田方媛，郭勇，梁博淼，文福拴,3

(1.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州市 310027；2.國網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，鄭州市 450052； 3.文萊科技大學(xué)電機(jī)與電子工程系，文萊斯里巴加灣 BE1410)

綜合評估縣域配電系統(tǒng)投資與發(fā)展?fàn)顩r的新方法

田方媛1，郭勇2，梁博淼1，文福拴1,3

(1.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州市 310027；2.國網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，鄭州市 450052； 3.文萊科技大學(xué)電機(jī)與電子工程系，文萊斯里巴加灣 BE1410)

縣域配電系統(tǒng)投資與發(fā)展?fàn)顩r綜合評估是配電系統(tǒng)規(guī)劃和投資需求分析的一個重要環(huán)節(jié)，也是值得研究的重要問題?？h域配電系統(tǒng)評估指標(biāo)具有混合多屬性特征，為此首先提出一種面向?qū)ο蟮木C合評估指標(biāo)體系；然后采用組合權(quán)重法和自適應(yīng)變權(quán)重機(jī)制確定指標(biāo)體系的權(quán)重，其中組合權(quán)重法將指標(biāo)權(quán)重分解為排序權(quán)重和分類權(quán)重，以分別反映評估指標(biāo)的不同屬性和不同評估對象之間指標(biāo)樣本值的整體差異對評估結(jié)果的影響程度，并分別借助序關(guān)系分析法和投影尋蹤原理確定，進(jìn)而再根據(jù)最小鑒別信息原理確定組合權(quán)重；之后采用自適應(yīng)變權(quán)重機(jī)制對存在指標(biāo)值嚴(yán)重偏離正常范圍的評估對象進(jìn)行權(quán)重修正；最后采用某省的5個縣域配電系統(tǒng)實例對所提出的方法進(jìn)行測試，并借助雷達(dá)圖尋找電網(wǎng)建設(shè)的薄弱環(huán)節(jié)。仿真結(jié)果表明：所提出的評估方法能夠合理反映縣域配電系統(tǒng)的投資與發(fā)展?fàn)顩r。

縣域配電系統(tǒng)；投資與發(fā)展?fàn)顩r；評估指標(biāo)體系；組合權(quán)重；投影尋蹤；自適應(yīng)變權(quán)重機(jī)制

0 引 言

縣域配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和社會狀況的逐步改善,用戶對供電可靠性和電能質(zhì)量等的要求趨于提高。長期以來,縣域配電系統(tǒng)的發(fā)展沒有受到應(yīng)有的重視,其整體發(fā)展水平相對滯后,導(dǎo)致其主干線路長度超標(biāo)、線路絕緣化率低、變電站超載運(yùn)行等問題越來越突出, 用戶的供電可靠性無法得到很好的保證。因此,有必要發(fā)展縣域配電系統(tǒng)投資與發(fā)展?fàn)顩r綜合評估方法,以期系統(tǒng)地考察相關(guān)的實際狀況,診斷薄弱環(huán)節(jié),為合理規(guī)劃和投資改造縣域配電系統(tǒng)提供依據(jù)。

在縣域配電系統(tǒng)投資與發(fā)展?fàn)顩r綜合評估方面，已有一些研究報道。文獻(xiàn)[1-3]均運(yùn)用層次分析法等構(gòu)建了配電系統(tǒng)綜合評估指標(biāo)體系。其中，文獻(xiàn)[1]將指標(biāo)歸納為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水平、負(fù)荷供應(yīng)能力、裝備技術(shù)水平、運(yùn)行管理水平4個方面，事實上一些指標(biāo)本身具有混合多屬性特性，很難將其界定為某一類；文獻(xiàn)[2]提出的配電系統(tǒng)評價指標(biāo)體系側(cè)重于衡量配電系統(tǒng)的整體狀況，描述投資和發(fā)展?fàn)顩r的特征指標(biāo)涵蓋得不夠全；文獻(xiàn)[3]提出了一種考慮子目標(biāo)協(xié)調(diào)系數(shù)的配電系統(tǒng)綜合評估方法，但指標(biāo)體系的覆蓋面不夠全。上述文獻(xiàn)均采用了層次分析法，其中將主觀判斷為主的定性分析做了定量化處理，評估結(jié)果易受人的主觀影響，且缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。在選定了適當(dāng)?shù)脑u估指標(biāo)的前提下，如何合理確定指標(biāo)的權(quán)重就是一個非常重要的問題，其對最終評估結(jié)果的科學(xué)性和合理性會產(chǎn)生顯著影響。文獻(xiàn)[4-7]的研究工作對配電系統(tǒng)評估的不同方面分別有所側(cè)重，且均探討了權(quán)重的確定方法。文獻(xiàn)[4]偏重于電力系統(tǒng)安全與效益的特性評估，在確定權(quán)重和指標(biāo)計算方面，提出了主從性乘法算子和0-1型乘法算子；文獻(xiàn)[5]的研究側(cè)重于電力系統(tǒng)安全指標(biāo)，并在層次分析法的基礎(chǔ)上提出了權(quán)重修正機(jī)制；文獻(xiàn)[6-7]均采用組合賦權(quán)對電能質(zhì)量進(jìn)行評估，前者基于矩估計理論建立主客觀賦權(quán)的最優(yōu)組合模型，后者則聯(lián)合采用組合序列綜合法和序關(guān)系分析法來確定權(quán)重。

