CN116187866B - 电网运行安全量化指标体系的评价方法 - Google Patents

电网运行安全量化指标体系的评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了电网运行安全量化指标体系的评价方法，涉及电网运行安全技术领域，选取不同安全量化方案中影响电网运行安全状态的多项评价指标，计算每个安全量化方案之间相同项的评价指标的标准差；建立每个安全量化方案的评价指标的映射；构造映射后的评价指标的归属矩阵，得到安全量化方案的评价向量；采用模糊运算模型，确定最优目标函数值矩阵；将最优目标函数值相乘，将乘积最大的安全量化方案确定为最佳安全量化方案，解决了现有技术中无法从整体上评估电网运行效率的问题，能够有效地避免评估专家对电网运行的评估不足，能够提高评估的准确性。

Description

电网运行安全量化指标体系的评价方法
技术领域
本发明涉及电网运行安全技术领域，具体涉及电网运行安全量化指标体系的评价方法。
背景技术
近些年来随着经济的持续快速增长，电网的最大负荷逐年攀高、峰谷差不断增大，电力供应日趋紧张。特别是在炎热的夏季，大量空调等降温负荷开启，出现了一年当中的最高负荷水平，加剧了电网迎峰度夏期间电力供应的紧张局面，给电力系的安全运行带来了很大挑战。因而，在电网运行调度工作中，定量评估电网的安全风险程度，并采取适当的预防控制措施以降低电网运行的安全风险，是保证电网安全运行和可靠供电的有效手段。
智能电网是把最新的信息、通信、计算机控制技术和原有的输、配电基础设施高度结合为一体的智能化电力系统，亟需研究一套行之有效的评价体系和评估方法，对智能电网进行科学、合理、全面的评价，以便为智能电网的发展规划提供科学指导，为智能电网的运行管理提供决策依据。现今在电网规划方面，如何构建科学合理的电网规划项目经济评价指标体系与方法成为了热点问题之一。电网规模过大，会降低电网的利用效率，影响电网运行的经济性。另外，电网规划、建设、运行首先必须保证其安全性和稳定性。因此，需要对电网规划的影响因素进行分析，从投入产出的角度分析影响电网规划经济性的参数，这有助于评价指标的构建。
现有电网运行安全量化指标体系的评价方法中一般采用评估软件对可能出现的问题进行计算分析，并得到限制电力系统安全稳定的因素。这样的安全稳定水平评估方式不能准确表征多个可能限制电力系统稳定水平的关键因素，也难以表征多个限制因素的稳定裕度。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了电网运行安全量化指标体系的评价方法，包括如下步骤：
S1、选取不同安全量化方案中影响电网运行安全状态的多项评价指标，计算每个安全量化方案之间相同项的评价指标的标准差；
S2、建立每个安全量化方案的评价指标的映射；
S3、构造映射后的评价指标的归属矩阵，得到安全量化方案的评价向量；
S4、采用模糊运算模型，确定最优目标函数值矩阵；
S5、将最优目标函数值相乘，将乘积最大的安全量化方案确定为最佳安全量化方案。
进一步地，步骤S1中，设有ｎ个安全量化方案，每个安全量化方案有ｍ项影响电网运行安全状态的评价指标，构成评价指标矩阵Ｘ，其中为第ｉ个安全量化方案的第ｊ个评价指标：
；
计算ｎ个安全量化方案的第j项评价指标的标准差：
。
进一步地，步骤S2中，根据标准差与每个安全量化方案的第ｊ个评价指标/>的比值，建立每个安全量化方案的第ｊ个评价指标/>的映射，构建模糊集A，，其中/>是每个安全量化方案的第ｊ个评价指标的映射函数，映射函数/>的表达式如下：
；
a,b,c,d为每个评价指标的标准差的等级分割点数值。
进一步地，步骤S3中，针对构成评价指标矩阵Ｘ中的每一安全量化方案的所有评价指标组(j=1,2,……,m)，根据映射函数/>的映射过程构造归属矩阵；
第i个安全量化方案的所有评价指标组的归属矩阵/>中的第h个归属元素为，每一行归属元素集合作为安全量化方案/>的评价向量/>，h=1，2，…，k；k为归属元素的总数；
