本發(fā)明涉及配電網
技術領域:
,尤其涉及一種評價配電網方案適應性的
技術領域:
。
背景技術:
:配電網是電網的重要組成部分,是地區(qū)重要的基礎設施,是聯(lián)系用戶與發(fā)輸電系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié),是滿足用戶對高質量電能供應需求的重要一環(huán)。配電網為地區(qū)經濟社會發(fā)展和人民生活水平提高提供優(yōu)質的電力供應。為提高配電網運行效率,提升配電網自動化技術,通過一體化電網規(guī)劃設計平臺建設、配電網規(guī)劃計算分析軟件研發(fā)為配電網提供有效的手段。適應性的問題主要是由于配電網的功能特性造成。一方面,配電網位于電網的末端,與用戶緊密聯(lián)系,受電網外部影響因素影響直接,外部邊界條件隨著時間發(fā)生調整與變化,可能造成配電網表現(xiàn)出暫時性的或持續(xù)性的不適應性;另一方面,配電網受輸電網、二次系統(tǒng)建設、運行等內部因素作用,也會造成配電網為適應電網內部要求而做出調整與改變。為了提高配電網的適應性,實現(xiàn)配電網的可持續(xù)發(fā)展,開展配電網適應性技術研究與應用,對配電網適應性進行研究。技術實現(xiàn)要素:為了解決配電網方案適應性不足的缺陷,本發(fā)明旨在提供一種自動評價配電網方案適應性的方法,用以解決現(xiàn)有中沒有對配電網方案適應性自動評價的不足現(xiàn)狀。本發(fā)明提供了一種優(yōu)選配電網方案適應性的方法,主要是通過以下技術方案實現(xiàn)的:本發(fā)明提供了一種優(yōu)選配電網方案適應性的方法,包括:第一步,根據待比較兩個方案的各項預處理后的指標數值,計算指標基本權重;第二步,計算指標差異化權重;第三步,根據指標基本權重和指標差異化權重計算各項指標得分,進而計算出各方案在不同場景的綜合得分;第四步,根據多場景概率值和各方案在不同場景的綜合得分計算最終分數,分數最大為最優(yōu)方案。進一步地,指標包括:一級指標和二級指標;所述的一級指標包括電能質量、供電能力、電能損耗、供電安全性、供電可靠性、營運情況、城鄉(xiāng)規(guī)劃七個;所述的二級指標電壓合格率、節(jié)點電壓偏移率、線路重載比例、線路重載、變壓器重載比例、主變重載、網損率、線損率、平均供電可靠性和平均停電時間、主變n-1通過率、主變n-1通過、線路n-1通過率、線路n-1通過、短路電流超標比例、短路電流超標、投資收入增速比、單位投資降損電量、單位電量供電成本、容載增速比、單位投資增供負荷、單位投資增供電量、配網線路走廊裕度、變電站擴容裕度、中低壓配電網變電容量比。進一步地,計算指標基本權重,包括:對一級指標建立判斷矩陣;計算互補判斷矩陣各行之和,并做歸一化處理,得到主觀權重向量;計算標準化指標向量,從而計算指標的不確定度,進而計算指標的信息熵,最后計算指標的客觀權重;對兩種權重采用線性加權組合法進行加權得到基本權重。進一步地,計算指標差異化權重,包括:根據時間權向量和時間度計算差異化權重向量;根據各種場景發(fā)成的可能性賦予多場景的概率分布;根據上述兩個數值計算時間權向量得到指標差異化權重。本發(fā)明還提供了一種優(yōu)選配電網方案適應性的裝置,包括:指標基本權重計算單元,用于根據待比較兩個方案的各項預處理后的指標數值,計算指標基本權重;指標差異化權重計算單元,用于計算指標差異化權重;方案綜合得分計算單元,用于根據指標基本權重和指標差異化權重計算各項指標得分,進而計算出各方案在不同場景的綜合得分;方案選擇單元,用于根據多場景概率值和各方案在不同場景的綜合得分計算最終分數,分數最大為最優(yōu)方案。