CN112668943A - 一种配电线路健康状态评估方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种配电线路健康状态评估方法及系统,获取预设区域内配电线路基础运行数据;根据基础数据计算各个单项评估指标的得分值;利用综合权重法对层次分析法得到的主观权重和变异系数法得到的客观权重进行处理,得到各单项指标的权重;根据各单项指标之间的上下级和平级关系以及指标权重大小,计算整个评价指标体系的得分,根据得分进行配电线路健康度评估;本公开运用层次分析法、变异系数法和综合权重法明确了指标的权重值,并依此类推建立整个完整的指标体系,极大的提高了配电线路健康评估的准确性。
Description
技术领域
本公开涉及配电线路运行分析技术领域,特别涉及一种配电线路健康状态评估方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术,并不必然构成现有技术。
配电线路直接与负荷相连,配电线路的运行状态如何直接影响到负荷供电的可靠性,甚至整个电力系统的安全性,尤其对于老旧配电线路来说,通过运行状态评估,准确掌握其运行状态,及时消除其故障隐患,从而达到延长线路使用寿命和提高资产利用率的目的。
随着用电负荷的快速增长、用电可靠性要求的提高,使得以城市、负荷集中区域为代表的配电网规模逐渐增大、拓扑结构越来越复杂;加之陆续有分布式能源的接入、电动汽车充电站的应用,配电网的运行复杂性也大大增加。
发明人发现,传统配网线路的运行机制和特性正日趋复杂,生产运行管理难度加大,尤其是故障后人工查找和排除故障往往会花费较多时间。传统故障排查方式是工作人员通过巡线或是利用分段合闸等落后方法查找故障区,对于较长的线路故障查找往往需要几天的时间,无形中延长了停电时间,极大地影响了供电可靠性。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本公开提供了一种配电线路健康状态评估方法及系统,运用层次分析法、变异系数法和综合权重法明确了指标的权重值,并依此类推建立整个完整的指标体系,极大的提高了配电线路健康评估的准确性。
为了实现上述目的,本公开采用如下技术方案:
本公开第一方面提供了一种配电线路健康状态评估方法。
一种配电线路健康状态评估方法,包括以下步骤:
获取预设区域内配电线路基础运行数据;
根据基础数据计算各个单项评估指标的得分值;
利用综合权重法对层次分析法得到的主观权重和变异系数法得到的客观权重进行处理,得到各单项指标的权重;
根据各单项指标之间的上下级和平级关系以及指标权重大小,计算整个评价指标体系的得分,根据得分进行配电线路健康度评估。
作为可能的一些实现方式,单项评估指标至少包括主变重过载比例、主变轻载比例、10kV线路重过载比例、10kV线路存在危急风险比例、10kV母线电压合格率、台区关口电压合格率、用户电压合格率、10kV架空线路故障率、10kV电缆线路故障率、开关设备故障率、配变故障率、供电可靠率、用户平均停电次数、重复停电用户比例和线损率。
作为可能的一些实现方式,层次分析法得到主观权重,包括:
确定m个两两判断矩阵;
对m个判断矩阵进行平均化处理;
求两两判断矩阵最大特征值及特征向量;
当两两判断矩阵一致性校验合格之后,根据两两判断矩阵的最大特征值对应的特征向量得到各指标的主观权重;否则需要重新确定两两判断矩阵的元素,直到矩阵满足一致性校验为止。
作为进一步的限定,对m个判断矩阵进行平均化处理,包括:
所有两两判断矩阵中主对角线的元素均为1,不作处理;
仅对m个两两判断矩阵中主对角线以上部分的n(n-1)/2个元素作平均化处理;
作为可能的一些实现方式,变异系数法得到客观权重,包括:
假设有m项评价指标,有n个地区配网评价对象,X为原始数据矩阵;
把各项指标进行一致化无量纲处理,将各项指标归一化到[0,1]区间;
计算各指标的标准差;
根据各指标的标准差计算各指标的变异系数;
对各指标的变异系数进行归一化处理,得到各指标的客观权重。
作为可能的一些实现方式,单个评估指标的权重为主观权重与客观权重的乘积除以各个评估指标的主观权重与客观权重的乘积的和。
作为进一步的限定,利用最小信息熵原理和拉格朗日乘子法优化,得到单个评估指标的最终权重。
本公开第二方面提供了一种配电线路健康状态评估系统。
一种配电线路健康状态评估系统,包括:
数据获取模块,被配置为:获取预设区域内配电线路基础运行数据;
分值计算模块,被配置为:根据基础数据计算各个单项评估指标的得分值;
权重计算模块,被配置为:利用综合权重法对层次分析法得到的主观权重和变异系数法得到的客观权重进行处理,得到各单项指标的权重;
健康评估模块,被配置为:根据各单项指标之间的上下级和平级关系以及指标权重大小,计算整个评价指标体系的得分,根据得分进行配电线路健康度评估。
