滕 黎

（國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司 市區(qū)供電分公司，重慶 400015）

電能質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)中的灰靶方法

滕 黎

（國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司 市區(qū)供電分公司，重慶 400015）

將灰靶方法引入電能質(zhì)量評(píng)價(jià)，結(jié)合相關(guān)指標(biāo)，提出了電能質(zhì)量綜合評(píng)判方法。采用改進(jìn)灰靶理論對(duì)電能等級(jí)進(jìn)行劃分，使用層次分析法和熵權(quán)法求出各指標(biāo)線性加杈組合權(quán)重，并計(jì)算各待評(píng)樣本與標(biāo)準(zhǔn)樣本之間的靶心度距離，建立了電能質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)模型。實(shí)際算例表明：應(yīng)用本文提出方法得出的評(píng)價(jià)結(jié)果客觀、合理，同時(shí)驗(yàn)證了該方法的正確性、有效性。

灰靶理論；電能質(zhì)量；組合權(quán)重；綜合評(píng)價(jià)

現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，大量新型電子技術(shù)和用電設(shè)備的廣泛使用，造成一些非線性、沖擊性負(fù)荷接入電網(wǎng)，使得一些電能質(zhì)量問題突出。同時(shí)，隨著用戶提出的電能質(zhì)量要求變高，相應(yīng)的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)被制定頒發(fā)，我國(guó)目前有6項(xiàng)電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［1］。電能質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法是利用實(shí)測(cè)或者仿真得到的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，根據(jù)相應(yīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)電能質(zhì)量。因?yàn)殡娔苜|(zhì)量的評(píng)價(jià)具有綜合性，單一判據(jù)并不能客觀、全面地體現(xiàn)電能質(zhì)量的綜合指標(biāo)。因此，建立合理、科學(xué)的綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)電能質(zhì)量?jī)?yōu)劣的評(píng)判具有重要的現(xiàn)實(shí)意義［2，3］。

目前，為尋找電能質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)新方法，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究。對(duì)電能質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的研究方法主要可以分為模糊評(píng)價(jià)法、概率統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法等方法［4，5］。文獻(xiàn)［6］利用熵值法確定各指標(biāo)權(quán)重，采用聯(lián)系度概念對(duì)電能質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)進(jìn)行建模，提出一種基于排序穩(wěn)定性的綜合評(píng)估方法。文獻(xiàn)［7］提出利用改進(jìn)的判斷矩陣獲取電能質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重，結(jié)合微網(wǎng)中不同類型的分布式電源，運(yùn)用層次分析法量化綜合指標(biāo)，能夠較好地進(jìn)行綜合評(píng)估。文獻(xiàn)［8］從雷達(dá)圖的面積和周長(zhǎng)兩方面對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，實(shí)現(xiàn)多角度綜合評(píng)價(jià)。文獻(xiàn)［9］通過非線性主成分分析法降低數(shù)據(jù)維數(shù)，將方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重，得到觀測(cè)點(diǎn)電能質(zhì)量的評(píng)價(jià)排序。文獻(xiàn)［10］建立了基于層次分析法和灰色聚類法的電能質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法，但方法中忽略了影響電能質(zhì)量的未超標(biāo)指標(biāo)的作用，存在一定的不足。

針對(duì)上述方法中的優(yōu)缺點(diǎn)，為了準(zhǔn)確地對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，本文提出一種基于灰靶理論的電能質(zhì)量綜合評(píng)判方法。將層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）應(yīng)用于確定電能質(zhì)量各指標(biāo)的主觀權(quán)重中，運(yùn)用熵權(quán)法（Entropy Method，EM）消除各位專家AHP中主觀錯(cuò)誤，得到電能質(zhì)量各指標(biāo)的客觀權(quán)重，利用各指標(biāo)線性加權(quán)進(jìn)而得到可靠的電能質(zhì)量綜合權(quán)重，并通過灰靶變換計(jì)算靶心度。本方法能夠正確得到觀測(cè)點(diǎn)的電能質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，為其綜合評(píng)價(jià)提供了一種新方法。

