一種應用于配網建設改造方案與供電質量評估指標的關聯影響分析模型的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及配電網供電質量評估領域，具體涉及配電網供電質量評價指標權重的 確定與建立配網建設改造方案與供電質量評估指標的關聯影響分析模型。
【背景技術】
[0002] 配電網通常由配電變電站、饋電線路和配電變壓器等設備組成，連接著發、輸電系 統與用戶，直接面向社會和電力終端用戶供電，是電網供應鏈的終端環節。隨著國民經濟的 快速發展和能源結構的調整，工業和城市居民生活用電持續快速增長，用戶對供電質量(包 括電能質量和供電可靠性)提出了更高的要求。但是，目前我國配電網總體建設水平與發達 國家還有一定的差距，在供電質量方面無法完全滿足用戶的需求，在實際的運行過程中會 出現以下幾種常見的問題：（1)配電網負荷增長迅猛，故障頻發；（2)配電網設備陳舊和過載 嚴重；（3)配電網建設嚴重落后于電力系統建設總體水平。針對上述問題，目前各地電力部 門均加大了對配電網建設改造的力度。為改善配電網的供電質量，建設改造方案應該從配 電網的網架結構、設備水平、配網自動化、運行維護等各個環節入手，加強故障管控，減少停 電事故、縮短停電時間。
[0003] 供電質量是向用戶提供合格、可靠電能的能力和程度，包括電能質量和供電可靠 性兩個方面。電能質量評估主要指電壓偏移、電壓暫降、三相不平衡、頻率偏差、諧波等。供 電可靠性評估主要指供電可用率、系統平均停電時間、系統平均停電次數、用戶平均停電時 間、用戶平均停電次數等指標。在制定配電網建設改造方案的過程中，為了評估各個方案實 施后配電網的供電質量，需要確定供電質量評價指標的權重并建立配網建設改造方案與供 電質量評估指標的關聯影響分析模型。
[0004] 目前，確定指標權重的方法可以分為以下兩類：
[0005] 1、主觀賦權法:主要包括簡單加權法、德爾菲法和層次分析法。這三種方法的特點 如下：
[0006] 1)簡單加權法。簡單加權法即認為各個評價指標的權重均相等，該方法的優點是 計算簡單，根據各指標的得分相加計算平均值即可得最終的評價結果。該方法的缺點也很 明顯，即沒有考慮到各個指標之間的差異，也就是沒有考慮到不同指標之間的相對重要程 度，容易導致評價結果不合理或沒有參考價值。
[0007] 2)德爾菲法。德爾菲法以匿名的方式多次征求專家意見，并通過信息溝通與循環 反饋，使決策意見趨于一致，最終逼近結果值。但是該方法由于指標權重由專家確定，且專 家做出的選擇仍然沒有明確的標準，預測結果缺乏嚴格的科學分析，最后趨于一致的意見， 仍帶有隨大流的傾向，缺乏客觀性。另外德爾菲法需要多次收集專家的意見，導致耗費時間 與人力較多，因此一般僅將其作為一種輔助方法來使用。
[0008] 3)層次分析法。層次分析法的核心思想是在遞階層次模型中，通過兩兩比較判斷 的方式確定每個層次中元素的相對重要性，以此來計算各指標的相對重要性權重。層次分 析法的優點是將定性分析與定量分析有機結合起來，可靠度高且誤差小，但是該方法也有 一些顯著的缺點，如各指標間的相對重要程度由人為選定容易導致評價的隨機性與不合理 性，缺乏客觀性等。
[0009] 2、客觀賦權法:主要包括主成分分析法和熵權法。這兩種方法的特點如下：
[0010] 1)主成分分析法。主成分分析法考慮到了各個評價指標之間的相關性，利用較少 的變量去代替原始評價過程中較多的變量，其優點是具有降維的效果，且評價結果簡單。主 成分分析法的缺點是不能計算出各個指標之間的相對重要程度，且計算出的權重是主成分 的權重，不能直接應用于綜合評價。
[0011] 2)熵權法。熵權法根據各指標的觀測值所提供信息量的大小來確定權重，其優點 為完全從數據本身的離散程度來定義其數據的價值和權重，相對比較客觀。熵權法的缺點 是不考慮數據本身的實際含義，有時候會出現不符合實際的情況。
[0012] 建立關聯影響分析模型最常用的方法為灰色關聯分析法。灰色關聯分析法是一種 通過計算對象間的關聯系數和關聯度，從整體上和動態上定量分析對象間的關聯程度和影 響程度，為確定對象發展變化的主要因素提供數量依據的有效方法。灰色關聯分析法的一 個最大的優點就是能夠處理信息不完全明確的灰色系統，對于小樣本無規律指標的評價問 題準確度較高。因此，灰色關聯分析法適合于配電網供電質量指標的綜合評價。