，则m项评价指标的归属矩阵/>；
。
进一步地，步骤S4中，以评价指标的归属矩阵的转置矩阵/>作为模糊运算模型的输入数据，输入向量/>，引入输入权重。
进一步地，模糊运算模型表示如下：
；
其中，最优目标函数值为，则最优目标函数值矩阵H：
。
进一步地，将最优目标函数值矩阵H中的每一行最优目标函数值相乘，其积/>作为安全量化方案/>的综合评价结果：
；j=1,2,……，m；
选择最大的安全量化方案为最佳安全量化方案。
相比于现有技术，本发明具有如下有益技术效果：
通过对制定的评估电网的不同安全量化方案的多个指标中的多个评价指标给出变化程度，选用映射函数将每个评价指标的标准差进行量化和标度，构造评价指标的归属矩阵，计算每一行归属元素集合作为安全量化方案的评价向量，采用模糊运算模型，确定最优目标函数值矩阵，将最优目标函数值相乘，乘积作为该安全量化方案的综合评价结果，选择乘积最大的安全量化方案作为最佳决策，解决了现有技术中无法从整体上评估电网运行效率的问题，能够有效地避免评估专家对电网运行的评估不足，能够提高评估的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的电网运行安全量化指标体系的评价方法的流程示意图。
图2为本发明的电网运行安全量化指标体系的评价系统的流程示意图。
图3为本发明的体系的评价指标层结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本发明的具体实施例附图中，为了更好、更清楚的描述系统中的各元件的工作原理，表现所述装置中各部分的连接关系，只是明显区分了各元件之间的相对位置关系，并不能构成对元件或结构内的信号传输方向、连接顺序及各部分结构大小、尺寸、形状的限定。
如图1所示，为本发明的电网运行安全量化指标体系的评价方法的流程示意图，包括如下步骤：
步骤1、选取不同安全量化方案中影响电网运行安全状态的多项评价指标，计算每个安全量化方案之间相同项的评价指标的标准差。
设有ｎ个安全量化方案，每个安全量化方案有ｍ项影响电网运行安全状态的评价指标，构成评价指标矩阵Ｘ，其中为第ｉ个安全量化方案的第ｊ个评价指标：
；
计算ｎ个安全量化方案的第j项评价指标的标准差：
。
步骤2、建立每个安全量化方案的评价指标的映射。
根据标准差与每个安全量化方案的第ｊ个评价指标/>的比值，建立每个安全量化方案的第ｊ个评价指标/>的映射，构建模糊集A，/>，其中是每个安全量化方案的第ｊ个评价指标的映射函数。
优选地，选用映射函数来将每个评价指标进行量化和标度，映射函数的表达式如下：
；
a,b,c,d为每个评价指标的标准差的等级分割点数值。
步骤3、构造映射后的评价指标的归属矩阵，得到安全量化方案的评价向量。
针对构成评价指标矩阵Ｘ中的每一安全量化方案的所有评价指标组，即评价指标矩阵Ｘ中的每一行，根据映射函数/>的映射结果构造归属矩阵/>。
第i个安全量化方案的所有评价指标组的归属矩阵/>中的第h个归属元素为，每一行归属元素集合作为安全量化方案/>的评价向量/>，h=1，2，…，k；k为归属元素的总数；
，则m项评价指标的归属矩阵/>；
。
步骤4、采用模糊运算模型，确定最优目标函数值矩阵。
以评价指标的归属矩阵的转置矩阵/>作为模糊运算模型的输入数据，输入向量/>，引入输入权重/>。
模糊运算模型表示如下：
；
其中，最优目标函数值为，则最优目标函数值矩阵H：
。
步骤5、将最优目标函数值相乘，将乘积最大的安全量化方案确定为最佳安全量化方案。
将最优目标函数值矩阵H中的每一行最优目标函数值相乘，其积/>作为安全量化方案/>的综合评价结果：
；j=1,2,……，m；
选择最大的安全量化方案为最佳安全量化方案。
