鄭　建，任敬國，袁海燕，李秀衛(wèi)，王　輝

（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院，濟南　250003）

基于層次分析法的城區(qū)配電網(wǎng)綜合評估方法

鄭建，任敬國，袁海燕，李秀衛(wèi)，王輝

（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院，濟南250003）

為保證城區(qū)配電網(wǎng)綜合評估的準確度，提出一種基于層次分析法的城區(qū)配電網(wǎng)評估方法，包括評估指標體系、框架結(jié)構(gòu)和基本指標，給出主要評估指標的計算方法、評分標準及權(quán)重體系；設(shè)計了基于層次分析法的指標計算方法和評估計算的基本流程；通過典型算例驗證了該綜合評估體系的有效性和準確性。

配電網(wǎng)；評估體系；層次分析法

0　引言

隨著城市負荷的日益增長，城區(qū)配電網(wǎng)的規(guī)模逐漸擴大，城區(qū)配網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)與運行維護難度越來越高。為了保證實現(xiàn)城區(qū)配電網(wǎng)的改造和新建收益最大化，在城區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃的啟動階段需要對城區(qū)配電網(wǎng)的運行水平進行全面評估，并根據(jù)評估結(jié)果對城區(qū)配電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)進行加強和改善。因此，城區(qū)配電網(wǎng)的評估能為城區(qū)配電網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計和改造提供可量化的依據(jù)，對城區(qū)配電網(wǎng)的改造和新建具有重要的指導作用［1-3］。

目前配電網(wǎng)的綜合評估指標體系可以分為兩種類型［4-7］：一種是從生產(chǎn)單位角度出發(fā)，按照運行水平、供電能力兩大方面或按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平、負荷供應(yīng)能力、裝備技術(shù)水平、運行管理水平4方面進行配電網(wǎng)評估；另一種是基于電網(wǎng)運行的主要特性進行分類，以配電網(wǎng)的安全性、經(jīng)濟性和可靠性指標為基礎(chǔ)，再附加以技術(shù)合理性、維護水平等構(gòu)成配電網(wǎng)綜合評估的主要框架。

第一種評估體系能夠更好地為電網(wǎng)的運維檢修提供明顯直觀的指導，卻難以反映整個電網(wǎng)的性能指標；第二種評估體系能夠直觀地反映整個電網(wǎng)性能指標，但缺少某些具體方面的性能指標。綜合兩種評估體系的優(yōu)點，提出一種基于層次分析法的城區(qū)配電網(wǎng)綜合評估體系，詳細給出城區(qū)配電網(wǎng)的綜合評估指標體系、權(quán)重體系，闡述基于層次分析法的評估計算過程，并利用算例對相關(guān)方法進行驗證。

1　城區(qū)配電網(wǎng)綜合評估體系

1.1指標體系

配電網(wǎng)綜合評估指標體系是一個多層次的指標體系。根據(jù)系統(tǒng)分析法和層次分析法等理論描述，配電網(wǎng)綜合評估指標體系總體框架設(shè)計4個層級構(gòu)成，分為總指標層、單項指標層、子指標層和基本指標層。

根據(jù)國家標準、行業(yè)技術(shù)導則以及學術(shù)界研究成果［8-11］，考慮配電網(wǎng)綜合評估體系的構(gòu)建原則，圍繞用戶、負荷、設(shè)備、效益等影響配電網(wǎng)發(fā)展的內(nèi)外在因素，將供電可靠性、電壓安全性和經(jīng)濟性作為綜合指標考慮在內(nèi)，從而形成集綜合指標、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平、供電能力和設(shè)備運行水平4大單項評估指標在內(nèi)的配電網(wǎng)綜合評估指標體系。其中，綜合指標用來評價配電網(wǎng)的供電可靠性、電壓質(zhì)量和經(jīng)濟性，如圖1（a）所示；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平指標用來評價配電網(wǎng)中變壓器接線水平和線路結(jié)構(gòu)水平，如圖1（b）所示；供電能力用來評價配電網(wǎng)的負載能力和轉(zhuǎn)供能力，如圖1（c）所示；設(shè)備運行水平用來評價配電網(wǎng)的裝備技術(shù)水平與設(shè)備運行狀況，如圖1（d）所示。

圖1　評估指標體系

1.2評估指標的計算及其評分標準

參考國內(nèi)研究文獻、國家標準和相關(guān)企業(yè)標準，給出各基本指標的含義和詳細計算公式以及其評分標準，各基本指標的評分標準采用分段函數(shù)來表示。受限于篇幅，以部分基本指標的計算公式和評分標準為例。

