CN113792965A - 一种低压配电网重要用户电能质量水平的综合评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低压配电网重要用户电能质量水平的综合评估方法，包括以下步骤：步骤1、建立主动配电网的电能质量综合评价体系；步骤2、根据主动配电网的电能质量综合评价体系中的输入指标和输出指标，采用超效率DEA来计算各个评估点的电能质量评估的效率值，由此获取电能质量的客观评估值；步骤3、利用改进层次分析法，形成判断矩阵，来计算电能质量各指标的权重；步骤4、通过改进熵权法将客观评估值进行赋权，求取电能质量的综合评估值，进而对主动配电网的电能质量进行综合评估。本发明得到的综合评估结果更全面，更符合实际。

Description

一种低压配电网重要用户电能质量水平的综合评估方法
技术领域
本发明属于配电网电能质量评估技术领域，尤其是一种低压配电网重要用户电能质量水平的综合评估方法。
背景技术
在用户侧各工业企业各自为政形成“散户”现象，使得电力管理的难度加大：
(1)各种大容量用电设备随意地的“投入”、“切除”，这对本就薄弱的电力供应网络形成负荷冲击，造成电网电压的波动使供电质量难以稳定；
(2)用户不确定负荷的使用(如：单相负荷的大量使用或是带有整流器的负载等)以及电网可能出现的断相故障，造成供电电源的不平衡度加大。
上述都是造成供电质量难以稳定和难以控制的因素。反过来供电质量的波动又可对工业企业用电设备造成相对影响，特别是对占工业用电80％左右的交流电动机的正常运行影响为最大，轻则损坏设备重则造成事故严重影响企业的安全生产。
电能质量管理涉及公司生产、调度、营销和安质等多个专业,存在业务管理分散、环节多、链条长；数据准确性与时效性差、共享度不高,分析应用不足等问题,亟需一套全局性、系统性的电能质量业务全过程监督和闭环管理的有效手段予以解决。
一般说来，一个综合评估体系是由指标体系和评估方法组成的，指标体系包含了影响评估结果的各项因素，而评估方法则是给出评估结果的重要工具。在电能量综合评估这一问题中，指标体系主要包括:电压偏差、电压暂降、诸波、三相不平衡、频率偏差、电压波动、电压闪变等技术性指标以及其他一些非技术性指标；评估方法主要集中在以下几个方面:基于模糊数学的方法、基于概率统计的方法、层次分析法(AHP)、人工神经网络方法等。
电能质量受多种因素影响，且各影响因素对电能质量的影响程度不尽相同，对电能质量的要求，各国都只是根据各自的实际情况制定了相关的电能质量标准。对上述各项电能质量问题都有比较完善的评估指标和评估方法，但将电能质量作为一个整体进行综合评估，尚不多见。一个电网中各种电能质量问题往往同时存在，并不单一。不同电能质量问题对不同设备均有不同的影响，特别是当多个电能质量问题同时存在时，不同的组合对设备的影响是十分复杂的问题，这使得电能质量的综合评估难以总结出一种准确、有效的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、准确有效的低压配电网重要用户电能质量水平的综合评估方法。
本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
一种低压配电网重要用户电能质量水平的综合评估方法，包括以下步骤：
步骤1、建立主动配电网的电能质量综合评价体系；
步骤2、根据主动配电网的电能质量综合评价体系中的输入指标和输出指标，采用超效率DEA来计算各个评估点的电能质量评估的效率值，由此获取电能质量的客观评估值；
步骤3、利用改进层次分析法，形成判断矩阵，来计算电能质量各指标的权重；
步骤4、通过改进熵权法将客观评估值进行赋权，求取电能质量的综合评估值，进而对主动配电网的电能质量进行综合评估。
而且，所述步骤1的主动配电网的电能质量综合评价体系中包含输入指标和输出指标；
而且，所述输入指标包括：分布式电源参数、储存装置容量和SVC容量；
而且，所述输出指标包括：电压偏差、电压波动、电压闪变、电压不平衡度、谐波、频率偏差、电压暂降七项电能质量指标。
而且，所述步骤2的获取电能质量的客观评估值，采用超效率DEA模型如下：
Figure BDA0003201531760000031