進一步地,指標基本權重計算單元包括:判斷矩陣單元,用于對一級指標建立判斷矩陣;主觀權重計算單元,用于計算互補判斷矩陣各行之和,并做歸一化處理,得到主觀權重向量;客觀權重計算單元,用于計算標準化指標向量,從而計算指標的不確定度,進而計算指標的信息熵,最后計算指標的客觀權重;權重加權計算單元,對兩種權重采用線性加權組合法進行加權得到基本權重。進一步地,指標差異化權重計算單元包括:差異化權重向量計算單元,用于根據時間權向量和時間度計算差異化權重向量;時間權向量計算單元,用于根據差異化權重向量和多場景的概率分布兩個數值計算時間權向量。附圖說明圖1流程示意圖。圖2配電網方案適應性模型的示意圖。具體實施方式下面結合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例,其中,附圖構成本申請一部分,并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。優(yōu)選配電網方案適應性的方法,主要包括:步驟a:構建配電網方案適應性評價模型;步驟b:應用基于層次分析法-熵值法主客觀賦權法計算各級指標基本權重;步驟c:構建時間概率分布度量模型,應用時間度計算時間權向量,即差異化權重;步驟d:根據各指標的評分標準,應用德爾菲法得出各指標的分數,由指標分數、基本權重、差異化權重以及概率分布確定各配電網方案適應度值,并進行總排序;步驟e:對各配電網方案的適應度值與預定的標準值60分進行對比,如果適應度值小于標準值,則不予處理并給出有待于進一步完善反饋;如果適應度值高于標準值的方案,再對不同的配電網方案適應性按照各方案占參與評比的所有方案中最高分比例進行分級,從而確定適應性最優(yōu)的某地區(qū)的配電網方案以及各地區(qū)方案在總體方案中所占等級。其中,步驟a:配電網方案適應性評價模型,包括:設定一個一級指標,七個二級指標,二十三個三級指標以及方案層;求解下級指標對每一個上級指標的基本權重和差異化權重;根據德爾菲法得出各指標的分數,計算多場景的概率分布,根據指標分數,基本權重、差異化權重和概率得出各個方案的適應度值。其中,步驟b:應用基于層次分析法-熵值法主客觀賦權法計算各級指標基本權重,進一步包括:步驟b1:建立比較判斷矩陣q;步驟b2:應用層次分次法對所述比較判斷矩陣求解判斷矩陣的權重向量ωi;步驟b3:收集指標原始數據;步驟b4:應用熵值法得到各個指標的基本權重向量μi;步驟b5:采用線性加權法對兩項基本權重進行綜合賦權。其中,步驟b2:應用層次分次法對所述比較判斷矩陣求解判斷矩陣的權重向量ωi,包括:判斷矩陣a={aij}m×n,m為指標個數;按照行對系數矩陣r′m求和得到歸一化前的權重向量b如下b=(b1,b2,…,bm)t其中,對權重向量b進行歸一化,得到這m個指標的最終權重向量w如下:w=(w1,w2,…,wm)t其中,其中,步驟b4:應用熵值法得到各個指標的基本權重向量μi,包括:收集指標原始數據,并進行標準化處理,處理過程參見評價指標的預處理。由此得到標準化指標向量yij式中,yij表示第j地區(qū)i指標的標準化值。計算指標的不確定度h(yi),公式如下所示:式中,計算指標的信息熵e(yi),公式如下所示:式中,0≤e(yi)≤1。計算指標的客觀權重μi,公式如下所示:式中,0≤μi≤1,進一步地,所述步驟b5:采用線性加權法對兩項基本權重進行綜合賦權,包括:對兩種權重采用線性加權組合法進行加權得到基本權重:θi=αωi+(1-α)μi式中,ωi表示主觀權重向量,∑ωi=1;μi表示客觀權重向量,∑μi=1;θi表示組合權重向量,∑θi=1;α表示主觀賦權方法的重要程度,0≤α≤1;其中,步驟c:構建時間概率分布度量模型,應用時間度計算時間權向量,即差異化權重,包括:步驟c1:構建時間概率模型;步驟c2:確定多場景概率分布。所述時間權向量定義為用來表明對不同時刻的重視程度,其可以根據不同的準則,應用不同的主客觀賦權方法來確定。所述時間度的大小體現(xiàn)了算子集結過程中對于時序的重視程度。