一种基于综合评价的配电网供电区域划分方法

摘要

本发明涉及配电系统规划的方法，具体涉及一种基于综合评价的配电网供电区域划分方法。该方法首先选定要进行划分的供电区域范围，对其现状及影响供电区域划分的主要因素进行分析，建立供电区域划分的评价指标体系；然后选用合适的方法设置评估指标的权重及评分标准；最后进行综合评价，确定供电区域的划分结果。本方法克服了现有方法只靠专家或领导经验定性分类的缺点，从影响配电网供电区域划分的因素出发，充分应用综合评价方法，克服了聚类分析法中只能依据定量指标进行供电区域划分的缺陷，能够对供电区域能做一个全面的评价，各地可结合自身实际情况来调整各指标的权重，大幅度提高了该方法的准确性，具有很高的工程应用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及配电系统规划的方法，具体涉及一种基于综合评价的配电网供电区域划分方 法。

背景技术

中国幅员辽阔，供电面积广大，各地经济社会发展情况和电网特点差异明显。若按照一 个统一的标准建设配电网，则会造成设备资产利用率不高甚至严重浪费的情况，在技术、经 济上不合理。因此，为了体现地区差异性和配电网规划、建设的差异性，实现配电网的精益 化管理，提高配电网规划工作的效率和水平，推动我国配电网规划向规范化、科学化发展， 应始终贯穿“差异化规划”理念，在考虑各地区经济社会发展呈现非均衡性的情况下，结合 各地区配电网现状及发展趋势，兼顾不同地区不同发展阶段的差异化特征，对我国配电网供 电区域进行划分，为差异化的配电网规划及典型供电模式的建立奠定基础。

（一）常用的综合评价方法

目前，常用的综合评价方法有综合评分法（Composite Grade Method）、层次分析法（AHP）、 模糊综合评判法、图形法、多目标、多指标决策评价法、综合评价专家系统和智能评价系统 等。

（二）综合评分法：

1.综合评分法的特点：

综合评分法具有更科学、更量化的优点，主要表现在：

（1）引入权值的概念，评价指标结果更具科学性；

（2）有利于发挥评价指标专家的作用；

（3）有效防止不正当行为。

综合评分法也存在一些不足，主要有：

（1）评价指标因素及权值难以合理界定。评价指标因素及权值确定起来比较复杂，真正 做到科学合理更为不易；

（2）评价指标专家不适应。由于专家组成员属临时抽调性质，在短时间内让他们充分熟 悉被评项目资料，全面正确掌握评价因素及其权值，有一定的困难；

（3）赋予了评委较大的权力，由于评委的业务水平不尽相同，如果对评委没有有效的约 束，就有可能出现“人情”关系。

2.综合评分法的一般步骤：

综合评分法适用于评价指标无法用统一的量纲进行定量分析的场合，而用无量纲的分数 进行综合评价。综合评分法是先分别按不同指标的评价标准对各评价指标进行评分，然后采 用加权相加，求得总分。

3.常用的综合评分法：

（1）加法评分法

加法评分法师将各评价项目所得分数相加，按总分的多少来评价不同方案的优劣。一般 有连加评分法和分级连加评分法两种。

有时根据重要性把评价项目分成等级，每个等级都给定标准分，然后由评价者给每个方 案的各个项目打分，再把每个方案各个指标所得分数相加，根据各方案所得的总分优选。

（2）连乘评分法

这种方法是把各个评价指标所得分数连乘，根据乘积的大小来评价方案的优劣。这种方 法的特点是由于总分数是连乘所得，各方案所得总分差别较大，比较醒目。

（3）加权评分法

这种方法是假定每个方案的各个评价指标都有相同的最高分，评价者根据其对评价指标 重要程度的判断，分别给以一个加权系数，与该指标的最高分相乘，得到该指标的分数；然 后把各指标的得分相加，即得到方案的总分。这种方法虽然计算略微麻烦，但其结果比较接 近实际。根据加权系数确定方法的不同，有两种具体算法。

根据对比分析确定加权系数的概率权数法。这种方法是根据评价指标的重要性都规定一 个最高分和一个相应的权数，评价者可根据自己的看法修正（确定）每个评价指标的权数， 然后把每个方案各个指标的权数与各个指标的最高分分别相乘，加起来即为各方案所得总分， 得分最多的方案即为最优方案。

