CN111311135A - 一种变电站能效评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变电站能效评估方法，首先细分析了影响变电站能效的多种因素，采用层次分析法和专家评分法相结合的方法来获取每个指标的权重，构建了专家评分权重体系。同时而为了避免数据结果的偶然性，对不同变电站进行调研，通过访问站内工作人员来对每个变电站的初始数据指标进行分析，建立了完整的初始数据指标体系，进而通过数据标准化来方便后续的分析；最后通过关联系数和加权关联度的计算，得到每个变电站的综合能效评估指标，通过比较大小即可简单地对所调查的变电站进行能效水平的评估，得到具体不同变电站的最终能效水平。本发明所述方法使变电站能效分析和评价更加简单、准确。

Description

一种变电站能效评估方法

技术领域

本发明涉及变电站节能分析和评价领域，更具体地，涉及一种变电站能效评估方法。

背景技术

在变电站节能分析和评价方面，国外学者更加注重的是变电站部件的创新发明或节能改造、节能规划布局、人员和设备管理等，注重变电站整体节能设计和节能改造，但是对变电站组成设备的能效影响因素没有进行具体的分析，在变电站能效的研究不够全面深入。国内对于变电站的研究大部分是评价变电站进行节能改善产生的经济效益，存在着评价指标较为不全面、评价对象单一的问题，较少涉及到变电站能效方面，且评价结果不够简单、准确。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的变电站能效分析和评价不够简单、准确的缺陷，提供一种变电站能效评估方法。

所述方法包括以下步骤：

S1：收集能效指标基础数据，建立初始数据指标体系，并对能效指标基础数据进行无量纲化处理；

由于能效指标基础数据有可能大于1，因此要统一进行无量纲化处理，统一指标。方便计算。得出的无量纲化处理后的数值即可用于关联系数计算。

S2：根据能效指标基础数据，计算被评价对象的关联系数；

S3：采用层次分析法和专家评分法相结合的方法来获取每个指标的权重；

其中，判断矩阵的构造是层次分析法的一个重要步骤，将需要评估的指标层通过分层次达到具体的能效评估指标层；再通过专家评分法，根据重要程度定义原则表对需要评价的指标分别进行两两比较，构建专家评分权重体系，获取每个指标的权重数据。

S4：通过对被评价对象的加权关联度的计算，得到每个变电站的综合能效评估指标。

优选地，初始数据指标体系的建立具体为：在不同变电站的数据调查过程中收集基础数据，对变电站的初始数据指标进行分析，在数据调查的过程中，选择若干座不同变电站进行了调研，分别算出每座变电站每个底层指标的初始样本值，收集基础数据建立初始数据指标体系；

优选地，S2中关联系数计算的计算公式为：

其中，i=1，2，3…，m；k=1，2，3…，n；

为分辨系数，一般取0.5；m为被评价变电站的个 数，n为被评价变电站指标的个数；

表示在各评价对象第k个指标值（即 评价对象进行无量纲化处理后的基础数据）与理想对象第k个指标值的最小绝对差的基础 上，再按i=1，2，⋯ ，m，再找出所有最小绝对差中的最小值；

表示在各 评价对象第k个指标值与理想对象第k个指标值的最大绝对差的基础上，再按i=1，2，⋯ ，m， 再找出所有最大绝对差中的最大值，

为关联系数。

优选地，S3包括以下步骤：

S3.1：将需要评估的指标层通过分层次达到具体的能效评估指标层；

S3.2：根据能效评价指标的重要程度定义原则表对需要评价的指标分别进行两两比 较，建立基于专家评分法的权重比较矩阵

；

其中，

的数值通过能效评价指标的重要程度定义原则来进行定义；

S3.3：根据

定义重要性排序指数；

S3.4：根据重要性排序指数确定判断矩阵

；

S3.5：根据判断矩阵，通过计算得出判断矩阵的权重向量。

优选地，重要性排序指数的计算公式为：

其中，

为

在行向量中的重要性排序指数、

为

在列向量中的重要性排 序指数。

优选地，S3.4中判断矩阵

的计算公式为：

其中，

。

优选地，S4中加权关联度的计算公式为：

其中，

为被评价对象第k个指标的权重；

为加权关联度，

的值越大，表明该变 电站的能效水平越高，因此

能作为指标来反应变电站的能效水平。

本发明详细分析了影响变电站能效的多种因素，采用层次分析法和专家评分法相结合的方法来获取每个指标的权重，先构建了专家评分权重体系。同时而为了避免数据结果的偶然性，对不同变电站进行调研，通过访问站内工作人员来对每个变电站的初始数据指标进行分析，建立了完整的初始数据指标体系，进而通过数据标准化来方便后续的分析；最后通过关联系数和加权关联度的计算，得到每个变电站的综合能效评估指标，通过比较大小即可简单地对所调查的变电站进行能效水平的评估，得到具体不同变电站的最终能效水平。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明所述方法使变电站能效分析和评价更加简单、准确。