即當λ越接近于0時,表明評價者越關注距評價時刻較近的數據;當λ越接近于1時,表明評價者越關注距評價時刻較遠期的數據。進一步地,步驟c1:構建時間概率模型,包括:時間權向量熵定義式時間度定義式其中,wk表示時間權向量,p表示時間跨度,λ表示時間度;確定時間權向量的原則是:在事先給定時間度的基礎上,以盡可能的挖掘樣本的信息和兼顧被評價對象在時序上的差異信息為標準來尋找適合樣本集結的時間權向量。即在滿足時間度與時間權向量約束的條件下,時間權向量熵值最大時的時間權向量即為最優(yōu)的時間權向量。具體公式如下:其中,wk表示第k年的時間權重,p表示評價的總年數,λ表示時間度。其中,步驟c2:確定多場景概率分布,包括:在實際中,由于外部環(huán)境變化,配電網規(guī)劃需要考慮多個場景,如電動汽車接入率和分布式能源滲透率的不同會影響配電網正常運行,也會對規(guī)劃方案的適應性造成影響。所以,在每一年中,根據當前電網發(fā)展趨勢以及專家預測,來確定各種場景發(fā)生的可能性,并對其賦予一定的概率,如概率p1,p2,p3等。其中,步驟d:根據各指標的評分標準,應用德爾菲法得出各指標的分數,由指標分數、基本權重、差異化權重以及概率分布確定各方案適應度,并進行總排序,包括:步驟d1:采用德爾菲法為每個指標進行打分,得到各指標的分數gi=(g1,g2,…gn),n代表指標數.步驟d2:根據已知指標分數、基本權重、差異化權重和概率分布計算個方案的適應度。其中,步驟d2:根據已知指標分數、基本權重、差異化權重和概率分布計算個方案的適應度,包括:由熵值-ahp綜合賦權得出的各指標的基本權重是θi=(θ1,θ2,θ3…θn),并根據各指標的評分標準,得出各指標相應的分數gi=(g1,g2,…gn)。其中fi表示第i年該方案的基本分數,n代表指標數;由改進的時序算子電力綜合評價方法,求出考慮時間度的差異化權重,即時間權向量為wi=(w1,w2,w3…wn)。方案最終的評價結果為:z=f*wt*pk其中,z代表方案的適應度,f是fi的集合,即fi=(f1,f2…fi…fm),w表示時間權向量,pk表示不同場景下的概率,m表示所評價的年數。其中,步驟e:對各配電網方案的適應度值與預定的標準值60分進行對比,如果適應度值小于標準值,則不予處理并給出有待于進一步完善反饋;如果適應度值高于標準值的方案,再對不同的配電網方案適應性按照各方案占參與評比的所有方案中最高分比例進行分級,確定適應性最優(yōu)的某地區(qū)的配電網方案以及各地區(qū)方案在總體方案中所占等級。將方案分為多等級,將各方案的適應度與預設的標準值60分及格分進行對比,當適應度值大于標準值時,進一步將這些方案的適應度值與各分組等級的標準值進行比較,并根據比較結果判定出各方案所在的等級,即,當判斷出λ1zmax≤zi<λ2zmax時,其中λ1=0.7,λ2=0.8,zmax為所有方案中適應度最大的方案的適應度值,zi表示各方案的適應度值,即該方案適應性一般。當判斷出λ2zmax≤zi<λ3zmax時,其中λ3=0.9,即該方案適應性良好。當判斷出λ3zmax≤zi時,即該方案適應性極好。如圖1所示,圖1為本發(fā)明實施例所述方法的流程示意圖,具體可以包括:步驟101:建立配電網方案適應性評價模型;配電網的發(fā)展適應性既受到配電網內部因素的影響,同時也受到配電網外部因素的影響。內部因素主要包括電能質量、供電能力等;外部因素包括營運情況、城鄉(xiāng)規(guī)劃等方面因素。為了便于分析和計算,將配電網規(guī)劃適應性分為一級指標:電能質量、供電能力、電能損耗、供電安全性、供電可靠性、營運情況、城鄉(xiāng)規(guī)劃。在深入分析實際問題的基礎上,將影響配電網規(guī)劃適應性的各相關因素分解成若干等級,同一級上的諸因素從屬于上一級的因素或對上級因素有影響,同時又支配下一級的因素或受下級因素的作用。