摘要：本文首次提出了基于層次分析法的縣域配電網(wǎng)綜合評價方法，該方法全面考慮了各種必要因素，對縣域配電網(wǎng)進行綜合評價，為縣域電網(wǎng)建設(shè)和投資決策提供可靠依據(jù)。以河南省六個縣域配電網(wǎng)為例，評價結(jié)果符合電網(wǎng)實際情況，驗證了該方法的有效性和可行性。

關(guān)鍵詞：縣域配電網(wǎng)；層次分析法；綜合評價；判斷矩陣

Abstract：This paper firstly proposed the comprehensive evaluation method of county distribution network based on the Analytic Hierarchy Process.The method can take many necessary factors into account overall，evaluate county distribution network in the round，provide reliable basis for county power grid construction and investment decision.Take the six county distribution network of Henan province for example，its result accorded with actual conditions and proved the effectiveness and feasibility of the method.

Key words：county distribution network；Analytic Hierarchy Process；comprehensive evaluation；Judgment Matrix

1 引言

縣域配電網(wǎng)包括縣域內(nèi)110千伏及以下各級電網(wǎng)。目前，我國縣域電網(wǎng)的共性特點是：電網(wǎng)分布面積廣，整體較為薄弱；用電負荷增長快，供需矛盾較為突出；電力技術(shù)裝備有較大進步，但整體上仍較落后。因此，加大縣域電網(wǎng)建設(shè)，尤其是縣域配電網(wǎng)的建設(shè)，成為當前我國電網(wǎng)發(fā)展面臨的重要任務(wù)。國家對縣域農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)高度重視，2010年9月以來啟動了新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級工程，極大地促進了農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展。然而，如何科學評價縣域電網(wǎng)成為制定縣域電網(wǎng)規(guī)劃、研究資金分配策略的重要基礎(chǔ)性課題。本文通過運用層次分析法，建立了一個縣域配電網(wǎng)評價模型，提出了一種切實可行的縣域配電網(wǎng)綜合評價方法。將該方法應(yīng)用于河南省六個縣域配電網(wǎng)評價中，結(jié)果印證了該方法的有效性。

2 層次分析法

層次分析法是系統(tǒng)工程中對非定量事件作定量分析的一種簡便方法，它以系統(tǒng)性、靈活性、實用性等特點，適合于多因素的復(fù)雜系統(tǒng)的決策。其思路是通過建立清晰的層次結(jié)構(gòu)來分解復(fù)雜問題。在此過程中，運用兩兩比較的方法，用相對標度將各種屬性標量化，逐層建立判斷矩陣，并求得局部權(quán)重，最后計算各方案在總目標下的綜合權(quán)重，從而確定其優(yōu)先順序[1]。層次分析法的應(yīng)用步驟如下。

2.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

基于層次分析法的綜合評判決策首先要建立決策問題的層次結(jié)構(gòu)（Hierarchy）。層次結(jié)構(gòu)是層次分析法中把復(fù)雜問題分解和簡化的關(guān)鍵。一般情況下，層次結(jié)構(gòu)分為目標層、指標層（又稱屬性層）和方案層三部分，其中指標層根據(jù)問題的復(fù)雜程度可由多層構(gòu)成。

2.2標量化形成判斷矩陣

對層次結(jié)構(gòu)模型中的各層，通過標量化構(gòu)造判斷矩陣。所謂標量化，指通過一定的標度體系將各種原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可直接比較的規(guī)范化格式。這些原始數(shù)據(jù)包含定性和定量兩類數(shù)據(jù)，都需要規(guī)范化后才能比較。對于定量數(shù)據(jù)，可由數(shù)據(jù)直接比較形成判斷矩陣。對于定性數(shù)據(jù)，則須引入一種標度進行標量化，再構(gòu)造判斷矩陣，一般常采用1-9標度作為定性數(shù)據(jù)的標量化方法[2]。在專家采用1-9標度法兩兩比較判斷的過程中，若比較量超過兩個，就可能出現(xiàn)不一致的判斷，還需要檢驗判斷矩陣的一致性[3]。