1 灰靶理論原理

灰靶理論是一種灰評(píng)價(jià)和關(guān)聯(lián)的分析方法。其主要思想是構(gòu)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模式序列，然后將各待評(píng)價(jià)模式序列與標(biāo)準(zhǔn)模式序列構(gòu)造成灰靶并比較，通過排序靶心度和等級(jí)劃分實(shí)現(xiàn)各模式序列的等級(jí)劃分［11］。在構(gòu)造一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模式序列時(shí)，適中值性POL,mem、極小值性POL,min和極大值性POL,max這三者中的某一極性即作為各個(gè)待評(píng)價(jià)指標(biāo)的極性。令ωi為電能質(zhì)量的第i個(gè)指標(biāo)，ω(k)為其第(k)個(gè)參數(shù)序列，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)模式序列構(gòu)造：

標(biāo)準(zhǔn)序列由計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)得來：

2 電能質(zhì)量的綜合評(píng)判

2.1 評(píng)判指標(biāo)及權(quán)重確定

本文采用文獻(xiàn)［12］所提出的電壓偏差、電壓波動(dòng)、電壓閃變、諧波電壓總畸變率、三相不平衡率和頻率偏差這6個(gè)影響因素作為電能質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

層次分析法（AHP）是決策者通過大腦，結(jié)合數(shù)學(xué)方法來達(dá)到目標(biāo)決策的系統(tǒng)方法。AHP存在的不足是，當(dāng)判斷矩陣不一致時(shí)，會(huì)經(jīng)過多次修改、調(diào)整和檢驗(yàn)，且矩陣的一致性與大腦的一致性具有一定的差別［13-14］。AHP在消除專家的主觀意識(shí)錯(cuò)誤上存在潛在問題，這是因?yàn)閷＜以趯?duì)各個(gè)電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)受到專家的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)以及認(rèn)識(shí)愛好的影響，導(dǎo)致判斷上存在誤差。然而，熵權(quán)法（EM）能夠克服AHP的缺點(diǎn)，并將電能質(zhì)量各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)間的不同差異體現(xiàn)出來，且將其差異信息反饋在綜合評(píng)價(jià)中。

基于此，本文考慮到AHP和EM方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)，采用主觀與客觀系數(shù)，運(yùn)用線性加權(quán)的方法，綜合兩種方法來獲取電能質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的組合權(quán)重值。AHP是將事物的相關(guān)因素按相應(yīng)的規(guī)則排列成一定的層次結(jié)構(gòu)，而各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重確定是通過采用標(biāo)度來實(shí)現(xiàn)專家的大腦判斷結(jié)果，并構(gòu)造判斷矩陣，經(jīng)過比較相關(guān)因素的重要度，得到判斷矩陣的特征向量。同時(shí)，還將對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，并獲取各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值。本文采用0.1至0.9九標(biāo)度法來定量判斷［15］，如表1所示。

表1 AHP標(biāo)度方法

為了不讓電能質(zhì)量指標(biāo)值變成負(fù)數(shù)，采用坐標(biāo)平移的方法來解決。由熵的定義可知，待評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵表達(dá)式為

2.2 電能質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)等級(jí)劃分

電能質(zhì)量綜合評(píng)判結(jié)果的分級(jí)應(yīng)該適宜，考慮到我國(guó)電能質(zhì)量的具體現(xiàn)狀和上述靶心度，將評(píng)價(jià)等級(jí)分為4檔，對(duì)電能質(zhì)量綜臺(tái)評(píng)判的等級(jí)界限值做了分級(jí)處理。表2是本文使用的指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)表。

表2 電能質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)

3 算例應(yīng)用及結(jié)果分析

本文采用文獻(xiàn)［12］中的算例數(shù)據(jù)作為研究數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)了該變電站兩臺(tái)主變的110 kV側(cè)數(shù)據(jù)，表3所示為采集數(shù)據(jù)。

表3 某個(gè)110 kV變電站的電能質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)（95%概率值）

