度的量化标准，进行每两个指标之间重要程度的比较，对供电可靠性评估所属的6个第一层评估指标进行量化评估，其中行指标顺序为：设备故障率、系统故障停电率、用户平均停电持续时间、高运行年限设备率、平均停电用户数、负荷可转移率，行指标分别用f1…f6表示；列指标顺序为：设备故障率、系统故障停电率、用户平均停电持续时间、高运行年限设备率、平均停电用户数、负荷可转移率，列指标分别用f'1…f'6表示；依据行指标与列指标相互比较的重要程度与重要程度的量化标准，确定矩阵中各元素的具体取值，即各重要程度对应的指数标度值ak-1，其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9,构成矩阵，以此建立供电可靠性评估的6维判断矩阵，矩阵表示如下：
Figure FDA0003629747330000031
具体的，通过计算求得上述6维矩阵的最大特征值对应的6行1列的特征向量，其中特征向量第1行的向量值对应设备故障率的权值、第2行的向量值对应系统故障停电率的权值、第3行的向量值对应用户平均停电持续时间的权值、第4行的向量值对应高运行年限设备率的权值、第5行的向量值对应平均停电用户数的权值、第6行的向量值对应负荷可转移率的权值；
具体的，依据指数标度值ak-1与各重要程度的量化标准，进行每两个指标之间重要程度的比较，对网架结构评估所属的5个第一层评估指标进行量化评估，其中行指标顺序为：网架互联率、平均供电半径、高损配变比、绝缘化率、综合线损率，行指标分别用f1…f5表示；列指标顺序为：网架互联率、平均供电半径、高损配变比、绝缘化率、综合线损率，列指标分别用f'1…f'5表示；依据行指标与列指标相互比较的重要程度与重要程度的量化标准，确定矩阵中各元素的具体取值，即各重要程度对应的指数标度值ak-1，其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9,构成矩阵，以此建立网架结构评估的5维判断矩阵，矩阵表示如下：
Figure FDA0003629747330000041
具体的，通过计算求得上述5维矩阵的最大特征值对应的5行1列的特征向量，其中特征向量的第1行的向量值对应网架互联率的权值、第2行的向量值对应平均供电半径的权值、第3行的向量值对应高损配变比的权值、第4行的向量值对应绝缘化率的权值、第5行的向量值对应综合线损率的权值；
具体的，依据指数标度值ak-1与各重要程度的量化标准，进行每两个指标之间重要程度的比较，对电能质量评估所属的6个第一层评估指标进行量化评估，其中行指标顺序为：三相不平衡度、非线性负载率、冲击性负荷、分布式能源并网节点电压平均合格率、分布式能源并网节点频率平均合格率、分布式能源并网节点电流平均合格率，行指标分别用f1…f6表示；列指标顺序为：三相不平衡度、非线性负载率、冲击性负荷、分布式能源并网节点电压平均合格率、分布式能源并网节点频率平均合格率、分布式能源并网节点电流平均合格率，列指标分别用f'1…f'6表示；依据行指标与列指标相互比较的重要程度与重要程度的量化标准，确定矩阵中各元素的具体取值，即各重要程度对应的指数标度值ak-1，其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9,构成矩阵，以此建立电能质量评估的6维判断矩阵，矩阵表示如下：
Figure FDA0003629747330000051
具体的，通过计算求得上述6维矩阵的最大特征值对应的6行1列的特征向量，其中特征向量第1行的向量值对应三相不平衡度的权值、第2行的向量值对应非线性负载率的权值、第3行的向量值对应冲击性负荷的权值、第4行的向量值对应分布式能源并网节点电压平均合格率的权值、第5行的向量值对应分布式能源并网节点频率平均合格率的权值、第6行的向量值对应分布式能源并网节点电流平均合格率的权值；
具体的，依据指数标度值ak-1与各重要程度的量化标准，进行每两个指标之间重要程度的比较，对供电能力评估所属的7个第一层评估指标进行量化评估，其中行指标顺序为：电源容载比、线路重载比、配变重载比、主变负载率、线路“N-1”、供蓄比例、消纳比率，行指标分别用f1…f7表示；列指标顺序为：电源容载比、线路重载比、配变重载比、主变负载率、线路“N-1”、供蓄比例、消纳比率，列指标分别用f'1…f'7表示；依据行指标与列指标相互比较的重要程度与重要程度的量化标准，确定矩阵中各元素的具体取值，即各重要程度对应的指数标度值ak-1,其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，构成矩阵，以此建立供电能力评估的7维判断矩阵，矩阵表示如下：
Figure FDA0003629747330000061
具体的，通过计算求得上述7维矩阵的最大特征值对应的7行1列的特征向量，其中特征向量的第1行的向量值对应电源容载比的权值、第2行的向量值对应线路重载比的权值、第3行的向量值对应配变重载比的权值、第4行的向量值对应主变负载率的权值、第5行的向量值对应线路“N-1”的权值、第6行的向量值对应供蓄比例的权值、第7行的向量值对应消纳比率的权值；
