基于组合赋权法的配电网低电压治理评估方法和存储介质

摘要

本发明公开了一种基于组合赋权法的配电网低电压治理评估方法和存储介质，包括在低电压治理对经济效益、治理效果、发展适应性、实施难度及周期的不同要求下，确定与台区、中压线路相关的各指标，分别制定配电网低电压治理方案，构建配电网低电压治理综合评估体系；使用层次分析法计算各指标相对于上一层元素的权重；使用变异系数法计算各指标相对于上一层元素的权重；计算各指标的组合赋权法权重；将每一指标的组合赋权法权重与该指标的得分相乘，全部的乘积之和最大的配电网低电压治理方案是最优方案。本发明通过中低压联动来治理低电压点的电压，确保可以解决低电压问题，并从各配电网低电压治理方案选出最优方案，可满足低电压的治理与评估。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于组合赋权法的配电网低电压治理评估方法和存储介质。

背景技术

低电压治理是国家电网提升电能质量的关键措施之一。低电压治理不仅可以提高电能质量，使用户用电设备运行可靠，提高家用电器设备的使用寿命，而且具有良好的经济性，可使各种电器设备在最优状态下运行，减少故障发生，同时避免低电压引起的电能损失。

近年来，随着配电网的电能质量问题尤其是电压质量问题日渐凸显，电网公司不断突破改进管理措施和技术措施，在低电压问题治理方面取得了显著成效，然而，由于低电压问题存在运行特性复杂、运行条件各异等特点，目前配电网的规划技术体系缺乏一些科学有效的评估、优选方法，导致在投资效益方面的考虑有所欠缺。而且研究重点集中在单一问题，例如单独分析台区或单独分析中压线路，但是，根据理论及实际情况，低电压的发生和上下游的电网设备都有关系，因此是台区和中压线路联动的结果，而不能单独分析一种。

配电网电压等级多、低电压成因复杂，低电压治理方案中涉及的改造措施多种多样，研究如何评价这些低电压治理方案，选出最优方案，对配电网低电压治理工作的合理开展具有重要意义。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种基于组合赋权法的配电网低电压治理评估方法，可针对地区低电压项目库进行评估，科学、合理、可靠的衡量中压配电网低电压规划方案合理性，有效提高规划项目方案质量，提高规划人员的工作效率。

本发明的第一个目的通过如下的技术方案来实现：一种基于组合赋权法的配电网低电压治理评估方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、在低电压治理对经济效益、治理效果、发展适应性、实施难度及周期的不同要求下，确定与台区、中压线路相关的各指标，分别制定配电网低电压治理方案，构建配电网低电压治理综合评估体系，其中，配电网低电压治理方案评估作为目标层，经济效益、治理效果、发展适应性、实施难度及周期作为准则层，准则层的每个准则的下一层元素是若干指标构成指标层，各配电网低电压治理方案作为方案层，整体形成递阶层次结构；

S2、使用层次分析法计算各指标相对于上一层元素的权重；

S3、使用变异系数法计算各指标相对于上一层元素的权重；

S4、计算各指标的组合赋权法权重＝0.5×由步骤S2所得的权重+0.5×由步骤S3所得的权重；

S5、确定各指标的得分，将每一指标的组合赋权法权重与该指标的得分相乘，全部的乘积之和最大的配电网低电压治理方案是最优方案。

本发明从多维度考虑低电压治理规划方案评估，考虑治理效果、经济效益、发展适应性、实施难度及周期，能够适应不同场景、考虑因素全面，满足不同场景下的应用，同时也可以根据地区特征的不同，对地区不重要指标进行降权，而且本发明可以从各配电网低电压治理方案选出最优方案，能够满足针对低电压的治理与评估，适用于未来配电网多元化发展。本发明可针对地区低电压项目库进行评估，科学、合理、可靠的衡量中压配电网低电压规划方案合理性，有效提高规划项目方案质量，提高规划人员的工作效率。本发明的准则层包括治理效果、经济效益、发展适应性、实施难度及周期这四个准则，并根据指标层所确定的台区、中压线路相关的各指标，通过中低压联动来治理低电压点的电压，确保可以解决低电压问题。

本发明所述指标层包括一级指标层，所述一级指标层对应于准则层的治理效果的各指标是电压、设备、电网布局和负荷率；所述一级指标层对应于准则层的经济效益的各指标是建设运维投入、损耗和功率因数；所述一级指标层对应于准则层的发展适应性的各指标是设备利用情况和设备老化率；所述一级指标层对应于准则层的实施难度及周期的各指标是实施难度和实施周期。