其中,電能質量對工業(yè)和公用事業(yè)用戶的安全生產、經濟效益和人民生活有著很大的影響,下設兩個二級指標,分別是電壓合格率和節(jié)點電壓偏移率。供電能力可考察配電網面臨未來負荷增加所具備提供安全可靠電能的能力,下設四個二級指標,分別是線路重載比例、線路重載、變壓器重載比例、主變重載。電能損耗主要體現(xiàn)電能在傳輸以及使用過程中的損耗,下設兩個二級指標,分別是網損率、線損率。供電可靠性指供電系統(tǒng)持續(xù)供電的能力,是考核供電系統(tǒng)電能質量的重要指標,反映了電力工業(yè)對國民經濟電能需求的滿足程度,已經成為衡量一個國家經濟發(fā)達程度的標準之一,下設兩個二級指標,分別是平均供電可靠性和平均停電時間。供電安全性是一項重要指標,只有保證安全性其他的指標才有意義,下設六個二級指標,分別是:主變n-1通過率、主變n-1通過、線路n-1通過率、線路n-1通過、短路電流超標比例、短路電流超標。這些指標既有針對系統(tǒng)的,也有針對節(jié)點的。營運情況綜合考察配電網在經濟社會等方面的盈利能力,下設六個二級指標,分別是:投資收入增速比、單位投資降損電量、單位電量供電成本、容載增速比、單位投資增供負荷、單位投資增供電量。城鄉(xiāng)規(guī)劃指標考察了未來一段時間配電網對城鄉(xiāng)發(fā)展速度情況的適應性,下設三個二級指標,分別是:配網線路走廊裕度、變電站擴容裕度、中低壓配電網變電容量比。由于各個指標的含義與作用不同,每個指標對配電網規(guī)劃適應性的影響程度也是不同的,因此,如何合理有效地分配各指標的權重,如何將各指標對配電網規(guī)劃的影響綜合表現(xiàn)為方案的“適應度”,成為研究配電網規(guī)劃方案適應性的關鍵問題。本發(fā)明實施例提出各個方案對的“適應度”的定義及計算方法,應用德爾菲法對各個指標打分所得到的分數,在與權重、時間度、概率相乘即得適應度。因此根據上述研究思路,提出配電網規(guī)劃方案適應性評價模型如圖2所示,其中,圖2從上往下看,本模型的核心是求得各指標的權重。若想得到方案的“適應度”,需要求出每一個二級指標對一級指標的分數,以及該指標所占比的比重,按照從下往上的原則,進而求出一級指標的分數及所占的比重,最終得出配電網規(guī)劃方案的“綜合適應度”。本模型設置七個一級指標,二十五個二級指標。圖2從下往上看,就是上述分析的逆推和具體實施過程。ε代表評價配電網規(guī)劃方案適應性的評價指標,εi表示第i個一級指標,本發(fā)明實施例中設計的一級指標有七個,則i=1,2……7。ωi代表一級指標εi的權重;ε(i,j)代表第i個一級指標下屬的第j個二級指標;ω(i,j)代表二級指標ε(i,j)的權重;步驟102:應用區(qū)間數-可能度矩陣法計算各級指標的權重,其中,權重計算從上至下逐層進行,首先計算各一級指標的權重ωi,然后逐個計算一級指標εi下屬的二級指標ε(i,j)的權重ω(i,j)。以一級指標權重的計算為例,一級指標主要包括電能質量、供電能力、電能損耗、供電安全性、供電可靠性、營運情況、城鄉(xiāng)規(guī)劃等七個一級指標,對應的權重計算過程包括:步驟102-1:對七個一級指標建立判斷矩陣,建立過程可以采用九標度法將指標進行兩兩比較,建立區(qū)間數互補判斷矩陣a其值如下所示。a={aij}m×n,m為指標個數;其中,aij表征指標i和j(i,j=1.2…,m)的相對重要程度,且滿足:aij=1/aji根據德爾菲法“背對背決策”的思想,分別由n為專家針對該層m個指標,獨立形成n個判斷矩陣。第k位專家建立的判斷矩陣為對每一組i和j求取的平均值然后,計算專家意見離散度判斷的離散度是否超過預設閥值,剔除超過閥值的判斷矩陣,平均化處理上述剩余的判斷矩陣,得其中,為剩余的矩陣中相應的平均值。