CN110689240A - 一种配电网经济运行模糊综合评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配电网经济运行模糊综合评价方法，包括如下步骤：S1.建立配电网经济运行评价指标体系；S2.建立评语集，并根据评语集生成配电网经济运行评价指标的标准化评价矩阵；S3.基于熵值修正AHP赋权对每个配电网经济运行评价指标进行权重计算；S4.建立配电网经济运行模糊计算模型，并对标准化评价矩阵进行模糊处理计算。本发明提供的配电网经济运行模糊综合评价方法，避免了目前配电网经济运行综合评估中等级划分边界信息具有模糊性和随机性，合理处理了专家判断的不确定性，同时避免综合得分区间数发散的问题。

Description

一种配电网经济运行模糊综合评价方法

技术领域

本发明属于配电网经济运行评价技术领域，具体涉及一种配电网经济运行模糊综合评价方法。

背景技术

随着电力体制的改革，人们对于经济效益日益关注，配电网的损耗占电网总损耗的一半以上。配电网经济运行，是一项实用性很强的节能技术，是指在保证配电网安全运行及供电质量的基础上，通过各种技术措施，最大限度地降低供电线路与配电变压器的各种损耗，发挥网络的规模效益。提高配电网经济运行水平，对建设节约型社会，提高经济效益有重要的意义。

目前还没有有效对配电网运行的经济性评价的技术方案，无法找出电网运行中的薄弱环节，配电网的经济运行和降损缺少技术支撑。而现有的配电网运行的经济评价方案具有模糊性和随机性，专家判断存在不确定性，综合得分区间数发散的问题。

此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种配电网经济运行模糊综合评价方法，是非常有必要的。

发明内容

针对现有技术的上述现有的配电网运行的经济评价方案具有模糊性和随机性，专家判断存在不确定性，综合得分区间数发散的缺陷，本发明提供一种配电网经济运行模糊综合评价方法，以解决上述技术问题。

本发明提供一种配电网经济运行模糊综合评价方法，包括如下步骤：

S1.建立配电网经济运行评价指标体系；

S2.建立评语集，并根据评语集生成配电网经济运行评价指标的标准化评价矩阵；

S3.基于熵值修正AHP赋权对每个配电网经济运行评价指标进行权重计算；

S4.建立配电网经济运行模糊计算模型，并对标准化评价矩阵进行模糊处理计算。

进一步地，步骤S1具体步骤如下：

S11.根据配电网经济运行需求，建立配电网经济运行评价指标体系；

S12.生成配电网经济运行评价指标体系的层次架构，所述层次架构包括目标层、准则层和因素层；

S13.生成配电网经济运行评价指标体系目标层下的准测层的元素；

S14.生成配电网经济运行评价指标体系每个准测层下的因素层的评价指标元素。确定影响配电网经济运行的因素，依据分类分层的原则构建配电网经济运行评价指标体系。

进一步地，步骤S13中准测层的元素包括电压质量、电网损耗、功率因数、负荷、配电网设备以及电网布局。准则层包括但不限于上述类别。

进一步地，电压质量的因素层元素包括电压偏移合格率、母线电压合格率、电压畸变率合格率；电网损坏的因素层元素包括线路理论损耗率、线路统计损耗率、配变理论损耗合格率；功率因数的因素层元素包括线路功率因数、配变功率因数合格率；负荷的因素层元素包括线路最佳负荷区域、线路负荷率、配变负荷率合格率、负荷三相不平衡度；配电网设备的因素层元素包括线路导向截面积合格率、线路绝缘化率、配变负载率合格率、高耗能变压器个数占比、高耗能变压器容量占比；电网布局的因素层元素包括线路供电半径、配变位于负荷中心比例、电容器投切、运行方式、线路容载比、导线变压器匹配度。每个准则层的因素包括但不限于上述内容。