根据重点指标计算加权系数的方法。当方案的评价指标中有一个指标较重要，其他指标 又有其相应要求，且各指标间有较明显的关联关系时，常用这种方法评价方案的优劣。

（三）指标权重设置方法

由于评估体系涉及的评估指标数量种类繁多，而各项指标反映被评估对象在不同方 面的性能，因此在评估中所起的作用、所受重视程度不可能完全一致，因此需要确定各 项指标的在评估中的权重。评估指标权重的设置是综合评估工作中的关键内容，直接反 映了评估者对评估指标的偏好程度，并决定了评估结果反映被评估对象综合性能的合理 化水平。

指标权重多采用归一化的向量来表示，同一层指标的权重之和为1。指标个数不多时， 其权重通常由专家直接确定；指标个数较多专家难以决策时，其权重大小的确定一般采用层 次分析法（AHP）等方法。

AHP的优点是通过建立清晰的层次结构分解复杂的问题，用相对标度将人的判断标量化， 通过求解判断矩阵得出方案的综合权重，缺点是忽略了人为判断的模糊性，当不确定性和模 糊性等因素较多时，AHP易受到打分者主观判断的影响。

层次分析法的基本步骤如下：

（1）明确问题，弄清问题的范围，了解问题所包含的因素，确定各因素之间的关联 关系和隶属关系。

（2）建立评价模型。最终该评价模型包括目标层、准则层、指标层、方案层。各层 次应互不相交，上一层的因素对相邻下一层次的全部或部分因素起着支配作用，形成自 上而下的逐层支配关系。当某个层次包含的因素较多时，可将该层次进一步划分为若干 子层次。通常每一层次中各元素所支配的元素不超过9个。

（3）构造比较判断矩阵

判断矩阵表示针对上一层次指标，本层次指标之间两两比较的相对重要性，这个相 对重要性用数值表示就构成判断矩阵，两两比较的相对重要性数值一般按九级标度法， 通常取1～9及其倒数（倒数表示相互比较的重要性具有相反的类似意义），每一层次所 含各因素均可用上一层次的一个因素作为比较准则来做相互比较。

（4）层次单排序及其一致性检验

根据判断矩阵计算本层次指标对上一层次某指标的重要性程度的相对值（即权重值） 的过程，称为层次单排序。采用的方法为求判断矩阵最大特征值对应的特征向量并将其 归一化，以下对求解方法进行具体说明。

对于每一个比较判断矩阵A，均可对应一个特征方程：

AW＝λW   (1)

求解特征方程(1)得解向量W并归一化后，此向量即可认为是同一层次各因素以上一 层次因素为比较准则时，相互比较后的相对重要性标度。

（5）层次总排序及一致性检验

计算同一层次中所有元素对于最高层(总目标)的相对重要性标度称为层次总排序。这 一过程是从最高层次向最低层次逐层进行的。最后，可得到各个评价因素的重要性权重。

（四）指标评分标准设定方法

1.德尔菲（Delphi）方法

德尔菲方法是一种能够充分综合领域专家知识、经验和信息的方法，又称专家打分 法。该方法在系统分析和决策领域得到了广泛应用，是一种多专家多轮咨询法。它以匿 名的方式多次征求专家意见，并通过信息沟通与循环反馈，使决策意见趋于一致，最终 逼近结果值。Delphi方法具有以下三个特征：

（1）匿名性：向专家们分别发送咨询表，参加咨询服务的专家互不知晓，消除了相 互之间的影响；

（2）轮间情况反馈：协调人对每一轮的结果做出统计，并将其作为反馈材料发给每 位专家，供下一轮咨询调查时参考；

（3）结果的统计特性：采用统计方法对结果进行处理，实现对专家意见的定量处理， 这是Delphi方法的一个重要特点。

在Delphi的应用过程中，专家的宝贵经验和智慧发挥了重要作用，这对于分析和决 定复杂系统模型的输入有独到优势。在具体处理各个因素时，主要遵循如下两个判据：

1）专家意见集中度E，按照式（2）将领域专家给出的评分a_i和参与专家人数m的 加权平均进行计算。

$E=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{a}_i---\left(2\right)$

2）专家意见离散度δ，按照式（3）计算标准差。

${\delta }^2=\frac{1}{m-1}\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{(a_i-E)}^2---\left(3\right)$