本发明所述指标层包括二级指标层，所述二级指标层对应于一级指标层的电压的各指标是电压偏移率和电压越下限时间；所述二级指标层对应于一级指标层的设备的各指标是导线截面积合格率、配变电压合格率、线路电压合格率、高耗能配电变压器数量占比和高耗能配电变压器容量占比；所述二级指标层对应于一级指标层的电网布局的指标是供电半径合格率；所述二级指标层对应于一级指标层的负荷率的各指标是配变负荷率和线路负荷率；所述二级指标层对应于一级指标层的建设运维投入的各指标是改造成本和年检修总费用；所述二级指标层对应于一级指标层的损耗的各指标是配变器平均损耗、线路损耗改变率和线损率；所述二级指标层对应于一级指标层的功率因数的各指标是线路功率因数合格率和配变功率因数合格率；所述二级指标层对应于一级指标层的设备利用情况的各指标是线路容量利用率和配变设备利用率；所述二级指标层对应于一级指标层的设备老化率的各指标是配电设备老旧率和配电线路老旧率；所述二级指标层对应于一级指标层的实施难度的指标是项目措施难度；所述二级指标层对应于一级指标层的实施周期的指标是项目措施实施周期。

本发明使用层次分析法计算各指标相对于上一层元素的权重包括以下步骤：

(1)在递阶层次结构中，设上一层元素C为准则，所支配的下一层元素为u

(2)计算判断矩阵的最大特征根；

(3)进行一致性检验。

本发明计算判断矩阵的最大特征根包括以下步骤：

①将判断矩阵的每一列元素作归一化处理，其元素的一般项为：

②将每一列经归一化处理后的判断矩阵按行相加，即为：

③对向量

所得的向量W＝(W

④计算判断矩阵的最大特征根λ

其中，(AW)

本发明计算判断矩阵的最大特征根包括以下步骤：

①计算判断矩阵每一行元素的乘积M

②计算M

③对向量

则W＝[W

④计算判断矩阵的最大特征根λ

其中，(AW)

本发明进行一致性检验包括以下步骤：

①计算一致性指标CI：

②查找相应的平均随机一致性指标RI；

③计算性一致性比例CR：

当CR＜0.1时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的；当CR≥0.1时，应该对判断矩阵做适当的修正。

本发明使用变异系数法计算各指标相对于上一层元素的权重包括以下步骤：

1)计算各指标的标准差，反映各指标的绝对变异程度；

式中，Sj表示第j个指标的标准差；n为评价指标数量；X

2)计算各指标的变异系数，反映各指标的相对变异程度：

3)对各指标的变异系数进行归一化处理，得到各指标的权重：

本发明的第二个目的在于提供一种存储介质，可以满足规划人员的不同应用场景，计算便捷、携带方便等。

本发明的第二个目的通过如下的技术方案来实现：一种存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时实现以下流程：

(一)判断台区是否存在整体电压偏低，若是，转入步骤(二)；若否，转入步骤(三)；

(二)判断台区所属10KV线路首端是否存在电压偏低，若是，转入步骤(四)；若否，转入步骤(五)；

(三)依次进行配变档位分析、配变功率因数分析、配变负载率分析、配变三相负荷不平衡分析、低压线路供电距离分析和低压线路截面分析，若其中一步分析符合设定原因，则采取相应的解决措施，流程结束；

(四)依次进行主变调压方式分析、主变功率因数分析、变电站AVC系统配置分析、10KV线路功率因素分析、10KV线路负载率分析、10KV线路截面分析、配变档位分析、配变功率因数分析、配变负载率分析、配变三相负荷不平衡分析、低压线路供电距离分析和低压线路截面分析，其中，在配变档位分析、配变功率因数分析、配变负载率分析、配变三相负荷不平衡分析、低压线路供电距离分析和低压线路截面分析的分析过程中，若其中一步分析符合设定原因，则采取相应的解决措施，流程结束；

(五)依次进行10KV线路功率因素分析、10KV线路负载率分析、10KV线路截面分析、配变档位分析、配变功率因数分析、配变负载率分析、配变三相负荷不平衡分析、低压线路供电距离分析和低压线路截面分析，其中，在配变档位分析、配变功率因数分析、配变负载率分析、配变三相负荷不平衡分析、低压线路供电距离分析和低压线路截面分析的分析过程中，若其中一步分析符合设定原因，则采取相应的解决措施，流程结束。

本发明在配变档位分析过程，其设定原因是中压线路电压合格但台区首端电压低；在配变功率因数分析过程，其设定原因是配变无功补偿不足；在配变负载率分析过程，其设定原因是单个台区重过载；在配变三相负荷不平衡分析过程，其设定原因是三相不平衡；在低压线路供电距离分析过程，其设定原因是供电距离过长；在低压线路截面分析过程，其设定原因是单个台区低压线路重过载。