2.3 判斷矩陣權(quán)重求解

對于各層的判斷矩陣，采用特征向量法[4]來求解其最大特征值及其對應(yīng)的特征向量。在特征向量法中，矩陣最大特征根對應(yīng)的歸一化特征向量即為各評判對象的相對權(quán)重。

2.4 各方案綜合權(quán)重計算和排序

設(shè)各指標對于總目標的重要程度的權(quán)重為q，又將每個指標下各方案的相對權(quán)重作為列向量組成矩陣 ，則各方案對于總目標的綜合權(quán)重W由式（1）求得[5]：

（1）

3 基于層次分析法的縣域配電網(wǎng)綜合評價

在縣域各級配電網(wǎng)中，35千伏及以下電網(wǎng)往往是最為薄弱的環(huán)節(jié)，為有針對性地進行評價，本文取縣域35千伏及以下配電網(wǎng)作為評價對象。

3.1 建立評價縣域配電網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)模型

對縣域配電網(wǎng)，從35千伏電網(wǎng)容載比、10千伏公用配變重過載比例、10千伏主干線路重過載比例、10千伏戶均配變?nèi)萘康?個指標建立起評判的層次結(jié)構(gòu)模型，以便評判其優(yōu)劣。模型如圖1所示。

圖1 評價各縣域配電網(wǎng)的層次分析模型

“35千伏電網(wǎng)容載比”指標是指該縣最大負荷時35千伏電網(wǎng)容載比，為定量指標，從電網(wǎng)的裕度看，容載比越高，裕度越大，優(yōu)越性越高，對目標層而言是正向指標。

“10千伏公用配變重過載比例”指標是指該縣負載率達80%及以上的10千伏配變臺數(shù)占全部10千伏配變臺數(shù)的比例，比例越高，電網(wǎng)供電壓力越大，對目標層而言是反向指標。

“10千伏主干線路重過載比例”指標是指該縣負載率達80%及以上的10千伏主干線路條數(shù)占全部10千伏主干線路條數(shù)的比例，比例越高，電網(wǎng)供電壓力越大，對目標層而言是反向指標。

“10千伏戶均配變?nèi)萘俊敝笜耸侵冈摽h10千伏公用配變?nèi)萘颗c戶數(shù)之積，單位為千伏安/戶，該指標數(shù)值越大，表明平均分配到每戶的電網(wǎng)資源相對越多，對目標層而言是正向指標。

3.2 在各層構(gòu)造判斷矩陣

在指標層，需要對四個指標的相對重要性進行評判，確定它們的相對權(quán)重。對于總目標而言，在四個指標重要程度不同的情況下，由于四個指標的相對重要性屬于定性數(shù)據(jù)，需要決策者根據(jù)經(jīng)驗采用1-9標度來構(gòu)造判斷矩陣，并進行一致性檢驗。在本模型中，我們認為指標層的四個指標對總目標而言具有相同的權(quán)重，即每個指標的權(quán)重系數(shù)均為0.25，這樣在本模型的指標層就無需建立判斷矩陣。

在方案層，對于每個指標，各方案均有定量數(shù)據(jù)，因此，在該層構(gòu)建判斷矩陣可直接用定量數(shù)據(jù)比較即可。對于正向指標，可用定量數(shù)據(jù)直接兩兩比較即可構(gòu)建，而對于反向指標，要用該指標定量數(shù)據(jù)的倒數(shù)進行兩兩比較來構(gòu)建判斷矩陣。

3.3各層判斷矩陣的權(quán)重求解

對于指標層，由于本模型中認為四個指標具有相同的權(quán)重，無需構(gòu)建判斷矩陣，四個指標的權(quán)重系數(shù)均為0.25。

對于方案層，可用特征向量法求得各縣域配電網(wǎng)在各指標下的相對權(quán)重。

3.4各縣域配電網(wǎng)的綜合權(quán)重求解

按照公式（1），求取各縣域配電網(wǎng)在總目標下的綜合權(quán)重，進而可排序確定它們的優(yōu)劣。

4 算例分析

以河南省六個縣域配電網(wǎng)為例，依次為縣域A、縣域B、縣域C、縣域D、縣域E、縣域F，通過上述方法進行綜合評判。

在指標層中，四個指標的權(quán)重相同，各指標的權(quán)重可記為：

q = [0.25，0.25，0.25，0.25]