专家意见集中度E反映了专家对因素的认可程度，专家意见离散度则表明专家在该 因素问题上的意见分歧程度。在具体应用上述判据时，根据具体问题的特点，设定E₀和 δ₀。当因素i的相关计算值E_i和δ_i满足式（4）和式（5）时则保留下来，否则剔除。

E_i>E₀   （4）

δ_i＜δ₀   （5）

Delphi方法适用于所有评价对象，应用范围贯穿综合评价的各个环节，包括评价指 标的筛选、指标体系的建立、指标权重的确定、评价标准的制定以及综合评价等环节都 可以应用Delphi予以解决。Delphi方法的优点是专家不受任何外界因素的影响，可以充 分发挥其主观能动性。在大量广泛信息的基础上，能够集中专家们的集体智慧，最后得 到逼近实际的、合理的咨询结果；Delphi方法的主要缺点是它所需要的时间可能会很长， 耗费的人力物力较多；该方法的关键在于专家团队成员和规模的确定。

2.模糊综合评价方法

模糊综合评价就是以模糊数学为基础，应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清、 不易定量的因素定量化，从多个因素对被评价事物隶属等级状况进行综合性评估的一种 方法。它用隶属程度而非绝对的“属于”或“不属于”来描述差异的中介程度，是用精 确的数学语言对模糊性的一种描述。这种定性指标合理量化的方法，较好的解决了综合 评判中原始数据的不确定性或评估标准的模糊性等问题。应用模糊方法建立综合评判模 型的基本步骤可以表述为：

1）确定评判对象的因素集，因素是指对象的各种属性或性能，也称为参数指标或质 量指标，综合反映对象质量；

2）建立评判集，即评判者对评判对象可能做出的评判结果所组成的集合；

3）建立单因素评判和单因素评判模糊关系矩阵，进而计算得出影响因素对评判结果 的隶属度；

4）确定指标权重，并求出综合评判值。

供电区域划分综合评估指标体系中部分指标对问题的描述具有模糊性，很难用确切 的定量关系表示，这一问题可以通过应用模糊评价得到良好解决。通过建立隶属函数， 可利用隶属度来反映某对象具有某种模糊性质或属于某个模糊概念的程度，具体的程度 值大小即为隶属度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于综合评价的配电网供电区域划分方 法，通过应用综合评价法中的综合评分法，全面考虑了不能量化的指标，如行政级别、负荷 性质、负荷重要性等，能够对供电区域能做一个较为全面的评价和合理的划分，解决了聚类 分析法中两个或多个指标存在矛盾时供电区域划分的归属问题，能够给出唯一的供电区域划 分结果。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于综合评价的配电网供电区域划分方法，其改进之处在于，所述方法 包括下述步骤：

（1）分析配电网供电区域划分方法及划分标准现状；

（2）选定进行划分的供电区域范围，对其现状及影响供电区域划分的因素进行分析；

（3）建立供电区域划分的评价指标体系；

（4）对评估指标的权重进行设置；

（5）设定评分标准；

（6）对供电区域进行综合评价；

（7）确定供电区域的类型。

进一步地，所述步骤（2）中，所述供电区域面积一般不小于5km²（依据国家电网公司 企业标准Q/GDW738-2012《配电网规划设计技术导则》）。

进一步地，所述步骤（3）中，根据步骤（2）中影响供电区域划分的因素，首次从政治、 经济和负荷三方面建立供电区域划分的评价指标体系，其中：

政治指标包括行政级别；

经济指标包括年人均GDP、年人均社会用电量、年人均生活用电量和单位GDP电耗；

负荷指标包括负荷密度、负荷性质和负荷优先级。

进一步地，所述步骤（4）中，采用AHP决策分析法、专家群体决策法或调查问卷法等 方法对评估指标的权重进行设置；在设定指标权重时，同一层指标的权重之和为1。

进一步地，所述步骤（5）中，首次采用聚类分析的配电网供电区域划分结果制定出各项 评价指标的评价等级，并且采用德尔菲法或模糊隶属度方法制定出每项评价指标每个评价等 级的标准或分值范围，所述评分标准采用百分制、十分制或五分制。