与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：

(1)本发明从多维度考虑低电压治理规划方案评估，考虑治理效果、经济效益、发展适应性、实施难度及周期，能够适应不同场景、考虑因素全面，满足不同场景下的应用，同时也可以根据地区特征的不同，对地区不重要指标进行降权。

(2)本发明可以从各配电网低电压治理方案选出最优方案，能够满足针对低电压的治理与评估，适用于未来配电网多元化发展。

(3)本发明可针对地区低电压项目库进行评估，科学、合理、可靠的衡量中压配电网低电压规划方案合理性，有效提高规划项目方案质量，提高规划人员的工作效率。

(4)本发明的准则层包括治理效果、经济效益、发展适应性、实施难度及周期这四个准则，并根据指标层所确定的台区、中压线路相关的各指标，通过中低压联动来治理低电压点的电压，确保能够解决低电压问题。

(5)本发明针对方法及体系进行介质存储或软件化，能满足规划人员的不同应用场景，计算便捷、携带方便等。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明的配电网低电压治理综合评估体系构造示意图；

图2是本发明存储介质中程序被执行所实现的流程框图。

具体实施方式

本发明一种基于组合赋权法的配电网低电压治理评估方法，包括以下步骤：

S1、在低电压治理对经济效益、治理效果、发展适应性、实施难度及周期的不同要求下，确定与台区、中压线路相关的各指标，分别制定配电网低电压治理方案，构建配电网低电压治理综合评估体系，如图1所示，配电网低电压治理方案评估作为目标层，经济效益、治理效果、发展适应性、实施难度及周期作为准则层，准则层的每个准则的下一层元素是若干指标构成指标层，各配电网低电压治理方案作为方案层，整体形成递阶层次结构。

由于决策者治理低电压问题时的侧重点不同，例如对经济性、治理效果、发展适应性方面、措施难度及实施周期等有不同的要求，因此会产生多个治理方案。为了评价不同治理方案的优缺点，构建配电网低电压治理综合评估体系，基于严谨合理的评估体系，实现对不同的治理方案进行评估的功能。

如图1所示，指标层包括一级指标层和二级指标层，一级指标层对应于准则层的治理效果的各指标是电压、设备、电网布局和负荷率；一级指标层对应于准则层的经济效益的各指标是建设运维投入、损耗和功率因数；一级指标层对应于准则层的发展适应性的各指标是设备利用情况和设备老化率；一级指标层对应于准则层的实施难度及周期的各指标是实施难度和实施周期。二级指标层对应于一级指标层的电压的各指标是电压偏移率和电压越下限时间；二级指标层对应于一级指标层的设备的各指标是导线截面积合格率、配变电压合格率、线路电压合格率、高耗能配电变压器数量占比和高耗能配电变压器容量占比；二级指标层对应于一级指标层的电网布局的指标是供电半径合格率；二级指标层对应于一级指标层的负荷率的各指标是配变负荷率和线路负荷率；二级指标层对应于一级指标层的建设运维投入的各指标是改造成本和年检修总费用；二级指标层对应于一级指标层的损耗的各指标是配变器平均损耗、线路损耗改变率和线损率；二级指标层对应于一级指标层的功率因数的各指标是线路功率因数合格率和配变功率因数合格率；二级指标层对应于一级指标层的设备利用情况的各指标是线路容量利用率和配变设备利用率；二级指标层对应于一级指标层的设备老化率的各指标是配电设备老旧率和配电线路老旧率；二级指标层对应于一级指标层的实施难度的指标是项目措施难度；二级指标层对应于一级指标层的实施周期的指标是项目措施实施周期。

S2、使用层次分析法计算各指标相对于上一层元素的权重包括以下步骤：

(1)在递阶层次结构中，设上一层元素C为准则，所支配的下一层元素为u

1)如果u

2)如果问题复杂，u

(表1)

对于准则C，n个元素之间相对重要性的比较得到一个两两比较判断矩阵，其中C

由判断矩阵所具有的性质可知，一个含n个元素的判断矩阵只需要给出其上(或下)三角的n(n-1)/2个元素，即只需做n(n-1)/2个比较判断即可。

若判断矩阵A的所有元素满足C

不是所有的判断矩阵都满足一致性条件，也没有必要这样要求，只是在特殊情况下才有可能满足一致性要求。

已知n个元素u

(2)计算判断矩阵A的最大特征根：

一种方法是和积法，其具体计算步骤如下：

①将判断矩阵的每一列元素作归一化处理，其元素的一般项为：

②将每一列经归一化处理后的判断矩阵按行相加，即为：

③对向量

所得的向量W＝(W

④计算判断矩阵的最大特征根λ

其中，(AW)