從總體上講，就縣域配電系統(tǒng)投資與發(fā)展?fàn)顩r綜合評估問題，現(xiàn)有的研究工作還比較初步, 研究報道也比較少。在此背景下，本文對這一問題開展了比較系統(tǒng)的研究，建立了一套評估體系，并將該問題分解為線路、變電、配電建設(shè)3個方面。采用了組合權(quán)重法和自適應(yīng)變權(quán)重機(jī)制確定指標(biāo)體系的權(quán)重。具體地, 將縣域配電系統(tǒng)評估指標(biāo)的權(quán)重結(jié)構(gòu)分解為排序權(quán)重和分類權(quán)重：排序權(quán)重用于反映評估指標(biāo)的不同屬性對評估結(jié)果的影響程度；分類權(quán)重則能夠反映不同評估對象之間指標(biāo)樣本值的整體差異對評估結(jié)果的影響程度, 并分別借助序關(guān)系分析法和基于生物地理學(xué)優(yōu)化(biogeography based optimization，BBO)算法的投影尋蹤模型加以確定。之后采用變權(quán)重機(jī)制修正指標(biāo)值嚴(yán)重偏離正常范圍的指標(biāo)(也稱為“危險指標(biāo)”)的權(quán)重系數(shù)。最后, 對某省5個縣域配電系統(tǒng)的實際數(shù)據(jù)進(jìn)行了計算分析, 其雷達(dá)圖和計算結(jié)果表明，本文所提出的指標(biāo)體系和計算方法可以對縣域配電系統(tǒng)的投資與發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行合理評估。

1 縣域配電系統(tǒng)投資與發(fā)展?fàn)顩r綜合評估體系

低壓配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建設(shè)與改造比較頻繁。為滿足不同縣域配電系統(tǒng)的發(fā)展需求，很有必要構(gòu)建縣域配電系統(tǒng)投資與發(fā)展?fàn)顩r綜合評估體系?？h域配電系統(tǒng)的評估體系需要包括多個方面的評價指標(biāo), 其中有些指標(biāo)具備混合多屬性特性(即有些指標(biāo)所描述的特征存在重疊)，這會導(dǎo)致對指標(biāo)分類的不確定性，進(jìn)而使所建立的指標(biāo)體系無法真實反映系統(tǒng)狀況。例如，“N-1”通過率指標(biāo)既能表征負(fù)荷水平高低也能反映網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)壯程度。針對上述問題，參照配電系統(tǒng)發(fā)展建設(shè)指標(biāo)及相關(guān)規(guī)程[8-10]，本文建立面向?qū)ο蟮目h域配電系統(tǒng)投資與發(fā)展?fàn)顩r評估指標(biāo)體系。具體地，將縣域配電系統(tǒng)描述為以變電站為節(jié)點，配電環(huán)節(jié)為子節(jié)點，線路/饋線為邊，用戶側(cè)為終點的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。針對縣域配電系統(tǒng)的主要建設(shè)對象，可以將指標(biāo)分解為3類。

(1)變電環(huán)節(jié)：此類指標(biāo)主要反映變電站規(guī)范程度及設(shè)備運(yùn)行狀況。變電環(huán)節(jié)指標(biāo)集為{變電設(shè)備老舊率、單線單變率、變電站重載比例、變電站N-1通過率、10 kV出線間隔使用率、無功補(bǔ)償率、變電容載比}。

(2)線路/饋線：此類指標(biāo)反映供電線路/饋線相關(guān)參數(shù)及其運(yùn)行狀況。線路環(huán)節(jié)指標(biāo)集為{架空線路絕緣化率、電纜化率、主干截面不合格率、主干線路過長占比、線路重載比例、線路N-1通過比例、站間線路聯(lián)絡(luò)率、裝接配變?nèi)萘科叩木€路比例、綜合線損率}。

(3)配電環(huán)節(jié)：此類指標(biāo)主要反映配電設(shè)備的相關(guān)物理和運(yùn)行特性。配電環(huán)節(jié)指標(biāo)集為{配電設(shè)備老舊率、高損耗配電設(shè)備占比、配變重載比例、配電自動化覆蓋率、智能電表覆蓋率}。