聚类分析的配电网供电区域划分包括下述步骤：

A、分析配电网供电区域划分方式及划分标准现状；

B、选定划分的供电区域范围，对其现状及影响供电区域划分的因素进行分析；

C、建立供电区域划分的评价指标体系；

D、分析供电区域各现状指标和规划指标的分布情况；

E、对指标数据进行处理；

F、对各指标的数据进行聚类分析，检查聚类分析结果是否符合正态分布；

G、建立供电区域的划分标准。

进一步地，所述步骤（6）中，利用综合评价方法（如层次分析法、模糊综合评判法、德 尔菲法等）进行综合评价，其中利用层次分析法逐层向上计算，直到计算得出供电区域的综 合评分；其表达式为：

$S^{(k+1)}=\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{S}_j^{\left(k\right)}{W}_j^{\left(k\right)}---<1>;$

式中：S^(k+1)代表层次结构中第k+1层某属性A^(k+1)的评分；n表示属性A^(k+1)的k层子属 性个数；表示A^(k+1)的k层子属性j的评分；表示子属性j的权重。

进一步地，所述步骤（7）中，根据综合评价结果和评分标准，确定供电区域的类型。供 电区域类型的名称和个数可根据需要来设定。

应用本发明所形成的研究成果已纳入到国家电网公司企业标准Q/GDW738-2012《配电 网规划设计技术导则》中。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1.本方法应用综合评价方法，全面考虑了不能量化的指标，如行政级别等，克服了聚类 分析法中只能依据定量指标进行供电区域划分的缺陷，能够对供电区域能做一个较为全面的 评价，大幅度提高了该方法的准确性，具有很高的工程应用价值。

2.本方法考虑了影响供电区域划分的主要因素，从政治、经济、负荷三方面建立了供电 区域划分的指标体系，各地可结合自身实际情况来调整各指标的权重，使供电区域的划分更 加合理，有据可依。

3.本方法采用聚类分析的配电网区域供电划分结果，制定出各项评价指标的评价等级， 较大地提高该方法的实用性和准确性；

4.本方法解决了聚类分析法中两个或多个指标存在矛盾时供电区域划分的归属问题，能 够给出唯一的供电区域划分结果。

5.本方法具有较高的适应性，既适用于国家级电网公司、省级电力公司，也适用于市级 供电公司，能够为差异化的配电网规划设计技术导则及相关技术标准的制定奠定基础。

附图说明

图1是本发明提供的基于综合评价法的配电网供电区域划分流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供的基于综合评价法的配电网供电区域划分流程图如图1所示，包括下述步骤：

（1）调研现有配电网供电区域划分方法及划分标准现状，分析目前存在的主要问题；

（2）选定要进行划分的供电区域范围，对其现状及影响供电区域划分的主要因素进行分 析；

（3）全面分析影响供电区域划分的主要因素，从政治、经济和负荷3方面建立供电区域 划分的评价指标体系；

（4）选用合适的方法（如AHP决策分析法、专家群体决策法和调查问卷法等）对评估 指标的权重进行设置，指标权重反映了不同层指标之间的重要程度高低；在设定过程中，需 要考虑指标的重要程度、发生概率的大小以及相互重要性关系；

（5）首次采用聚类分析（一种基于聚类分析的配电网供电区域划分方法）结果制定出各 项评价指标的评价等级，并且采用德尔菲法或模糊隶属度方法制定出每项评价指标每个评价 等级的标准或分值范围，所述评分标准采用百分制、十分制或五分制；

聚类分析的配电网供电区域划分包括下述步骤：

A、分析配电网供电区域划分方式及划分标准现状；

B、选定划分的供电区域范围，对其现状及影响供电区域划分的因素进行分析；

C、建立供电区域划分的评价指标体系；

D、分析供电区域各现状指标和规划指标的分布情况；

E、对指标数据进行处理；

F、对各指标的数据进行聚类分析，检查聚类分析结果是否符合正态分布；

G、建立供电区域的划分标准。

（6）利用综合评价方法进行综合评价，比如采用层次分析法（AHP）逐层向上计算，直 到计算得出供电区域的综合评分。其表达式为：

$S^{(k+1)}=\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{S}_j^{\left(k\right)}{W}_j^{\left(k\right)}---<1>;$

式中：S^(k+1)代表层次结构中第k+1层某属性A^(k+1)的评分；n表示属性A^(k+1)的k层子属 性个数；表示A^(k+1)的k层子属性j的评分；表示子属性j的权重。