进一步地，步骤S2具体步骤如下：

S21.根据模糊数学理论将配电网经济运行状态划分为至少五个等级，并生成评语集；

S22.采用评语集对配电网经济运行评价指标系统中的各个指标进行评价，生成评价矩阵；

S23.将评价矩阵进行标准化处理，生成标准化评价矩阵。针对指标评价体系中的指标，由评语集可得到配电网的评价矩阵；

进一步地，步骤S21中生成五级制的评语集，包括优秀、良好、合格、注意以及严重。根据模糊数学理论，五级制可对配电网经济运行做出准确描述。

进一步地，步骤S3具体步骤如下：

S31.计算出配电网经济运行评价指标体系下每个评价指标的熵值；

S32.根据计算的熵值分别对各个评价指标以及准测层进行重要性排序；

S33.根据上述重要性排序生成符合随机一致性比率的判断矩阵；

S34.根据判断矩阵计算各个评价指标的权重。根据计算的熵值分别对指标和准则层进行重要性排序。

进一步地，步骤S32具体步骤如下：

S321.根据计算的评价指标的熵值对各个评价指标进行重要性排序；

S322.计算出每个准测层内评价指标熵值的平均数，作为准测层熵值；

S323.根据准测层熵值对各个准测层进行重要性排序。首先对评价指标进行重要性排序；其次，对准则层进行重要性排序取各准则层内指标熵值的平均数作为准则层熵值，对各准则层重要性程度进行排序。

进一步地，步骤S33具体步骤如下：

S331.根据各个准测层内评价指标的重要性程度，建立两两评价指标间的判断矩阵；

S332.计算判断矩阵的随机一致性比率，并判断随机一致性比率是否小于设定值；

若是，进入步骤S34；

若否，调整和修正判断矩阵，返回步骤S332。首先，对指标层对准则层的权重计算，根据计算的熵值分别对各准则层下评价指标进行排序，以确定各准则层内评价指标的重要性程度，进而构造两两指标间的判断矩阵；经过调整和修正判断矩阵保证判断矩阵通过一致性检验。

进一步地，步骤S4具体步骤如下：

S41.根据模数学隶属度原则，生成评语集对应的隶属度集；

S42.根据隶属度集下的所有评价指标生成第二评价矩阵；

S43.根据各个评价指标的权重，生成加权平均型模糊综合评判模型；

S44.采用加权平均型模糊综合评判模型对第二评价矩阵进行评判，得到模糊综合评判结果。根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价；针对配电网运行的特点，应用模糊综合评价方法对配电网运行经济性进行评价。

进一步地，步骤S44中，还根据隶属度最大原则，获取模糊综合评判结果中最大的值即为最终评价结果。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的配电网经济运行模糊综合评价方法，避免了目前配电网经济运行综合评估中等级划分边界信息具有模糊性和随机性，合理处理了专家判断的不确定性，同时避免综合得分区间数发散的问题。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的方法流程示意图一；

图2是本发明的方法流程示意图二；

图3是本发明的方法流程示意图三；

图4是实施例4中配电网运行评价指标体系示意图；

图5是实施例4中生成评语集对应的隶属度集时采用的三角型和半梯形组合分布函数形式示意图；

图6是实施例4中配电网经济评价指标体系中各指标状态数据示意图；

图7是实施例4中基于熵值排序修正AHP的方法的配电网各指标的权重示意图；

图8是实施例4中基于熵值修正AHP赋权的配电网经济运行模糊综合评价结果示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明提供一种配电网经济运行模糊综合评价方法，包括如下步骤：