1）供電可靠率RS-3。其計算可參照DL/T 836—2012《供電系統(tǒng)用戶用電可靠性評價規(guī)程》規(guī)定，評分標準為

式中：y為供電可靠性指標的評分值，x為供電可靠性指標。

2）綜合電壓合格率。其計算可參照《國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量和無功電力管理規(guī)定》規(guī)定，其評分標準為

式中：y為綜合電壓合格率指標的評分值，x為綜合電壓合格率。

3）綜合線損率。其計算可參照DL/T 686—1999《電力網(wǎng)電能損耗計算導則》規(guī)定，其評分標準為

式中：y為綜合線損率指標的評分值，x為綜合線損率。

1.3權(quán)重體系

參考實踐經(jīng)驗，利用專家決策方法、德爾菲法或?qū)哟畏治龇椒ǖ确椒?，確定評估體系中各級指標的權(quán)重。最為常用的方法是利用德爾菲法經(jīng)過幾輪專家調(diào)查，并利用擬合方法與統(tǒng)計論等對各輪專家意見進行一致性校驗，使專家小組的預(yù)測意見趨于集中，最后做出符合項目評價目的的權(quán)重設(shè)定結(jié)論。利用德爾菲法計算得到的各層指標的全局權(quán)重如表1所示。

表1　權(quán)重值

編號　指標名稱　全局權(quán)重1.2.3　綜合電壓合格率　0.041 400 1.3　經(jīng)濟性　0.120 0 1.3.1　高壓配網(wǎng)線損率　0.038 400 1.3.2　中低壓配網(wǎng)線損率　0.033 600 1.3.3　配網(wǎng)綜合線損率　0.048 000 2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平　0.25 2.1　變壓器接線水平　0.112 5 2.1.1　變電站單電源線率　0.029 25 2.1.2　變電站單變壓器率　0.029 25 2.1.3　變電站接線標準化率　0.020 25 2.1.4　配變裝接容量　0.033 75 2.2　線路結(jié)構(gòu)水平　0.137 5 2.2.1　高壓配網(wǎng)供電半徑　0.037 125 2.2.2　中壓主干線路平均長度　0.031 625 2.2.3　中壓線路長度超限比例　0.026 125 2.2.4　中壓線路平均分段數(shù)　0.023 375 2.2.5　中壓線路截面不符合要求比例　0.019250 3供電能力　0.25 3.1　負載能力　0.1375 3.1.1　變電容載比　0.035 750 3.1.2　主變負載率及其分布　0.028 875 3.1.3　配變負載率及其分布　0.022 000 3.1.4　高壓線路負載率及其分布　0.028 875 3.1.5　中壓線路負載率及其分布　0.022 000 3.2　轉(zhuǎn)供能力　0.112 5 3.2.1　主變N-1通過率　0.031 500 3.2.2　線路N-1通過率　0.028 125 3.2.3　中壓線路聯(lián)絡(luò)率　0.025 875 3.2.4　輸配電網(wǎng)變電容量比　0.013 500 3.2.5　高中壓配電網(wǎng)變電容量比　0.013 500 4設(shè)備運行水平　0.20 4.1　裝備技術(shù)水平　0.1200 4.1.1　變電站綜合自動化率　0.019 200 4.1.2　變電站無功配置比例　0.014 400 4.1.3　配變無功配置比例　0.014 400 4.1.4　高損耗配變比例　0.009 600 4.1.5　配電自動化裝置終端覆蓋率　0.019 200 4.1.6　電纜化率　0.015 600 4.1.7　中壓架空線路絕緣化率　0.013 200

編號　指標名稱　全局權(quán)重4.1.8　開關(guān)無油化率　0.014 400 4.2　設(shè)備運行狀況　0.080 0 4.2.1　外力破壞造成的故障停電率　0.018 288 4.2.2　變壓器故障停電率　0.018 288 4.2.3　架空線路故障停電率　0.014 856 4.2.4　電纜線路故障停電率　0.010 280 4.2.5開關(guān)故障停電率0.018 288

全局權(quán)重是指該單項指標、子指標、基本指標在總評估指標體系的權(quán)重值，用符號W（i）、W（i，j）、W（i，j，k）表示。根據(jù)全局權(quán)重的特點，某一指標的全局權(quán)重為其下一層所有指標的全局權(quán)重的和，即