在方案層中，六個縣域配電網(wǎng)在四個指標下構(gòu)建的判斷矩陣及相對權(quán)重計算情況分別如下：

（1）在“35千伏電網(wǎng)容載比”指標下，六個縣域配電網(wǎng)構(gòu)建的判斷矩陣為

經(jīng)計算，該矩陣的最大特征值為6，其對應(yīng)的歸一化的特征向量為

V1 = [0.1666，0.1755，0.1553，0.1877，0.1620，0.1529]

（2）在“10千伏公用配變重過載比例”指標下，六個縣域配電網(wǎng)構(gòu)建的判斷矩陣為

經(jīng)計算，該矩陣的最大特征值為6，其對應(yīng)的歸一化的特征向量為

V2 = [0.1572，0.1383，0.1698，0.1447，0.1887，0.2013]

（3）在“10千伏主干線路重過載比例”指標下，六個縣域配電網(wǎng)構(gòu)建的判斷矩陣為

經(jīng)計算，該矩陣的最大特征值為6，其對應(yīng)的歸一化的特征向量為

V3 = [0.1875，0.0781，0.2344，0.1953，0.0859，0.2187]

（4）在“10千伏戶均配變?nèi)萘俊敝笜讼?，六個縣域配電網(wǎng)構(gòu)建的判斷矩陣為

經(jīng)計算，該矩陣的最大特征值為6，其對應(yīng)的歸一化的特征向量為

V4 = [0.1768，0.1825，0.1665，0.1361，0.1517，0.1864]

根據(jù)公式（1），六個縣域配電網(wǎng)在總目標下的綜合權(quán)重為

= ×

=

在綜合權(quán)重向量W中，數(shù)值越大，對應(yīng)的縣域配電網(wǎng)越優(yōu)。因此，從計算結(jié)構(gòu)可以看出，六個縣域配電網(wǎng)從優(yōu)到劣可依次排序為：縣域F、縣域C、縣域A、縣域D、縣域E、縣域B；其中，縣域配電網(wǎng)F最優(yōu)，縣域配電網(wǎng)B相對而言最差。該評價結(jié)果與電網(wǎng)實際狀況基本吻合，體現(xiàn)了該方法的有效性，為科學合理安排電網(wǎng)投資提供了必要的決策依據(jù)。

5 主要結(jié)論

本文將層次分析法應(yīng)用于縣域配電網(wǎng)評價工作中，該方法全面考慮各種必要因素，綜合評判縣域配電網(wǎng)的優(yōu)劣，為制定縣域電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃、合理安排電網(wǎng)投資提供了充分的決策依據(jù)。從河南省六個縣域配電網(wǎng)評價實例看，該方法易于操作，結(jié)果有效可行，對于指導(dǎo)有關(guān)人員從事類似評價工作具有很好的參考價值。

參考文獻：

[1] 許樹柏.層次分析法原理.天津：天津大學出版社，1988.

[2] 徐澤水.AHP中兩類標度的關(guān)系研究[J].系統(tǒng)工程理論與實踐，1999，19（7）：97～101.

[3] 王斌，常顯奇，陳浩光.AHP方法中關(guān)于判斷矩陣一致性的研究.裝備指揮技術(shù)學院學報，2002，19（5）：48～52.

[4] 趙煥臣，許樹柏，和金生，層次分析法—一種簡易的新決策方法，北京：科學出版社，1986.

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作者簡介：

徐俊梅（1985—），女，大學，工程師，研究方向為煤電運營、能源電力經(jīng)濟；

董 智（1979—），男，碩士，工程師，研究方向為電網(wǎng)規(guī)劃、電力系統(tǒng)分析。