S1.建立配电网经济运行评价指标体系；

S2.建立评语集，并根据评语集生成配电网经济运行评价指标的标准化评价矩阵；

S3.基于熵值修正AHP赋权对每个配电网经济运行评价指标进行权重计算；

S4.建立配电网经济运行模糊计算模型，并对标准化评价矩阵进行模糊处理计算。

实施例2：

如图2所示，本发明提供一种配电网经济运行模糊综合评价方法，包括如下步骤：

S1.建立配电网经济运行评价指标体系；具体步骤如下：

S11.根据配电网经济运行需求，建立配电网经济运行评价指标体系；

S12.生成配电网经济运行评价指标体系的层次架构，所述层次架构包括目标层、准则层和因素层；

S13.生成配电网经济运行评价指标体系目标层下的准测层的元素；

S14.生成配电网经济运行评价指标体系每个准测层下的因素层的评价指标元素；

S2.建立评语集，并根据评语集生成配电网经济运行评价指标的标准化评价矩阵；具体步骤如下：

S21.根据模糊数学理论将配电网经济运行状态划分为至少五个等级，并生成评语集；

S22.采用评语集对配电网经济运行评价指标系统中的各个指标进行评价，生成评价矩阵；

S23.将评价矩阵进行标准化处理，生成标准化评价矩阵；

S3.基于熵值修正AHP赋权对每个配电网经济运行评价指标进行权重计算；具体步骤如下：

S31.计算出配电网经济运行评价指标体系下每个评价指标的熵值；

S32.根据计算的熵值分别对各个评价指标以及准测层进行重要性排序；

S33.根据上述重要性排序生成符合随机一致性比率的判断矩阵；

S34.根据判断矩阵计算各个评价指标的权重；

S4.建立配电网经济运行模糊计算模型，并对标准化评价矩阵进行模糊处理计算；具体步骤如下：

S41.根据模数学隶属度原则，生成评语集对应的隶属度集；

S42.根据隶属度集下的所有评价指标生成第二评价矩阵；

S43.根据各个评价指标的权重，生成加权平均型模糊综合评判模型；

S44.采用加权平均型模糊综合评判模型对第二评价矩阵进行评判，得到模糊综合评判结果。

实施例3：

与实施例2不同的是，如图3所示，

步骤S32具体步骤如下：

S321.根据计算的评价指标的熵值对各个评价指标进行重要性排序；

S322.计算出每个准测层内评价指标熵值的平均数，作为准测层熵值；

S323.根据准测层熵值对各个准测层进行重要性排序；

步骤S33具体步骤如下：

S331.根据各个准测层内评价指标的重要性程度，建立两两评价指标间的判断矩阵；

S332.计算判断矩阵的随机一致性比率，并判断随机一致性比率是否小于设定值；

若是，进入步骤S34；

若否，调整和修正判断矩阵，返回步骤S332。

实施例4：

本发明提供一种配电网经济运行模糊综合评价方法，包括如下步骤：

S1.建立配电网经济运行评价指标体系；具体步骤如下：

S11.根据配电网经济运行需求，建立配电网经济运行评价指标体系；

S12.生成配电网经济运行评价指标体系的层次架构，所述层次架构包括目标层、准则层和因素层；对配电网经济运行评价的目标层为配电网运行的经济进行性进行评价；

S13.生成配电网经济运行评价指标体系目标层下的准测层的元素；根据影响因素属性的不同设置了6个准则层元素指标：电网质量、电网损耗、功率因数、负荷、配电网设备和电网布局；

S14.生成配电网经济运行评价指标体系每个准测层下的因素层的评价指标元素；每个准则层包括若干个因素层元素指标，共23个指标，各因素层指标具体内容如图4所示，该指标体系较全面实现影响配电网经济运行的的因素的覆盖；

S2.建立评语集，并根据评语集生成配电网经济运行评价指标的标准化评价矩阵；具体步骤如下：

S21.根据模糊数学理论将配电网经济运行状态划分为“优秀”、“良好”、“合格”、“注意”、“严重”五级，并生成评语集；

L＝{优秀、良好、合格、注意、严重}

＝{l₁,l₂,l₃,l₄,l₅}

S22.采用评语集对配电网经济运行评价指标系统中的各个指标进行评价，生成评价矩阵；

S23.将评价矩阵进行标准化处理，生成标准化评价矩阵；

正向指标打分设：P_ik为第i个评价对象的第k个指标得分，V_ik为第i个评价对象的第k个指标的原始数据，n为被评价对象数，则正向指标打分公式为：

式中的经济学含义为第i个评价对象第k个指标值与最小值的偏差相对于最大最小值偏差的相对距离，得分越高说明该指标发展情况越好；

负向指标打分各符号的含义与正向指标打分公式中一致，负向指标打分公式为：

经济学含义与正向指标打分公式相同；

经过标准化处理后，得到标准化的评价矩阵为：

S3.基于熵值修正AHP赋权对每个配电网经济运行评价指标进行权重计算；具体步骤如下：

S31.计算出配电网经济运行评价指标体系下每个评价指标的熵值；

计算各指标熵值是用来反映被评价指标的变异程度，根据数据变异程度大小来反映信息量的大小，指标数据分布越散乱，说明该指标所提供的信息量越大，在综合评价中所占的权重应该越大；反之，指标数据分布越集中，说明该指标提供的信息量越小，所占权重也应该越小；

设V_ik为第i个评价对象第k个评价指标的原始数据(i＝1,2,…,n；k＝1,2,…,m)，

为第j个准则层第k个指标的熵值(j＝1,2,…,q)，则

的计算公式为：

S32.根据计算的熵值分别对各个评价指标以及准测层进行重要性排序；具体步骤如下：

S321.根据计算的评价指标的熵值

对各个评价指标进行重要性排序；

S322.计算出每个准测层内评价指标熵值的平均数，作为准测层熵值；

第j个准则层的熵值e^(j)计算公式为：

S323.根据准测层熵值对各个准测层进行重要性排序；计算得到的e^(j)值可对各准则层进行重要性程度排序，如果某两个准则层的熵值相等，则认为两者重要性程度相同，重要性标度为1；