本公开第三方面提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有程序,该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的配电线路健康状态评估方法中的步骤。
本公开第四方面提供了一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序,所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的配电线路健康状态评估方法中的步骤。
与现有技术相比,本公开的有益效果是:
1、本公开所述的方法、系统、介质或电子设备,综合考虑了配电线路的多项指标,为配电线路运行人员全面分析配电线路运行状态提供了充分的依据;基于该指标体系运用了改进的层次分析法加入了专家对各指标重要程度的把握,凸显了对指标赋权重的主观性;运用了反映配电线路各指标的数据差异的变异系数法,体现了对指标赋权重的客观性,最后引入了综合权重法,尽可能的提高了数据的利用率,提高了评估效率。
2、本公开所述的方法、系统、介质或电子设备,从系统工程的角度出发,并结合实际调研和专家经验,以客观、准确、相互独立、操作性强的原则全面反映了配电线路运行状态的单项指标;运用层次分析法、变异系数法和综合权重法明确了指标的权重值并依此类推建立整个完整的指标体系,再采用模糊隶属度函数结合相关行业标准和专家经验来确定单项指标的评分公式,通过从配电线路上自动采集到的运行数据,计算各个指标的得分,最终依据健康度理论给出整个配电线路的运行状态评估情况,极大的提高了评估结果的准确性。
本公开附加方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本公开的实践了解到。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解,本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开,并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例1提供的评估方法流程图。
图2为本公开实施例1提供的配电线路运行状态评估体系图。
图3为本公开实施例1提供的隶属度函数模型图。
图4为本公开实施例1提供的上层指标的得分情况。
图5为本公开实施例1提供的底层单项指标的得分情况。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下,本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1:
如图1和图2所示,本公开实施例1提供了一种配电线路健康状态评估方法,包括以下步骤:
S1:确定评估区域
确定待评估的配电线路;
S2:采集配电线路基础运行数据
在选取的评估区域内,收集并校验与评估指标相关的配电线路基础数据,确保其完整性和准确性。所述数据包括供电可靠性、线损率和电压合格率的综合指标,线路、配变和开关设备等运行数据,以及负载、故障停电情况下的信息数据。
在正常情况下,除故障段外不停电,并不得发生电压过低,以及供电设备不允许的过负荷;在计划停运情况下,又发生故障停运时,允许部分停电,但应在规定时间内恢复供电。
S3:根据基础数据计算个单项指标得分值
单项性能指标包括主变重过载比例、主变轻载比例、10kV线路重过载比例、10kV线路存在危急风险比例、10kV母线电压合格率、台区关口电压合格率、用户电压合格率、10kV架空线路故障率、10kV电缆线路故障率、开关设备故障率、配变故障率、供电可靠率、用户平均停电次数、重复停电用户比例及线损率。
其中主变重过载比例(主变轻载比例)=重过载主变台数之和/主变总台数(轻载主变台数之和/主变总台数),重(过)载主变指主变压器年最大负载率达到或超过80%(100%)且持续2h以上,轻载主变指主变压器年最大负载率小于或等于20%。
线路重过载比例=重过载线路条数之和/线路总条数,重(过)载线路指线路年最大负载率达到或超过70%(100%)且持续1h以上。线路存在危急风险是指线路在重过载的情况下,重过载时间占总监测时间的百分比大于等于15%(电流采集装置每15min记录一次)。而线路存在危急风险比例是指存在危急风险的线路占所有重过载线路的比例。
主变10kV母线供电电压允许偏差为额定电压的±7%;台区关口电压允许偏差为额定电压的+7%和-10%;用户供电电压允许偏差为额定电压的+7%和-10%。其中监测点的电压合格率计算公式如下:
10kV线路(电缆、架空)故障率为全年每100km线路故障停电次数,配变、开关设备故障率为全年每100台配变、开关设备的故障停电次数,在计算故障率指标时应将其结果折算到年,折算公式如下:
供电可靠率、用户平均停电次数、重复停电用户比例计算公式如下:
线损率计算公式如下:
如图3所示,为隶属度函数模型图,根据隶属度函数得到上述指标所述评分公式如下:
由此计算出各个单项指标的得分情况,如下所示:
S4:求得各单项指标的权重并与指标得分相乘并向上计算获得配电线路上层指标的得分情况。
在确定单项指标权重的过程中首先应用层次分析法,步骤如下:
S4.1:确定m个两两判断矩阵
让m位配电网运行专家对两两判断矩阵进行独立赋值,其中第k位专家的判断矩阵如下:
成对比较矩阵是表示本层的所有因素针对上一层的一个因素的相对重要性的比较。成对比较矩阵的元素bij表示的是第i个因素相对于第j个因素的比较结果,这个值使用的是1-9标度方法所给出的。
标度含义如下:
S4.2:对m个判断矩阵进行平均化处理
(1)所有两两判断矩阵中主对角线的元素均为1,不作处理。
(2)仅对m个两两判断矩阵中主对角线以上部分的n(n-1)/2个元素作平均化处理。
S4.3:求两两判断矩阵最大特征值及特征向量
计算优化后判断矩阵的最大特征值λmax和最大特征值对应的特征向量W。
S4.4:一致性校验和归一化处理
采用随机一致性指标CR衡量两两判断矩阵的一致性程度。首先计算两两判断矩阵的最大特征根λmax,一致性指标比率CI=(λmax-n)/(n-1),根据判断矩阵阶数n,从下表中查询相应的平均随机一致性指标RI,CR=CI/RI。
当CR小于0.1时,认为两两判断矩阵满足一致性要求。1、2阶两两判断矩阵无需进行一致性判断。当两两判断矩阵一致性校验合格之后,根据两两判断矩阵的最大特征值λmax对应的特征向量W求指标权重;否则需要重新确定两两判断矩阵的元素,直到矩阵满足一致性校验为止。
则主观方法层次分析法得出的权重值为:
其次应用变异系数法,步骤如下:
S4.5:假设有m项评价指标,有n个地区配网评价对象,X为原始数据矩阵,其中Xij为第i个对象的第j个指标的数值:
S4.6:指标预处理
配电线路健康状态指标分为正向指标、逆向指标和区间指标,正向指标值越大越好,逆向指标值越小越好,区间指标越靠近区间中部越好。由于各评估指标具有不同的量纲和类型,不能直接进行比较,所以把各项指标进行一致化无量纲处理,将各指标归一化到[0,1]区间。
正向指标的一致化和无量纲处理公式为:
区间指标的一致化和无量纲处理公式为:
逆向指标的一致化和无量纲处理公式为:
S4.7:计算各指标的标准差,反映各指标的绝对变异程度,式中Sj表示第j个指标的标准差:
S4.8:计算各指标的变异系数,反映各指标的相对变异程度:
S4.9:对各指标的变异系数进行归一化处理,得到各指标的权重:
则客观方法变异系数法得出的权重值为:
最后综合层次分析法得到的主观权重和变异系数法得到的客观权重得到最终结果,步骤如下:
综合层次分析法得到的主观权重wi和变异系数法得到的客观权重wj,确定综合权重为:
为使综合权重Wi与主客观权重wi和wj尽可能接近,根据最小信息熵原理:
利用拉格朗日乘子法优化可得综合权重计算式为:
最终求得各层单项指标的综合权重值为:
根据各单项指标之间的上下级和平级关系以及指标权重大小,计算整个评价指标体系的得分:
最终得到上层指标的得分情况如下:
S5:根据健康度的定义评价配电线路
定义健康度准则为:采用百分制进行评分,将评估得分分为4个等级,分别为“优”、“良”、“中”、“差”,其中得分≥90的为“优”,90>得分≥70的为“良”,70>得分≥60的为“中”,得分<60的为“差”。首先分析上层指标,若该指标得分为“中”或“差”则再根据单项指标的得分找出其运行的薄弱环节,分析影响配电线路运行水平和供电能力的因素,并提出相应的解决措施和办法。
得分结果如图4和图5所示,由图4可知评分较低的指标为负载率和电压合格率,其中负载率指标为“中”,电压合格率指标为“差”;运行故障、供电可靠性和线损率都为“良”,其中供电可靠性指标接近“优”。由图5可以更直观地看出所有底层单项指标的得分情况。其中10kV架空线路故障率、10kV电缆线路故障率、用户平均停电次数和重复停电用户比例四个指标都达到了“优”,主变轻载比例、10kV线路危急风险比例、开关设备故障率、供电可靠率和统计线损率五个指标为“良”,主变重过载比例、10kV线路重过载比例、用户电压合格率和配变故障率四个指标为“中”,10kV母线电压合格率和台区关口电压合格率两个指标为“差”
分析发现,造成负载率指标评分偏低的原因是用电负荷增加导致多条线路和配变出线重过载,需要通过联络开关对部分负荷进行转带或是对部分老化的线路、配电进行改造,而造成电压合格率偏低的主要原因是配变台区“低电压”现象普遍,需要进一步加强台区低电压管理工作,从而保证用户的电能质量。供电可靠性指标的得分较高,归功于电力公司开展的城市配网带电作业的工作。最后,该市还需进一步加强三相不平衡的管理工作,这也是降低线损率的有效途径。
本实施例重点考虑了数据的处理和利用问题,增加评估的真实性,有根据的提出了一套完整的基于配电线路实际运行数据的运行状态评估体系,该体系具有科学、完整和客观的特点,量化的评估结果能提供给配电网运行人员一定的参考价值,提高了工作的效率。