即構成的判斷矩陣為根據層次分析法的計算原理可以得到,x11=x22=…=xmm=1,其次,求判斷矩陣a每一列的和,并根據計算結果求得判斷矩陣的系數矩陣a'其中,若兩個指標重要程度相同,則aij=1,矩陣a的對角線元素表示各個指標與其自身相比,所以對角線上的各元素的值均為1。指標供電質量比指標供電能力更重要,則a12=1.25,根據對稱性原理,供電能力的重要程度比供電質量低,則a21=0.8。以此類推,可以得到互補判斷矩陣a如下表所示:表1一級指標重要性比較步驟102-2:求解權重基礎向量,具體的說就是,計算互補判斷矩陣a各行之和,并做歸一化處理,從而得到主觀權重向量w=(w1,w2,…,wm)t其中,步驟102-3:收集指標原始數據,并進行標準化處理,處理過程參見評價指標的預處理。由此得到標準化指標向量yij式中,yij表示第j地區(qū)i指標的標準化值。計算指標的不確定度h(yi),公式如下所示:式中,計算指標的信息熵e(yi),公式如下所示:式中,0≤e(yi)≤1。計算指標的客觀權重μi,公式如下所示:式中,0≤μi≤1,步驟102-4:對兩種權重采用線性加權組合法進行加權得到基本權重:θi=αωi+(1-α)μi式中,ωi表示主觀權重向量,∑ωi=1;μi表示客觀權重向量,∑μi=1;θi表示組合權重向量,∑θi=1;α表示主觀賦權方法的重要程度,0≤α≤1;一級指標的基本權重,如表2所示。表2一級指標權重按照同樣的方法,可得到各二級指標的權重,由于計算二級指標的權重與計算一級指標權重方法類似,此處不再贅述。經過上述計算,最終可獲得模型各層指標的基本權重。步驟103:構建時間概率分布度量模型,應用時間度計算時間權向量,即差異化權重;步驟103-1:求解差異化權重向量,具體的說,就是對不同時點的數據賦予不同的權重。時間權向量:時間度:其中,wk表示時間權向量,p表示時間跨度,λ表示時間度;確定時間權向量的原則是:在事先給定時間度的基礎上,以盡可能的挖掘樣本的信息和兼顧被評價對象在時序上的差異信息為標準來尋找適合樣本集結的時間權向量。即在滿足時間度與時間權向量約束的條件下,時間權向量熵值最大時的時間權向量即為最優(yōu)的時間權向量。具體公式如下:其中,wk表示第k年的時間權重,p表示評價的總年數,λ表示時間度。表3未來5年時間權向量步驟103-2:求得多場景的概率分布,具體的說,就是:在實際中,由于外部環(huán)境變化,配電網規(guī)劃需要考慮多個場景,如電動汽車接入率和分布式能源滲透率的不同會影響配電網正常運行,也會對規(guī)劃方案的適應性造成影響。所以,在每一年中,根據當前電網發(fā)展趨勢以及專家預測,來確定各種場景發(fā)成的可能性,并對其賦予一定的概率,如概率p1,p2,p3等。表4多場景概率分布步驟104:得到各方案的綜合分數,進而對各方案進行排序,從中選出配電網規(guī)劃方案適應性最優(yōu)的方案,具體的說,就是:由熵值-ahp綜合賦權得出的各指標的基本權重是θi=(θ1,θ2,θ3…θn),并根據各指標的評分標準,得出各指標相應的分數gi=(g1,g2…gn)。其中fi表示第i年該方案的基本分數,n代表指標數;由改進的時序算子電力綜合評價方法,求出考慮時間度的差異化權重,即時間權向量為wi=(w1,w2,w3…wn)。方案最終的評價結果為:z=f*wt*pk其中,z代表最終方案的評價結果,f是fi的集合,即fi=(f1,f2…fi…fm),w表示時間權向量,pk表示不同場景下的概率,m表示所評價的年數。選取單位投資增供電量、容載增速比、變電站擴容裕度、n-1通過率、重載比例、電壓合格率六個指標以2016、2017、2018三年數據進行實例計算,方案a方案b基礎數據如下表所示:第一步:指標標準化預處理,對方案a和b中的指標進預處理對于正向指標(指標值越大越好,例如利潤、凈資產收益率等)指標標準化公式為:對于逆向指標(指標越小越好,如人均輸配電成本等),指標標準化公式為:對于適度指標(指標越接近某一臨界值越好,如資產負債率等),首先根據各指標的實際歷史數據確定上下限xmax、xmin,然后在未來可預見一段時間內,確定一個期望達到的適度值xmid。