S33.根据上述重要性排序生成符合随机一致性比率的判断矩阵；具体步骤如下：

S331.根据各个准测层内评价指标的重要性程度，建立两两评价指标间的判断矩阵；根据

的计算公式计算的熵值分别对各准则层下评价指标进行排序，以确定各准则层内评价指标的重要性程度，进而构造两两指标间的判断矩阵；

S332.计算判断矩阵的随机一致性比率，并判断随机一致性比率是否小于设定值；

若是，进入步骤S34；

若否，调整和修正判断矩阵，返回步骤S332；

当确定好指标间的判断矩阵后，利用随机一致性比率CR进行一致性检验，计算公式为：

其中，λ为判断矩阵的最大特征值，n为被评价对象个数，RI为平均随机一致性指标。若随机一致性比率CR<0.1，则认为判断矩阵通过一致性检验；否则，需要调整和修正判断矩阵直到通过一致性检验为止；

S34.根据判断矩阵计算各个评价指标的权重；设判断矩阵中第k个指标相对于第t个指标的重要性标度为a_kt(k＝1,2,…,n；t＝1,2,…,n)，根据判断矩阵可计算各评价指标的权重，步骤如下：

将判断矩阵各列进行归一化处理，归一化公式为：

归一化后所得矩阵按行相加，得：

对所得向量进行列归一化处理，计算公式为：

u＝(u₁,u₂,…,u_n)^T

则u＝(u₁,u₂,…,u_n)^T即为指标权重向量，其中u_k表示第k个指标在该准则层内所占权重大小；

设第j个准则层对目标层的权重为u^(j)，w_k为第j个准则层中第k个指标对总目标层所占权重，u^(j)为第j个准则层对总目标层的权重，则第k个评价指标对总目标层的权重计算公式为：

w_k＝u_k×u^(j)；

S4.建立配电网经济运行模糊计算模型，并对标准化评价矩阵进行模糊处理计算；具体步骤如下：

S41.根据模数学隶属度原则，生成评语集对应的隶属度集；隶属函数表征属于模糊集合L的程度或等级,即模糊特征函数；本发明在配电网经济模糊综合评价模型中，评语因素既有定性因素也有定量因素，根据因素集的数据特点，选择三角型和半梯形组合的分布函数形式，如图5所示；

隶属函数的具体确定方法：根据相关的设计数据、实验结果以及监测数据，确定如图5所示三角形和半梯形的分布函数，给出五种状态等级的模糊分界区间，最后建立各状态等级的隶属函数。如，对于运行方式评判指标，对应的各状态隶属函数分别为：

式中，l₁～l₅分别是配电网运行方式为x时，对应各状态的隶属函数。同理也可以得到其他评判指标的隶属函数；

用评判指标C_ij对配电网经济运行状态进行评估，评语集中的状态l_ij(i＝1,2,3,4,5)的隶属度为v_ij(j＝1,2,3,4,5)，则可用隶属度集：

V_i＝{v_i1,v_i2,v_i3,v_i4,v_i5}

表示指标C_ij进行评估的结果；

S42.根据隶属度集下的所有评价指标生成第二评价矩阵；

该子项目层的所有评判指标就构成了其评价矩阵，其中C_ij为第i个项目中的第j个评判指标。如以项目层中固有因素B₁为例，其评价矩阵为

S43.根据各个评价指标的权重，生成加权平均型模糊综合评判模型；

S44.采用加权平均型模糊综合评判模型对第二评价矩阵进行评判，得到模糊综合评判结果；

为了保证模糊综合评价结果的客观性与真实性，不仅要考虑主要评判指标对绝缘子污闪状态的影响，还要保留单个评判指标的所有信息，故本方法选择加权平均型模糊综合评判模型，用M(+,×)，即

最后得到的模糊综合评判结果为

C＝(c₁,c₂,…,c_n)；

这种运算是界限和运算,既考虑了主要因素的影响,又考虑了非主要因素的影响,适合于系统综合指标的评判。向量C是综合评判结果，根据隶属度最大原则，最大的c_j即为相应的l_i的评估结果。

本发明以某市电力公司实际运行的一个区域10kV配电网为例，包括104条10kV运行线路，4697台配电变压器(1546台公变，3151台专变)。根据SCADA(数据采集与监视控制系统)提供的代表日实际运行数据和电网理论线损计算系统进行潮流计算、资产统计等详细计算分析，得到配电网各指标数据，如图6所示；基于熵值排序修正AHP的方法，求得的指标权重如图7所示；根据配网的原始数据，求取的配电网的评价结果在图8予以给出；