附图说明

图1为实施例1所述变电站能效评估方法流程图。

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。

实施例1

本实施例提供一种变电站能效评估方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：

S1：收集能效指标基础数据，建立初始数据指标体系，并对能效指标基础数据进行无量纲化处理；

由于能效指标基础数据有可能大于1，因此要统一进行无量纲化处理，统一指标。方便计算。得出的无量纲化处理后的数值即可用于关联系数计算。

S2：根据能效指标基础数据，计算被评价对象的关联系数；

S3：采用层次分析法和专家评分法相结合的方法来获取每个指标的权重；

其中，判断矩阵的构造是层次分析法的一个重要步骤，将需要评估的指标层通过分层次达到具体的能效评估指标层；再通过专家评分法，根据重要程度定义原则表对需要评价的指标分别进行两两比较，构建专家评分权重体系，获取每个指标的权重数据。

S4：通过对被评价对象的加权关联度的计算，得到每个变电站的综合能效评估指标。

下面结合附图对本实施例进行详细说明：

S1：收集能效指标基础数据，建立初始数据指标体系，并对能效指标基础数据进行无量纲化处理；

由于能效指标基础数据有可能大于1，因此要统一进行无量纲化处理，统一指标。方便计算。得出的无量纲化处理后的数值即可用于关联计算。

以对变压器的负载率进行能效指标基础数据评估为例：

一般情况下，变压器的空载损耗和短路损耗占变压器损耗的绝大部分，因此我们在进行变压器负载率的评估时，可以只考虑这两部分。变压器的能耗计算公式如下：

其中，

为变压器有功损耗，

为变压器空载有功损耗，

为变压器短路有功损 耗，

为变压器无功损耗，

为变压器空载无功损耗，

为变压器短路无功损耗，β为 变压器的负荷率（负荷系数）。

在变压器的运行过程中，有功损耗和无功损耗随着负荷的增加呈非线性变化，因 此，通过分析可以找出当变压器在某一负荷系数下运行时，其有功损耗和无功损耗达到最 低，在此运行方式下变压器的效率达到最高，此时有变压器的空载损耗

和短路损耗

相等，这时候的负荷系数是理想状况下的最佳负荷系数：

其中，

为空载损耗，一般情况下主要是由铁损引起的，而

为短路损耗，主要是由 额定电流的铜损引起的。这说明了在理想运行情况下，当变压器中的铜耗和铁耗相等时，变 压器处于最高效率状态。但是在实际运行中，额定负载下的铜耗约为铁耗的3~7倍，β恒小于 1，可近似认为在40％~70％额定负荷时，变压器的效率最高，此时有利于变压器的经济运 行。变压器的经济运行以C表示其能效水平，以双绕组变压器为例，变压器经济运行下负载 率的能效指标基础数据的计算方法如下：

其中

代表变压器的平均负载率，

为变压器处于经济运行点的负载率。

对多种指标进行类似计算后，得出下表1：

表1：变压器的负载率无量纲化处理后的能效指标基础数据表

S2：根据能效指标基础数据，计算被评价对象的关联系数；

对每个变电站的关联系数进行计算：

其中，i=1，2，3…，m；k=1，2，3…，n；

为分辨系数，一般取0.5；m为被评价变电站的个 数，n为被评价变电站指标的个数；

表示在各评价对象第k个指标值与 理想对象第k个指标值的最小绝对差的基础上，再按i=1，2，⋯ ，m，再找出所有最小绝对差中 的最小值；

计算方法与上述类似。

根据表1对变压器的负载率进行能效指标各关联系数计算如下：

变压器负载率：

变压器冷却方式：

变压器并解列：

变压器功率因数：

因为实际调查中表1中的指标数据会有1和0的存在，所以

这 个最小值一般会为0；而

这里最大值一般会为1。

S3：采用层次分析法和专家评分法相结合的方法来获取每个指标的权重；

基于层次分析法的权重分析，在研究设计方案的过程中，准确合理地选取能效评估指标体系直接关系到评估过程的科学性和评估结果的准确性，是整个能效评估过程中的重要问题。在构建与评估的过程中确定指标权重是能效评估的关键。层次分析法（AHP）是一种确定权重的有效方法，它能把一个复杂问题的各因素分为联系较紧密的有序层，使整个问题条理化，在不同层次上通过权重的大小对变电站进行能效指标的评估，其评估的结果简单、准确和可靠。