[0013]鑒于多層次綜合評價比單層次綜合評價有更豐富的評價信息，且配電網供電質量 評估的指標體系是多層次的，灰色關聯分析法對于小樣本指標的評價問題準確性高，本文 將灰色關聯分析引入到配電網供電質量評估的多層次綜合評價中。多層次灰色關聯分析綜 合評價的過程與單層次評價大致相同。多層次評價把每個一級指標作為單層次綜合評價系 統，計算每個一級指標下的隸屬與一級指標的每個二級指標的關聯系數，在此基礎上得出 各個一級指標下評價指標與參考指標的關聯度。將一級指標下的關聯度加權合成，即為最 終的關聯度，關聯度指標最大者即為問題的最優解。
【發明內容】
[0014]針對目前配電網建設改造方案對供電質量評估指標的影響的研究領域的空白，本 發明提出了一種應用于配網建設改造方案與供電質量評估指標的關聯影響分析模型。本發 明提供了一種利用乘法組合法確定指標權重并利用多層次灰色關聯分析法構建關聯影響 分析模型的方法，全面考慮配電網供電可靠性與電能質量的各項指標，令從供電質量的角 度評估配網建設改造方案更加準確和便捷。
[0015]本發明采用的技術方案包括如下步驟：
[0016] 1)構建配電網供電質量指標評估體系；
[0017] 2)根據構建的配電網供電質量指標評估體系，分別利用ΑΗΡ法確定主觀權重、利用 熵值法確定客觀權重，之后利用乘法組合法確定各指標的綜合權重；
[0018] 3)制定多個配電網建設改造方案，確定改造后配電網中的設備參數和網架結構等 信息；
[0019] 4)運用多層次灰色關聯分析法評估各建設改造方案對應的配電網的供電質量指 標，包括對各個一級指標進行初級評價和對二級指標進行綜合評價；
[0020] 5)最后，由關聯度序列決定各方案在供電質量方面的優越性，關聯度越大者綜合 評價越尚。
[0021] 上述步驟1)中的配電網供電質量指標評估體系，具體包括供電可靠性和電能質量 兩個一級指標。供電可靠性又包括供電可用率、系統平均停電次數、系統平均停電時間、用 戶平均停電次數、用戶平均停電時間5個二級指標;電能質量主要包括電壓偏移、頻率偏差、 三相不平衡3個二級指標。
[0022] 上述步驟2)確定配電網供電質量評估指標權重的具體過程如下：
[0023] a)AHP法確定主觀權重
[0024] ΑΗΡ法確定的主觀權重的步驟為：
[0025] ①將評價問題按其內部的邏輯關系分解，建立層次遞階結構；
[0026] ②構造判斷矩陣。層次遞階結構建立后就意味著確定了上下層元素之間的隸屬關 系，將上層次的元素作為準則，對其下層次中的元素進行兩兩比較，構造判斷矩陣。
[0027] ③求判斷矩陣的特征值與特征向量。計算滿足AW=AmaxW的特征根和特征向量，對W 進行歸一化處理即為各對應元素的權值，Amax為判斷矩陣A的最大特征根。
[0028] @進行一致性檢驗。計算0[? = (]1/1?1，(]1=(>111￡?-111)(111-1)。1?1是隨一致性指標而是一 致性指標。當CR<0.1時，認為判斷矩陣A滿足一致性，其評價結果可以接受，否則重新賦值 修正。
[0029] b)熵值法確定客觀權重
[0030] 熵值法確定客觀權重的步驟為：
[0031 ]①構建具有m個對象η項指標的評價矩陣，
[0032] X=(xij)mxn,i=l,?..···.m-i= 1 .ηη
[0033] ②標準化指標矩陣
[0034] ③求各指標的炤
[0035]④求各指標的權系i
,/=1
[0036 ] c)乘法組合法確定指標綜合權重
[0037] 為克服單獨使用主觀賦權和客觀賦權的不足，采用層次分析法和熵值法相結合的 組合賦權法。即用熵值法確定的客觀權重對由ΑΗΡ法確定的主觀權重進行調整，組合權重計 算公式先
[0038]
[0039]式中:WAHP-j為ΑΗΡ法確定的主觀權重;hj為熵值法確定的客觀權重。
[0040]上述步驟4)運用多層次灰色關聯分析法評估各建設改造方案對應的配電網的供 電質量指標的具體過程如下：
[0041 ] a)單層次灰色關聯分析評價
[0042]設有η個對象，每個對象有m項指標，對評價指標數據進行規范化處理，規范化后的 數據為xi，x2，，"，xm，xi=[xi(l)，xi(2)，，"，xi(n)]，i=l，2，，"，m。本文以叉〇={1,1，，"，1}作 為理想方案。幼與^關于第k個元素的關聯系數為
[0043]
[0044] 其中：Δm.i」m.i ?Jry 身I，Δmax.=..maxmax丨x〇(.Ar) -α