（7）根据综合评分结果和供电区域评分标准确定该供电区域的类型。

实施例

下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

（1）供电区域现状分析：

以北京为实际案例，应用上述综合评分法对北京城区、朝阳、海淀、亦庄、石景山和丰 台6个市辖区以及延庆、顺义、怀柔、昌平、房山、门头沟、密云、通州、大兴和平谷10个 县级供电区进行供电区域类型划分，各指标的数值详见表1。

表12009年北京供电区域各指标数值

（2）指标选取及其权重设置：

选取影响供电区域划分的主要因素，采用AHP决策分析方法和专家群体决策相结合的方 法来确定同层属性间的权重，并进行归一化处理，以量化描述同一层指标的权重之和为1。 区域划分指标选取及权重设置如表2所示。

表2指标选取及权重设置

（3）评分标准设置：

各指标的评分标准设置详见表3。其中年人均GDP、年人均社会用电量、年人均生活用 电量和负荷密度4个指标根据聚类分析结果设置了8档评分标准，行政级别和负荷重要性2 个指标设置了3档评分标准；根据各地单位GDP电耗现状设置了5档评分标准，负荷性质设 置了6档评分标准。

表3各指标的评分标准设置

单项指标评分从不同侧面反映了供电区域某一方面的情况，但是不足以说明供电区域的 整体状况，因此需要确定供电区域的综合评分标准：

<1>当供电区域的综合评分在95分以上时，可将该区域划分为A+类供电区域；

<2>综合评分在90-95分之间时，可将该区域划分为A类供电区域；

<3>综合评分在85-90分之间时，可将该区域划分为B+类供电区域；

<4>综合评分在80-85分之间时，可将该区域划分为B类供电区域；

<5>综合评分在70-80分之间时，可将该区域划分为C+类供电区域；

<6>综合评分在60-70分之间时，可将该区域划分为C类供电区域；

<7>综合评分在50-60分之间时，可将该区域划分为D+类供电区域；

<8>综合评分在50分以下时，可将该区域划分为D类供电区域。

表4供电区域的综合评分标准

供电区域类型 评分标准 A+ 95-100 A 90-95 B+ 85-90 B 80-85 C+ 70-80 C 60-70 D+ 50-60 D- <50

（4）综合评分：

通过应用综合评分法对北京城区、朝阳、海淀、亦庄、石景山和丰台6个市辖区以及延 庆、顺义、怀柔、昌平、房山、门头沟、密云、通州、大兴和平谷10个县级供电区进行综合 评估，供电区域划分结果如下：

1）城区属于A类供电区域；

2）朝阳、亦庄和海淀属于B+类供电区域；

3）石景山、丰台属于B类供电区域；

4）顺义、通州、昌平、门头沟、大兴、房山、怀柔、平谷属于C+类供电区域；

5）密云、延庆属于C类供电区域。

表5北京供电区域划分结果

（二）方法的说明与扩展

目前公开发表的文献中，尚鲜见对可配电网供电区域划分方法进行研究，大多数学者都 只是对变电站供电区域划分和最优供电半径进行了研究。从已有研究来看，国内对配电网供 电区域划分尚无定量计算分析的方法，大部分是专家或领导依靠经验定性的分类，很难判断 供电区域划分的好与坏。本发明提供的方法依靠综合评价方法中的综合评分法，全面考虑不 能量化的指标，如行政级别、负荷性质、负荷重要性等，能够对供电区域能做一个较为全面 的评价；各地可结合自身实际情况来调整权重指标，使供电区域划分结果更加合理。

此外，供电区域类型划分结果与待划分的供电区域范围大小密切相关，如果供电区域范 围过大，会导致区域内的某些地块的类型偏低或偏高，因此供电区域范围大小应合理。

本方法克服了现有方法只靠专家或领导经验定性分类的缺点，从影响配电网供电区域划 分的因素出发，充分应用综合评价方法中的综合评分法，全面考虑了不能量化的指标，如行 政级别等，克服了聚类分析法中只能依据定量指标进行供电区域划分的缺陷，能够对供电区 域能做一个较为全面的评价，同时各地可结合自身实际情况来调整各指标的权重，大幅度提 高了该方法的准确性，具有很高的工程应用价值；本方法具有较高的适应性，可适用于不同 类型、不同规模供电区域的划分，能够为差异化的配电网规划设计技术导则及相关技术标准 的制定奠定基础。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照 上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本 发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等 同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。