其中，Xj和Yj分别为图2中的输入指标和输出指标；θ为电能质量评估的效率值，即客观评估值；
Figure BDA0003201531760000032
和
Figure BDA0003201531760000033
分别为输入指标的松弛变量和输出指标的剩余变量；λ-汸(λ1,λ2,...λn)为n个电能质量评估的组合系数。
而且，所述步骤3的具体方法为：
确定层次中各元素之间的重要度，形成判断矩阵A＝(aij)m×n，其中aij表达式如下：
Figure BDA0003201531760000041
得到判断矩阵，计算得到电能质量各指标的权重：
Figure BDA0003201531760000042
其中，Wi位各指标的权重；
Figure BDA0003201531760000043
为aij第i行元素乘积的n次方根；
Figure BDA0003201531760000044
为aij第j行元素乘积的n次方根；
而且，所述步骤4的求取电能质量的综合评估值的具体步骤包括：
步骤4.1、综合评价方案有m个评价对象，评价对象为各个评估点。有n个评价指标，
该评价指标为步骤2中的电能质量的客观评估值，由此得到评价矩阵为Pm×n；
步骤4.2、对于n个评价指标来说,均属于效益型指标，对其进行综合评估计算时，
需对评价矩阵进行标准化处理，标准化处理如下:
Figure BDA0003201531760000045
步骤4.3、计算评价指标的熵在有m个评估对象，n个评价指标的评估方案中，第j个评价指标的熵Hj定义为：
Figure BDA0003201531760000046
其中，
Figure BDA0003201531760000047
k＝1/lnm，当fij＝0时，令fij ln fij＝0；
步骤4.4、计算评价指标的熵权值Wi：
Figure BDA0003201531760000051
式中，0≤ωi≤1，
Figure BDA0003201531760000052
Hi为第i个评价指标的熵值；
计算各评价指标熵权值的总体标准偏差σ，即：
Figure BDA0003201531760000053
式中，
Figure BDA0003201531760000054
是评价指标熵权值的平均值；
定义一个修正系数
Figure BDA0003201531760000055
则修正后的评价指标的熵权ωi计算公式如下：
Figure BDA0003201531760000056
其中，
Figure BDA0003201531760000057
为第j个评价指标的熵值。
步骤4.5、根据评价指标的熵权和标准评价矩阵，得到电能质量的综合评估值Vm为：
Vm＝rmn·ωj
Vm为m个评估对象电能质量的综合评估值，综合评估值越大的，说明的电能质量越好。
本发明的优点和有益效果：
1、本发明提出一种主动配电网的电能质量综合评估方法，其通过客观数据评价对主动配电网电能质量进行综合评估，而且本发明采用改进熵权法实现对主动配电网的电能质量的综合评估，引入修正系数M修正了传统熵权法在指标熵值较接近时熵权计算失真的缺陷，使综合评估结果更全面，更符合实际。
2、本发明采用改进熵权法实现对主动配电网的电能质量的综合评估，。其中，采用超效率DEA的方法来计算电能质量的客观评估值，无须假设任何权重，输入输出的权重由决策单元的实际数据求得最优权重。
3、传统熵权法在特定情况下出现不合理的现象,即在所有熵值趋近于1时熵值微小的差距将引起熵权成倍地变化。本发明提出的新的改进熵权法克服了该缺点，并在其余情况下保留与传统熵权法一致的结果。
4.本发明采用改进熵权法有利于简化电力管理难度，保证了电能质量，一定程度上保护了设备的安全。其次，有利于将电能质量作为一个整体，同时解决多个电能质量问题。改进熵权法是一种准确、有效的方法。
附图说明
图1为本发明主动配电网的电能质量评估方法流程图；
图2为本发明主动配电网的电能质量综合评价体系图。
具体实施方式
一种低压配电网重要用户电能质量水平的综合评估方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1、建立主动配电网的电能质量综合评价体系，如图2所示；
所述主动配电网的电能质量综合评价体系中包含输入指标和输出指标；
所述输入指标包括：分布式电源参数、储存装置容量和SVC容量；