通过对制定的评估电网的不同安全量化方案的多个指标中的多个评价指标给出变化程度，选用映射函数将每个评价指标的标准差进行量化和标度，构造评价指标的归属矩阵，计算每一行归属元素集合作为安全量化方案的评价向量，采用模糊运算模型，得到最终的评价结果，确定最优目标函数值矩阵，将最优目标函数值相乘，乘积作为该安全量化方案的综合评价结果，选择乘积最大的安全量化方案作为最佳决策，解决了现有技术中无法从整体上评估电网运行效率的问题，能够有效地避免评估专家对电网运行的评估不足，能够提高评估的准确性。
如图2所示，为本发明的电网运行安全量化指标体系的评价系统的结构示意图，评价系统包括：评价指标获取单元，映射单元，归属矩阵构建单元，最优目标函数值矩阵单元，最佳安全量化方案确定单元。
评价指标获取单元，用于选取不同安全量化方案中影响电网运行安全状态的多项评价指标，计算每个安全量化方案之间相同项的评价指标的标准差；
映射单元，用于建立每个安全量化方案的评价指标的映射；
归属矩阵构建单元，用于构造映射后的评价指标的归属矩阵，得到安全量化方案的评价向量；
最优目标函数值矩阵单元，用于采用模糊运算模型，确定最优目标函数值矩阵；
最佳安全量化方案确定单元，用于将最优目标函数值相乘，将乘积最大的安全量化方案确定为最佳安全量化方案。
评价体系的构建是综合评价电网运行安全性的核心环节，在优选实施例中，采用从整体到局部的分层递阶方法，该评价体系包括安全供电能力、静态电压安全性、拓扑结构脆弱性、暂态安全性、风险指标等多个方面，每一方面又分别包含各自的分指标，以便从不同的角度加以量化，从不同的角度全面有效地评价电网的安全水平，该体系的评价指标层结构如图3所示。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如，固态硬盘(solid state disk，SSD))等。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.电网运行安全量化指标体系的评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、选取不同安全量化方案中影响电网运行安全状态的多项评价指标，所述多项评价指标包括：结构安全指标、充裕度指标、运行安全指标和可靠性指标；
设有ｎ个安全量化方案，每个安全量化方案有ｍ项影响电网运行安全状态的评价指标，构成评价指标矩阵Ｘ，其中xij为第ｉ个安全量化方案的第ｊ个评价指标：
；
计算ｎ个安全量化方案的第j项评价指标的标准差xj：
；
S2、建立每个安全量化方案的评价指标的映射；
根据标准差xj与每个安全量化方案的第ｊ个评价指标xij的比值，建立每个安全量化方案的第ｊ个评价指标xij的映射，构建模糊集A，，其中/>是每个安全量化方案的第ｊ个评价指标的映射函数，映射函数/>的表达式如下：
；
a,b,c,d为每个评价指标的标准差的等级分割点数值；
S3、构造映射后的评价指标的归属矩阵，得到安全量化方案的评价向量；
针对构成评价指标矩阵Ｘ中的每一安全量化方案的所有评价指标组Bj(j=1, 2,……,m)，根据映射函数的映射过程构造归属矩阵Rj（j=1, 2 ,…，m)；
第i个安全量化方案的所有评价指标组Bj的归属矩阵Rj中的第h个归属元素为rijh，归属矩阵Rj中的每一行归属元素的集合为安全量化方案Ai的评价向量rij，h=1，2， …，k；k为每行归属元素的个数；
rij=（rij1，…，rijh，…，rijk）,则m项评价指标的归属矩阵Rj；
；
S4、采用模糊运算模型，确定最优目标函数值矩阵；
以评价指标Bj的归属矩阵的转置矩阵作为模糊运算模型的输入数据，输入向量rij=（rij1，…，rijh，…，rijk）T，引入输入权重V=(v1,v2,…,vh,…,vk)T；
模糊运算模型表示如下：
；
其中，最优目标函数值为，则最优目标函数值矩阵H：
；
S5、将最优目标函数值矩阵H中的每一行最优目标函数值相乘，其积gi作为安全量化方案Ai的综合评价结果：
；j=1, 2,……，m；
选择gi最大的安全量化方案为最佳安全量化方案。
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