实施例2:
本公开实施例2提供了一种配电线路健康状态评估系统,包括:
数据获取模块,被配置为:获取预设区域内配电线路基础运行数据;
分值计算模块,被配置为:根据基础数据计算各个单项评估指标的得分值;
权重计算模块,被配置为:利用综合权重法对层次分析法得到的主观权重和变异系数法得到的客观权重进行处理,得到各单项指标的权重;
健康评估模块,被配置为:根据各单项指标之间的上下级和平级关系以及指标权重大小,计算整个评价指标体系的得分,根据得分进行配电线路健康度评估。
所述系统的工作方法与实施例1提供的配电线路健康状态评估方法相同,这里不再赘述。
实施例3:
本公开实施例3提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有程序,该程序被处理器执行时实现如本公开实施例1所述的配电线路健康状态评估方法中的步骤。
实施例4:
本公开实施例4提供了一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序,所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例1所述的配电线路健康状态评估方法中的步骤。
本领域内的技术人员应明白,本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本公开可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory,RAM)等。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已,并不用于限制本公开,对于本领域的技术人员来说,本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种配电线路健康状态评估方法,其特征在于:包括以下步骤:
获取预设区域内配电线路基础运行数据;
根据基础数据计算各个单项评估指标的得分值;
利用综合权重法对层次分析法得到的主观权重和变异系数法得到的客观权重进行处理,得到各单项指标的权重;
根据各单项指标之间的上下级和平级关系以及指标权重大小,计算整个评价指标体系的得分,根据得分进行配电线路健康度评估。
2.如权利要求1所述的配电线路健康状态评估方法,其特征在于:
单项评估指标至少包括主变重过载比例、主变轻载比例、10kV线路重过载比例、10kV线路存在危急风险比例、10kV母线电压合格率、台区关口电压合格率、用户电压合格率、10kV架空线路故障率、10kV电缆线路故障率、开关设备故障率、配变故障率、供电可靠率、用户平均停电次数、重复停电用户比例和线损率。
3.如权利要求1所述的配电线路健康状态评估方法,其特征在于:
层次分析法得到主观权重,包括:
确定m个两两判断矩阵;
对m个判断矩阵进行平均化处理;
求两两判断矩阵最大特征值及特征向量;
当两两判断矩阵一致性校验合格之后,根据两两判断矩阵的最大特征值对应的特征向量得到各指标的主观权重;否则需要重新确定两两判断矩阵的元素,直到矩阵满足一致性校验为止。
5.如权利要求1所述的配电线路健康状态评估方法,其特征在于:
变异系数法得到客观权重,包括:
假设有m项评价指标,有n个地区配网评价对象,X为原始数据矩阵;
把各项指标进行一致化无量纲处理,将各项指标归一化到[0,1]区间;
计算各指标的标准差;
根据各指标的标准差计算各指标的变异系数;
对各指标的变异系数进行归一化处理,得到各指标的客观权重。
6.如权利要求1所述的配电线路健康状态评估方法,其特征在于:
单个评估指标的权重为主观权重与客观权重的乘积除以各个评估指标的主观权重与客观权重的乘积的和。
7.如权利要求6所述的配电线路健康状态评估方法,其特征在于:
利用最小信息熵原理和拉格朗日乘子法优化,得到单个评估指标的最终权重。
8.一种配电线路健康状态评估系统,其特征在于:包括:
数据获取模块,被配置为:获取预设区域内配电线路基础运行数据;
分值计算模块,被配置为:根据基础数据计算各个单项评估指标的得分值;
权重计算模块,被配置为:利用综合权重法对层次分析法得到的主观权重和变异系数法得到的客观权重进行处理,得到各单项指标的权重;
健康评估模块,被配置为:根据各单项指标之间的上下级和平级关系以及指标权重大小,计算整个评价指标体系的得分,根据得分进行配电线路健康度评估。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的配电线路健康状态评估方法中的步骤。
10.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的配电线路健康状态评估方法中的步骤。
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