所述输出指标包括：电压偏差、电压波动、电压闪变、电压不平衡度、谐波、频率偏差、电压暂降七项电能质量指标。
步骤2、根据主动配电网的电能质量综合评价体系中的输入指标和输出指标，采用超效率DEA(超效率数据包络分析法)来计算各个评估点的电能质量评估的效率值，由此获取电能质量的客观评估值；
所述步骤2的获取电能质量的客观评估值，采用超效率DEA模型如下：
Figure BDA0003201531760000071
其中，Xj和Yj分别为图2中的输入指标和输出指标；θ为电能质量评估的效率值，即客观评估值；
Figure BDA0003201531760000072
和
Figure BDA0003201531760000073
分别为输入指标的松弛变量和输出指标的剩余变量；λ-汸(λ1,λ2,...λn)为n个电能质量评估的组合系数。
步骤3、利用改进层次分析法(AHP)，形成判断矩阵，来计算电能质量各指标的权重；
所述步骤3的具体方法为：
确定层次中各元素之间的重要度，形成判断矩阵A＝(aij)m×n，其中aij表达式如下：
Figure BDA0003201531760000074
得到判断矩阵，计算得到电能质量各指标的权重：
Figure BDA0003201531760000081
其中，Wi位各指标的权重；
Figure BDA0003201531760000082
为aij第i行元素乘积的n次方根；
Figure BDA0003201531760000083
为aij第j行元素乘积的n次方根；
步骤4、通过改进熵权法将客观评估值进行赋权，求取电能质量的综合评估值，进而对主动配电网的电能质量进行综合评估。
所述步骤4的求取电能质量的综合评估值的具体步骤包括：
步骤4.1、综合评价方案有m个评价对象，评价对象为各个评估点。有n个评价指标，
该评价指标为步骤2中的电能质量的客观评估值，由此得到评价矩阵为Pm×n；
步骤4.2、对于n个评价指标来说,均属于效益型指标，对其进行综合评估计算时，
需对评价矩阵进行标准化处理，标准化处理如下:
Figure BDA0003201531760000084
步骤4.3、计算评价指标的熵在有m个评估对象，n个评价指标的评估方案中，第j个评价指标的熵Hj定义为：
Figure BDA0003201531760000085
其中，
Figure BDA0003201531760000086
k＝1/lnm，当fij＝0时，令fij ln fij＝0；
步骤4.4、计算评价指标的熵权值Wi：
Figure BDA0003201531760000091
式中，0≤ωi≤1，
Figure BDA0003201531760000092
Hi为第i个评价指标的熵值；
计算各评价指标熵权值的总体标准偏差σ，即：
Figure BDA0003201531760000093
式中，
Figure BDA0003201531760000094
是评价指标熵权值的平均值；
定义一个修正系数
Figure BDA0003201531760000095
则修正后的评价指标的熵权ωi计算公式如下：
Figure BDA0003201531760000096
其中，
Figure BDA0003201531760000097
为第j个评价指标的熵值。
步骤4.5、根据评价指标的熵权和标准评价矩阵，得到电能质量的综合评估值Vm为：
Vm＝rmn·ωj
Vm为m个评估对象电能质量的综合评估值，综合评估值越大的，说明的电能质量越好。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请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、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。

Claims (7)

1.一种低压配电网重要用户电能质量水平的综合评估方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、建立主动配电网的电能质量综合评价体系；
步骤2、根据主动配电网的电能质量综合评价体系中的输入指标和输出指标，采用超效率DEA来计算各个评估点的电能质量评估的效率值，由此获取电能质量的客观评估值；