對于適度指標,首先按照公式:x'=|x-xmid|將指標轉化為逆向指標,然后按逆向指標處理。第一步,輸入各項預處理后的指標數值,預處理的指標數值如下表所示:第二步,計算指標基本權重a采用層次分析法計算主觀權重ωi;對于從屬于(或影響)上一級每個因素的同級諸因素,按照下表對指標數值進行兩兩比較,構造比較判斷矩陣a={aij}m×n,m為指標個數;按照行對矩陣求和得到歸一化前的權重向量b如下b=(b1,b2,…,bm)t其中,對權重向量b進行歸一化,得到這m個指標的最終權重向量w如下:w=(w1,w2,…,wm)t其中,并進行一致性檢驗,得到層次分析分析法權重ωi表:單位投資增供電量0.1071容載增速比0.1632變電站擴容裕度0.1528n-1通過率0.2143重載比例0.1837電壓合格率0.1789b采用熵值法計算客觀權重μi;由此得到標準化指標向量yij式中,yij表示第j地區(qū)i指標的標準化值。計算指標的不確定度h(yi),公式如下所示:式中,計算指標的信息熵e(yi),公式如下所示:式中,0≤e(yi)≤1。計算指標的客觀權重μi,公式如下所示:式中,0≤μi≤1,得到熵值法權重μi表c并對兩種權重進行組合加權θi=αωi+(1-α)μi。認為層次分析法與熵值法權重比例各占一半,α取0.5,所以得方案a和方案b的基本權重。第三步,計算指標差異化權重差異化權重是用來表明對不同時刻的重視程度。時間權向量熵定義式時間度定義式其中,wk表示時間權向量,p表示時間跨度,λ表示時間度;確定時間權向量的原則是:在事先給定時間度的基礎上,以盡可能的挖掘樣本的信息和兼顧被評價對象在時序上的差異信息為標準來尋找適合樣本集結的時間權向量。即在滿足時間度與時間權向量約束的條件下,時間權向量熵值最大時的時間權向量即為最優(yōu)的時間權向量。具體公式如下:其中,wk表示第k年的時間權重,p表示評價的總年數,λ表示時間度。得到時間度的標度參考表:---------------------當p取3時,λ取不同值對應的時間權向量如下所示;各指標對應的時間權向量(即差異化權重,不同指標λ取不同的值)第四步,輸入多場景概率值以上計算都是在一種場景下列出的數據,實際計算中我們會考慮最大負荷條件下分布式電源出力最大、最大負荷條件下分布式電源出力為零、分布式電源滲透率為20%時典型時間斷面場景1(風機出力最大,光伏出力很小)、電動汽車接入場景等多個場景,,在每一年中,根據當前電網發(fā)展趨勢以及專家預測,來確定各種場景發(fā)成的可能性,并對其賦予一定的概率,如概率p1,p2,p3等。第五步:選出最優(yōu)方案計算出每一種場景下各方案的綜合得分,例如上述案例記為場景1,場景1方案得分為:各指標得分a方案b方案1單位投資增供電量8.7182750938.604759842容載增速比10.6667803514.021577253變電站擴容裕度17.9670032513.63524454n-1通過率14.6378076816.775842525重載比例12.7428772515.892925456電壓合格率12.5611343514.13142178總分s1(=1+2+3+4+5+6)77.2938779783.06177133例如指標單位投資增供電量得分=(2016年指標分數*2016差異化權重+2017年指標分數*2017差異化權重+2018年指標分數*2018差異化權重)*指標基本權重各方案綜合得分=∑各指標得分假設有三種場景,概率分別為p1,p2,p3,則各方案在多種場景下綜合得分為s=s1*p1+s2*p2+s3*p3即可得到各方案的最終分數,按照從大到小的順序排列,分數最大的方案即為最優(yōu)方案。當前第1頁12