其中，判断矩阵的构造是层次分析法的一个重要步骤，将需要评估的指标层通过分层次达到具体的能效评估指标层。采用专家评分法，根据重要程度定义原则表对需要评价的指标分别进行两两比较，从而建立比较矩阵：

其中

的数值可由表2来定义：

表2：重要程度定义原则表

在此定义重要性排序指数，重要性排序指数的计算公式为：

其中，

为

在行向量中的重要性排序指数、

为

在列向量中的重要性排序 指数。

判断矩阵中元素计算公式如下：

得到判断矩阵

即为所求，随后通过计算得出判断矩阵的权重向量。

层次分析法首先对两种元素的重要性进行比较，得出比较矩阵，因此需要使用专家评分法进行评分比较。专家评分法是一种基于专家的主观意见和经验对指标进行打分进而确定权重的方法。由于权重的确定需要基于专家主观意见上，因此需要请教至少3种不同类型的专家进行打分，每种类型所调查的专家成员应越多越好。

在通过调查获得充分的数据后，对不同专家成员的每个指标评分值进行集中数据处理，得出每个评估指标的最终分值，作为初始数据来构造比较矩阵。在检验过比较矩阵后，计算出判断矩阵，获取每个指标的权重数据。

S4：通过对被评价对象的加权关联度的计算，得到每个变电站的综合能效评估指标。

根据上文关联系数的计算结果，对被评价对象的加权关联度计算如下：

其中，

为被评价对象第k个指标的权重；

的值越大，表明该变电站的能效水平越 高，因此

能作为指标来反应变电站的能效水平。

以此类推，在此将上述计算结果与对应的权重相乘，利用加权关联度

，所得计算处理即为能效指标评估值。

本实施例将上述步骤计算结果与对应的权重相乘，作进一步计算处理，结果如下表3所示，此表的结果即为A变电站变压器的能效指标评估值。

表3 变压器能效评估指标值

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，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 (7)

1.一种变电站能效评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：收集能效指标基础数据，建立初始数据指标体系，并对能效指标基础数据进行无量纲化处理；

S2：根据能效指标基础数据，计算被评价对象的关联系数；

S3：采用层次分析法和专家评分法相结合的方法来获取每个指标的权重；

S4：通过对被评价对象的加权关联度的计算，得到每个变电站的综合能效评估指标。

2.根据权利要求1所述的变电站能效评估方法，其特征在于，初始数据指标体系的建立具体为：在不同变电站的数据调查过程中收集基础数据，对变电站的初始数据指标进行分析，在数据调查的过程中，选择若干座不同变电站进行了调研，分别算出每座变电站每个底层指标的初始样本值，收集基础数据建立初始数据指标体系。

3.根据权利要求1或2所述的变电站能效评估方法，其特征在于，S2中关联系数计算的计算公式为：

其中，i=1，2，3…，m；k=1，2，3…，n；

为分辨系数；m为被评价变电站的个数；n为被评价 变电站指标的个数；

表示在各评价对象第k个指标值，即评价对象进行 无量纲化处理后的基础数据与理想对象第k个指标值的最小绝对差的基础上，再按i=1，2，⋯ ，m，再找出所有最小绝对差中的最小值；

表示在各评价对象第k个指 标值与理想对象第k个指标值的最大绝对差的基础上，再按i=1，2，⋯ ，m，再找出所有最大绝 对差中的最大值，

为关联系数。

4.根据权利要求3所述的变电站能效评估方法，其特征在于，S3包括以下步骤：

S3.1：将需要评估的指标层通过分层次达到具体的能效评估指标层；

S3.2：根据能效评价指标的重要程度定义原则表对需要评价的指标分别进行两两比 较，建立基于专家评分法的权重比较矩阵

；

其中，

的数值通过能效评价指标的重要程度定义原则来进行定义；

S3.3：根据

定义重要性排序指数；

S3.4：根据重要性排序指数确定判断矩阵

；

S3.5：根据判断矩阵，通过计算得出判断矩阵的权重向量。

5.根据权利要求4所述的变电站能效评估方法，其特征在于，重要性排序指数的计算公式为：

其中，

为

在行向量中的重要性排序指数、

为

在列向量中的重要性排序 指数。

6.根据权利要求4或5所述的变电站能效评估方法，其特征在于，S3.4中判断矩阵

的计 算公式为：

其中，

。

7.根据权利要求6所述的变电站能效评估方法，其特征在于，S4中加权关联度的计算公式为：

其中，

为被评价对象第k个指标的权重；

为加权关联度，

的值越大，表明该 变电站的能效水平越高。

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