同時，根據(jù)全局權(quán)重的定義，可得到所有單項指標、所有子指標或所有基本指標的和為1，即

2　基于層次分析法的評估計算

基于層次分析法的配電網(wǎng)綜合評估流程如圖2所示。首先，確定配電網(wǎng)綜合評估體系，主要確定指標體系、各指標的計算與評分以及權(quán)重體系；然后，基于該供電公司的信息系統(tǒng)或由人工方式錄入數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行篩選、分類和預(yù)處理；最后，計算評估的基本指標，按照層次分析法自下而上依次計算子指標、單項指標和總指標的值，并對結(jié)果進行分析。根據(jù)層次分析法，可以得到各層指標的計算公式為

式中：S（i，j，k）、S（i，j）、S（i）、S分別為基本指標、子指標、單項指標和總指標的計算結(jié)果。

圖2　評估流程

3　算例研究

以2015年某省會城區(qū)配電網(wǎng)的現(xiàn)狀分析為例，將該城區(qū)配電網(wǎng)分為A、B兩個區(qū)。按照提出的配電網(wǎng)綜合評估體系分析該城區(qū)配電網(wǎng)現(xiàn)狀，得到該城區(qū)配電網(wǎng)的評估結(jié)果如表2和圖3所示。其中，基本指標的評估得分由基本計算公式和評分標準計算得到；子指標、單項指標的評估得分由基本指標及其權(quán)重值經(jīng)由AHP方法計算得到。

表2　配電網(wǎng)評估結(jié)果

由總指標的對比可知B分區(qū)配網(wǎng)總評估得分高于A分區(qū)配網(wǎng)總評估得分，反映B分區(qū)配網(wǎng)的總體發(fā)展水平較高。由單項指標的對比可知A分區(qū)配網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平高于B分區(qū)配網(wǎng)，但A分區(qū)配網(wǎng)的供電能力低于B分區(qū)，說明A分區(qū)配網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平更好，但因其供電量大，其負載率、負載分布以及轉(zhuǎn)供能力等不如B分區(qū)配網(wǎng)。由子指標的對比可知，A分區(qū)配網(wǎng)的供電可靠性高于B分區(qū)配網(wǎng)，但A分區(qū)配網(wǎng)的電壓質(zhì)量、經(jīng)濟性、裝備技術(shù)水平均低于B分區(qū)配網(wǎng)。這說明A分區(qū)配網(wǎng)的供電可靠性遠遠高于B分區(qū)，用戶平均停電時間和次數(shù)少，高壓設(shè)備可用率高，但A分區(qū)配網(wǎng)的電壓合格率、網(wǎng)損率、變電站和配電自動化率等指標低于B分區(qū)配網(wǎng)。

根據(jù)子指標的情況，更詳細地對比基本指標的評估得分。A分區(qū)配網(wǎng)的供電可靠率遠遠高于B分區(qū)配網(wǎng)，但其他指標，如綜合電壓合格率、變電容載比稍微略低于B分區(qū)配網(wǎng)，如綜合線損率、主變和線路N-1通過率、高損耗配變比例以及變電站綜合自動化率遠遠地低于B分區(qū)配網(wǎng)，這一步驗證了子指標對比結(jié)果的分析。

4　結(jié)語

提出一種基于層次分析法的城區(qū)配電網(wǎng)評估方法，包括評估指標體系、框架結(jié)構(gòu)和基本指標，給出主要評估指標的計算方法、評分標準及賦權(quán)體系；設(shè)計了基于層次分析法的指標計算方法和評估計算的基本流程；通過典型算例驗證了所提綜合評估體系的有效性和準確性。計算結(jié)果表明，該評估體系能夠準確地反映城區(qū)配電網(wǎng)的實際運行情況，能夠為城區(qū)配電網(wǎng)的運行水平評估提供一種可靠的依據(jù)。

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A Comprehensive Evaluation System of Urban Distribution Network Based on Analytic Hierarchy Process

ZHENG Jian，REN Jingguo，YUAN Haiyan，LI Xiuwei，WANG Hui
（State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

In order to ensure the accuracy of urban distribution network comprehensive assessment，a comprehensive evaluation system is put forward based on analytic hierarchy process.The comprehensive evaluation includes index system，structure framework and basic indexes.Calculation method and valuation standard of main evaluation indexes are outlined and the weight system is put forward.The index calculation method and the basic calculation flow based on analytic hierarchy process are designed.taking a typical urban distribution network as an example，the effectiveness and accuracy of the comprehensive evaluation system are verified.

distribution network；evaluation system；analytic hierarchy process（AHP）

TM727

A

1007-9904（2015）11-0011-05

2015-09-12

鄭建（1984），男，工程師，從事開關(guān)過電壓類設(shè)備技術(shù)監(jiān)督與狀態(tài)評價工作。

國網(wǎng)山東省電力公司科技項目（520626150005）