同理可建立第三层评估指标计及分布式能源的主动配电网评估指标体系所属的4个第二层的二级评估指标的判断矩阵，其中行指标顺序为：供电可靠性评估、网架结构评估、供电能力评估、电能质量评估，行指标分别用f1…f4表示；列指标顺序为：供电可靠性评估、网架结构评估、供电能力评估、电能质量评估，列指标分别用f'1…f'4表示；依据行指标与列指标相互比较的重要程度与重要程度的量化标准，确定矩阵中各元素的具体取值，即各重要程度对应的指数标度值ak-1，其中，k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9，构成矩阵，以此建立计及分布式能源的主动配电网评估指标体系的4维判断矩阵，矩阵表示如下：
Figure FDA0003629747330000062
具体的，通过计算求得上述4维矩阵的最大特征值对应的4行1列的特征向量，其中特征向量第1行的向量值对应供电可靠性评估的权值、第2行的向量值对应网架结构评估的权值、第3行的向量值对应供电能力评估的权值、第4行的向量值对应电能质量评估的权值；
(3)验证判断矩阵的一致性；
为避免判定误差随着判断矩阵的阶数升高而升高，故引入平均随机一致性指标RI；当矩阵维度n＝1和n＝2时，RI＝0；当矩阵维度n＝3时，RI＝0.36；当矩阵维度n＝4时，RI＝0.58；当矩阵维度n＝5时，RI＝0.72；当矩阵维度n＝6时，RI＝0.82；当矩阵维度n＝7时，RI＝0.88；通过一致性判断的判定公式和一致性比例的计算公式进行判断矩阵的一致性校验；首先通过一致性判断的判定公式，计算一致性判定值，设判断矩阵的最大特征值为λmax、矩阵维度为n，其计算公式为：
Figure FDA0003629747330000071
但是因为判定误差随着判断矩阵的阶数升高而升高，故引入平均随机一致性指标RI进行一致性比例的计算，再通过一致性比例的计算公式：
Figure FDA0003629747330000072
计算一致性比例，当CR≤0.1时，判断矩阵满足其一致性原则，进入下一步(4)运算；相反，则不满足其一致性原则，此时需进行判断矩阵的调整，将判断矩阵中反差较大的指数标度值ak-1逐步进行调整，直至判断矩阵满足一致性的要求；
(4).建立完整的计及分布式能源的主动配电网风险评估实时体系，具体步骤如下：
首先，分别计算第一层24个评估指标的实际值与最优值的差值D1，最优值与合格值的差值D2，其中实际值为地区电网中实际的统计值和测量值，最优值与合格值为专家和规程标定值；
其次，计算各个评估指标的相对趋近程度，D＝D1/D2，D为相对趋近程度；然后根据相对趋近程度计算第一层24个评估指标的每一个指标的评估分数Xn＝-100×D+100，进而计算出整个评估指标体系的总得分Y：
Figure FDA0003629747330000081
其中，Xi为第一层24个评估指标中第i个评估指标的评估分数
评估指标的相对权值的求解方法如下：
设第二层评估指标供电能力评估的权值为A、网架结构评估的权值为B、供电可靠性评估的权值C、电能质量评估的权值为D；
其中，设第二层评估指标供电能力评估所属的第一层评估指标电源容载比的权值为A1、线路重载比的权值为A2、配变重载比的权值为A3、主变负载率的权值为A4、线路“N-1”的权值为A5、供蓄比例的权值为A6、消纳比率的权值为A7，则电源容载比的相对权值为A×A1、线路重载比的相对权值为A×A2、配变重载比的相对权值为A×A3、主变负载率的相对权值为A×A4、线路“N-1”的相对权值为A×A5、供蓄比例的相对权值为A×A6、消纳比率的相对权值为A×A7；
设第二层评估指标网架结构评估所属的第一层评估指标网架互联率的权值为B1、平均供电半径的权值为B2、高损配变比的权值为B3、绝缘化率的权值为B4、综合线损率的权值为B5，则网架互联率的相对权值为B×B1、平均供电半径的相对权值为B×B2、高损配变比的相对权值为B×B3、绝缘化率的相对权值为B×B4、综合线损率的相对权值为B×B5；
设第二层评估指标供电可靠性评估所属的第一层评估指标设备故障率的权值为C1、系统故障停电率的权值为C2、高运行年限设备率的权值为C3、平均停电用户数的权值为C4、用户平均停电持续时间的权值为C5、负荷可转移率的权值为C6，则设备故障率的相对权值为C×C1、系统故障停电率的相对权值为C×C2、高运行年限设备率的相对权值为C×C3、平均停电用户数的相对权值为C×C4、用户平均停电持续时间的相对权值为C×C5、负荷可转移率的相对权值为C×C6；
设第二层评估指标电能质量评估所属的第一层评估指标三相不平衡度的权值为D1、非线性负载率的权值为D2、冲击性负荷的权值为D3、分布式能源并网节点电压平均合格率的权值为D4、分布式能源并网节点频率平均合格率的权值为D5、分布式能源并网节点电流平均合格率的权值为D6，则三相不平衡度的相对权值为D×D1、非线性负载率的相对权值为D×D2、冲击性负荷的相对权值为D×D3、分布式能源并网节点电压平均合格率的相对权值为D×D4、分布式能源并网节点频率平均合格率的相对权值为D×D5、分布式能源并网节点电流平均合格率的相对权值为D×D6；
(5).再将风险等级划分为五个级别，分别是：
当90≦Y＜100时，等级为优；
当80≦Y＜90时，等级为良；
当70≦Y＜80时，等级为中；
当60≦Y＜70时，等级为差；
当Y＜60时，等级为不及格。
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"基于时序特性的配电网运行安全评价研究";王晖等;《工业安全与环保》;20171231;第43卷(第12期);全文 *

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