步骤3、利用改进层次分析法，形成判断矩阵，来计算电能质量各指标的权重；
步骤4、通过改进熵权法将客观评估值进行赋权，求取电能质量的综合评估值，进而对主动配电网的电能质量进行综合评估。
2.根据权利要求1所述的一种低压配电网重要用户电能质量水平的综合评估方法，其特征在于：所述步骤1的主动配电网的电能质量综合评价体系中包括输入指标和输出指标。
3.根据权利要求2所述的一种低压配电网重要用户电能质量水平的综合评估方法，其特征在于：所述输入指标包括：分布式电源参数、储存装置容量和SVC容量。
4.根据权利要求2所述的一种低压配电网重要用户电能质量水平的综合评估方法，其特征在于：所述输出指标包括：电压偏差、电压波动、电压闪变、电压不平衡度、谐波、频率偏差、电压暂降七项电能质量指标。
5.根据权利要求1所述的一种低压配电网重要用户电能质量水平的综合评估方法，其特征在于：所述步骤2的获取电能质量的客观评估值，采用超效率DEA模型如下：
Figure FDA0003201531750000021
其中，Xj和Yj分别为图2中的输入指标和输出指标；θ为电能质量评估的效率值，即客观评估值；
Figure FDA0003201531750000022
和
Figure FDA0003201531750000023
分别为输入指标的松弛变量和输出指标的剩余变量；λ-黨(λ1,λ2,...λn)为n个电能质量评估的组合系数。
6.根据权利要求1所述的一种低压配电网重要用户电能质量水平的综合评估方法，其特征在于：所述步骤3的具体方法为：
确定层次中各元素之间的重要度，形成判断矩阵A＝(aij)m×n，其中aij表达式如下：
Figure FDA0003201531750000024
得到判断矩阵，计算得到电能质量各指标的权重：
Figure FDA0003201531750000025
其中，Wi位各指标的权重；
Figure FDA0003201531750000026
为aij第i行元素乘积的n次方根；
Figure FDA0003201531750000027
为aij第j行元素乘积的n次方根。
7.根据权利要求1所述的一种低压配电网重要用户电能质量水平的综合评估方法，其特征在于：所述步骤4的求取电能质量的综合评估值的具体步骤包括：
步骤4.1、综合评价方案有m个评价对象，评价对象为各个评估点。有n个评价指标，
该评价指标为步骤2中的电能质量的客观评估值，由此得到评价矩阵为Pm×n；
步骤4.2、对于n个评价指标来说,均属于效益型指标，对其进行综合评估计算时，
需对评价矩阵进行标准化处理，标准化处理如下:
Figure FDA0003201531750000031
步骤4.3、计算评价指标的熵在有m个评估对象，n个评价指标的评估方案中，第j个评价指标的熵Hj定义为：
Figure FDA0003201531750000032
其中，
Figure FDA0003201531750000033
k＝1/lnm，当fij＝0时，令fij ln fij＝0；
步骤4.4、计算评价指标的熵权值Wi：
Figure FDA0003201531750000034
式中，0≤ωi≤1，
Figure FDA0003201531750000035
Hi为第i个评价指标的熵值；
计算各评价指标熵权值的总体标准偏差σ，即：
Figure FDA0003201531750000041
式中，
Figure FDA0003201531750000042
ωi是评价指标熵权值的平均值；
定义一个修正系数
Figure FDA0003201531750000043
则修正后的评价指标的熵权ωi计算公式如下：
Figure FDA0003201531750000044
其中，0≤ωi≤1,
Figure FDA0003201531750000045
为第j个评价指标的熵值。
步骤4.5、根据评价指标的熵权和标准评价矩阵，得到电能质量的综合评估值Vm为：
Vm＝rmn·ωj
Vm为m个评估对象电能质量的综合评估值，综合评估值越大的，说明的电能质量越好。
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