本文電能質(zhì)量的等級(jí)界限值如表4所示，標(biāo)準(zhǔn)模式序列由表4可得到。

表4 各個(gè)電能質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的等級(jí)界限

因此，得到標(biāo)準(zhǔn)模式序列為：

={0.5,0.5,0.2,0.1,0.2,0.05}。進(jìn)行灰靶變換可得。

0ω

從表3得到，電鐵經(jīng)過前的1號(hào)主變的待評(píng)價(jià)電能質(zhì)量的模式序列為：

由待評(píng)價(jià)的模式序列的灰靶變換

得到：

主觀權(quán)重采用AHP方法得到，而客觀權(quán)重采用EM方法得到，利用式（6）確定其組合權(quán)重：

對(duì)比表2電能質(zhì)量的評(píng)判等級(jí)可知，該序列的等級(jí)評(píng)定為優(yōu)良質(zhì)量的I級(jí)。對(duì)表3中剩余的電能質(zhì)量待評(píng)價(jià)模式序列進(jìn)行同樣方法的計(jì)算處理。其表5為評(píng)價(jià)處理結(jié)果。

表5 各評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果

表6 某個(gè)110 kV變電站的電能質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)（95%概率值）

此外，為了進(jìn)一步驗(yàn)證本文提出的灰靶綜合評(píng)價(jià)方法的正確性，對(duì)另外案例中的某110 kV變電站數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具體測(cè)試數(shù)據(jù)如表6所示。

同理，經(jīng)過靶心度計(jì)算，得到電鐵經(jīng)過前的靶心度為0.652 3，對(duì)比表2可知為II等級(jí)；電鐵經(jīng)過時(shí)的靶心度為0.453 1，由表2可知為III等級(jí)。此外還應(yīng)用文獻(xiàn)［8］的方法對(duì)該算例進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，評(píng)判結(jié)果表明兩種方法一致，證明了本文方法的正確性和有效性。

4 結(jié)論

本文提出了采用灰靶方法的電能質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法。在權(quán)重的確定過程中，利用層次分析法確定主觀權(quán)重和熵權(quán)法確定客觀權(quán)重相結(jié)合來確定電能質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)中各指標(biāo)的組合權(quán)重，克服了單一賦權(quán)法的不足之處，取得的權(quán)重值較合理，確保了評(píng)價(jià)結(jié)果的正確性。通過實(shí)例研究，運(yùn)用灰靶理論評(píng)價(jià)電能質(zhì)量可以有效地實(shí)現(xiàn)其等級(jí)評(píng)價(jià)。本文方法具有較好的適應(yīng)性，可以應(yīng)用于需要監(jiān)測(cè)的任意電能質(zhì)量待評(píng)價(jià)指標(biāo)，提高了電能質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的客觀性，為實(shí)際應(yīng)用提供了參考。

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A Study on the Comprehensive Evaluation of Power Quality Based on the Gray Target Theory

TENG Li
（Urban Power Supply Branch of Chongqing Electric Power Corporation of SGCC，Chongqing 400015，China）

This article introduces the application of the gray target theory in power quality evaluation as well as putting forward a method for the comprehensive evaluation of power quality based on relevant indexes．The improved gray target theory has been used in dividing power quality levels，the AHP and the EM have been applied in obtaining the linear combination weights of the indexes，the approaching degrees between the unevaluated samples and the standard samples have been calculated，and the comprehensive evaluation model of power quality has been established．The actual examples have not only shown the objectivity and rationality of the evaluation results based on the method introduced in this article but also verified its validity and effectiveness．

gray target theory；power quality；combination weight；comprehensive evaluation

TM711

A

1008-8032（2015）06-0038-04

2015-02-06

該文獲重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì)2014年學(xué)術(shù)年會(huì)優(yōu)秀論文三等獎(jiǎng)

滕 黎（1987-），工程師，研究方向?yàn)殡姎庠O(shè)備診斷技術(shù)和電能質(zhì)量評(píng)估。