由图8可知配网最终评价结果为80.65，就因素层指标的总体而言，得分总体上较高，但是其中有些指标较低，其中电网损耗的指标得分较低，运行状态属于较差，根据因子层指标得分可以清晰发现电网中的薄弱环节，可进行有针对性的技术改造，这些薄弱环节对总体经济性也有一定影响，能够在调整线路损耗、无功优化的基础上对这个指标进行调节，从而提高配网运行的经济性。

电力工作人员可以对评价分数较低的指标采取一些措施，诸如对电网进行调整甚至是改造，从而改善电网整体运行的经济性。通过评价我们能够了解电网运行的经济性，工作人员能够根据相应的结果判断影响配网运行经济性的相关因素，进而对改造方案制定和整改方向明确给以明确的答复。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种配电网经济运行模糊综合评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.建立配电网经济运行评价指标体系；

S2.建立评语集，并根据评语集生成配电网经济运行评价指标的标准化评价矩阵；

S3.基于熵值修正AHP赋权对每个配电网经济运行评价指标进行权重计算；

S4.建立配电网经济运行模糊计算模型，并对标准化评价矩阵进行模糊处理计算。

2.如权利要求1所述的配电网经济运行模糊综合评价方法，其特征在于，步骤S1具体步骤如下：

S11.根据配电网经济运行需求，建立配电网经济运行评价指标体系；

S12.生成配电网经济运行评价指标体系的层次架构，所述层次架构包括目标层、准则层和因素层；

S13.生成配电网经济运行评价指标体系目标层下的准测层的元素；

S14.生成配电网经济运行评价指标体系每个准测层下的因素层的评价指标元素。

3.如权利要求2所述的配电网经济运行模糊综合评价方法，其特征在于，步骤S13中准测层的元素包括电压质量、电网损耗、功率因数、负荷、配电网设备以及电网布局。

4.如权利要求2所述的配电网经济运行模糊综合评价方法，其特征在于，步骤S2具体步骤如下：

S21.根据模糊数学理论将配电网经济运行状态划分为至少五个等级，并生成评语集；

S22.采用评语集对配电网经济运行评价指标系统中的各个指标进行评价，生成评价矩阵；

S23.将评价矩阵进行标准化处理，生成标准化评价矩阵。

5.如权利要求4所述的配电网经济运行模糊综合评价方法，其特征在于，步骤S21中生成五级制的评语集，包括优秀、良好、合格、注意以及严重。

6.如权利要求4所述的配电网经济运行模糊综合评价方法，其特征在于，步骤S3具体步骤如下：

S31.计算出配电网经济运行评价指标体系下每个评价指标的熵值；

S32.根据计算的熵值分别对各个评价指标以及准测层进行重要性排序；

S33.根据上述重要性排序生成符合随机一致性比率的判断矩阵；

S34.根据判断矩阵计算各个评价指标的权重。

7.如权利要求6所述的配电网经济运行模糊综合评价方法，其特征在于，步骤S32具体步骤如下：

S321.根据计算的评价指标的熵值对各个评价指标进行重要性排序；

S322.计算出每个准测层内评价指标熵值的平均数，作为准测层熵值；

S323.根据准测层熵值对各个准测层进行重要性排序。

8.如权利要求1所述的配电网经济运行模糊综合评价方法，其特征在于，

步骤S33具体步骤如下：

S331.根据各个准测层内评价指标的重要性程度，建立两两评价指标间的判断矩阵；

S332.计算判断矩阵的随机一致性比率，并判断随机一致性比率是否小于设定值；

若是，进入步骤S34；

若否，调整和修正判断矩阵，返回步骤S332。

9.如权利要求6所述的配电网经济运行模糊综合评价方法，其特征在于，步骤S4具体步骤如下：

S41.根据模数学隶属度原则，生成评语集对应的隶属度集；

S42.根据隶属度集下的所有评价指标生成第二评价矩阵；

S43.根据各个评价指标的权重，生成加权平均型模糊综合评判模型；

S44.采用加权平均型模糊综合评判模型对第二评价矩阵进行评判，得到模糊综合评判结果。

10.如权利要求9所述的配电网经济运行模糊综合评价方法，其特征在于，步骤S44中，还根据隶属度最大原则，获取模糊综合评判结果中最大的值即为最终评价结果。

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