另一种方法是方根法，其具体计算步骤如下：

①计算判断矩阵每一行元素的乘积M

②计算M

③对向量

则W＝[W

④计算判断矩阵的最大特征根λ

其中，(AW)

(3)进行一致性检验：

在计算单准则下的权重向量时，还必须进行一致性检验。在判断矩阵的构造中，并不要求判断具有传递性和一致性，即不要求C

①计算一致性指标CI(ConsistencyIndex)：

②查找相应的平均随机一致性指标RI(RandomIndex)：

下表给出了1～15阶正互反矩阵计算1000次得到的平均随机一致性指标。

(表2)

③计算性一致性比例CR(ConsistencyRatio)：

当CR＜0.1时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的；当CR≥0.1时，应该对判断矩阵做适当的修正。

S3、为了避免指标的量纲和数量级不同所带来的影响，使用变异系数法处理后的数值作为各指标相对于上一层元素的权重，使用变异系数法计算各指标相对于上一层元素的权重包括以下步骤：

1)计算各指标的标准差，反映各指标的绝对变异程度；

式中，Sj表示第j个指标的标准差；n为评价指标数量；X

3)计算各指标的变异系数，反映各指标的相对变异程度：

3)对各指标的变异系数进行归一化处理，得到各指标的权重：

S4、计算各指标的组合赋权法权重＝0.5×由步骤S2所得的权重+0.5×由步骤S3所得的权重：

由于层次分析法具有较强的主观性，利用变异系数法再进行主观性的控制及修正，因此采用0.5×由步骤S2(层次分析法)所得权重+0.5×由步骤S3(变异系数法)所得权重＝组合赋权法权重，最终确定的权重为下表所示：

(表3)

S5、确定各指标的得分，将每一指标的组合赋权法权重与该指标的得分相乘，全部的乘积之和最大的配电网低电压治理方案是最优方案。

权重与得分之间的乘积即为最终的结果，针对一些定性的指标主要通过模糊评判集的方法进行量化，在百分制中以20为单位进行划分五个区间，即0～20，20～40，40～60，60～80，80～100，从而将定性指标量化在该区间中，以表示该地区的对应指标发展情况。

d为对应指标的得分，分别相加即为对应方案的得分，取最高值为最优方案。

本发明一种存储介质，存储有程序，程序被执行时实现以下流程，如图2所示：

(一)判断台区是否存在整体电压偏低，若是，转入步骤(二)；若否，转入步骤(三)；

(二)判断台区所属10KV线路首端是否存在电压偏低，若是，转入步骤(四)；若否，转入步骤(五)；

(三)依次进行配变档位分析、配变功率因数分析、配变负载率分析、配变三相负荷不平衡分析、低压线路供电距离分析和低压线路截面分析，若其中一步分析符合设定原因，则采取相应的解决措施，流程结束；

(四)依次进行主变调压方式分析、主变功率因数分析、变电站AVC系统配置分析、10KV线路功率因素分析、10KV线路负载率分析、10KV线路截面分析、配变档位分析、配变功率因数分析、配变负载率分析、配变三相负荷不平衡分析、低压线路供电距离分析和低压线路截面分析，其中，在配变档位分析、配变功率因数分析、配变负载率分析、配变三相负荷不平衡分析、低压线路供电距离分析和低压线路截面分析的分析过程中，若其中一步分析符合设定原因，则采取相应的解决措施，流程结束；

(五)依次进行10KV线路功率因素分析、10KV线路负载率分析、10KV线路截面分析、配变档位分析、配变功率因数分析、配变负载率分析、配变三相负荷不平衡分析、低压线路供电距离分析和低压线路截面分析，其中，在配变档位分析、配变功率因数分析、配变负载率分析、配变三相负荷不平衡分析、低压线路供电距离分析和低压线路截面分析的分析过程中，若其中一步分析符合设定原因，则采取相应的解决措施，流程结束。

在配变档位分析过程，其设定原因是中压线路电压合格但台区首端电压低；在配变功率因数分析过程，其设定原因是配变无功补偿不足；在配变负载率分析过程，其设定原因是单个台区重过载；在配变三相负荷不平衡分析过程，其设定原因是三相不平衡；在低压线路供电距离分析过程，其设定原因是供电距离过长；在低压线路截面分析过程，其设定原因是单个台区低压线路重过载。

本领域普通基层技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

通过流程进行判断、现状条件进行输出对应的解决措施，例如在配变档位分析过程，解决措施是调节配变档位；在配变功率因数分析过程，解决措施：如无功补偿容量达不到要求时，按原则补装或针对原先的缺陷进行处理；等等。