變電站、線路、配電這3個環(huán)節(jié)的投資與建設(shè)均直接影響縣域配電系統(tǒng)的發(fā)展水平，任何一個環(huán)節(jié)中存在薄弱點都可能影響整個配電系統(tǒng)的投資和運(yùn)行效益, 例如導(dǎo)致其他環(huán)節(jié)投資和設(shè)備容量閑置。期望所構(gòu)建的評估指標(biāo)體系能夠比較全面地反映縣域配電系統(tǒng)的實際投資與發(fā)展?fàn)顩r,正確識別縣域配電系統(tǒng)建設(shè)的薄弱環(huán)節(jié),對系統(tǒng)未來的投資、規(guī)劃與建設(shè)提供有價值的參考。

圖1 縣域配電系統(tǒng)投資與發(fā)展?fàn)顩r綜合評估指標(biāo)體系

1 基于組合權(quán)重的常權(quán)重系數(shù)

系統(tǒng)評估就是要對研究問題所構(gòu)成的系統(tǒng)各要素在總體上進(jìn)行分類和排序[11]。在評估體系中，指標(biāo)權(quán)重的大小除了與其概念本身的屬性有關(guān)外，還與指標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有關(guān)。如果數(shù)據(jù)的離散程度小，甚至各評估單元的數(shù)據(jù)大小相等, 則該指標(biāo)對整體評估的實際作用就較小，甚至完全沒有作用；反之，如果數(shù)據(jù)的離散程度大，則該指標(biāo)的作用就較大，相應(yīng)的權(quán)重也應(yīng)該大一些。因此，縣域配電系統(tǒng)的評估指標(biāo)體系中不同屬性的重要程度和評估對象之間指標(biāo)樣本值的整體差異都會影響評估結(jié)果，這里將前者定義為樣本集的排序信息，后者為樣本集的分類信息。首先采用序關(guān)系分析法提取評估樣本集的排序信息，之后利用投影尋蹤法提取指標(biāo)樣本集的分類信息，最后在兼顧排序權(quán)重和分類權(quán)重的情況下應(yīng)用最小鑒別原理確定組合權(quán)重。

1.1 用序關(guān)系分析法確定排序權(quán)重

序關(guān)系分析法[7]是一種以層次分析法為基礎(chǔ)發(fā)展而來的主觀權(quán)重法，其充分利用領(lǐng)域?qū)＜业闹R與經(jīng)驗,無須構(gòu)造判斷矩陣和進(jìn)行一致性檢驗，可以大幅減少計算量。用序關(guān)系分析法確定縣域配電系統(tǒng)評估體系的主觀權(quán)重計算步驟如下。

步驟1)確定序關(guān)系。若評價指標(biāo)A1,A2, …,An對于目標(biāo)函數(shù)的重要程度存在A1>A2>A3>…>An的關(guān)系(指標(biāo)越重要，則其序關(guān)系越靠前)，則稱評價指標(biāo)之間具有確定的序關(guān)系。對于評價指標(biāo)集{A1,A2, …,An}, 可以按照下述步驟依次確定序關(guān)系：首先選出最重要的指標(biāo)并將其記為A1；在余下的n-1個指標(biāo)中選出最重要的指標(biāo)記為A2；依次類推，最后將最不重要的指標(biāo)記為An。由此可以確定相鄰指標(biāo)間的重要程度及序關(guān)系。

步驟2)給出指標(biāo)間相對重要程度的比值判斷。設(shè)專家關(guān)于指標(biāo)Ak-1與Ak的重要程度之比的理性判斷分別為

(1)

式中：wk表示第k個指標(biāo)的排序權(quán)重；rk的賦值可參照表1給定的方法確定。

表1r的賦值

Table1Assignmentsofr

步驟3)計算各指標(biāo)的排序權(quán)重：

(2)

wk-1=rkwk,k=n,n-1,n-2…3,2

(3)

2.2 基于BBO算法的投影尋蹤法(BBO-PP)確定分類權(quán)重

投影尋蹤原理(projectionpursuit，PP)是一種多元數(shù)據(jù)分析算法[12]，能夠充分發(fā)掘數(shù)據(jù)組在多種評估指標(biāo)下的序列差異。PP直接根據(jù)評估指標(biāo)樣本集的離散特征確定權(quán)重，將高維數(shù)據(jù)投影到低維子空間上, 通過最優(yōu)化某個投影指標(biāo)，尋找能反映高維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征的投影，進(jìn)而在低維空間上對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析[12-16]。采用PP計算縣域配電系統(tǒng)評估指標(biāo)的客觀權(quán)重的步驟如下。

步驟1)對數(shù)據(jù)做歸一化處理，r(i,j)為歸一化處理后的數(shù)據(jù)，可以按照指標(biāo)特性將其分為正向指標(biāo)、逆向指標(biāo)和區(qū)間指標(biāo)。

(1)對于正向指標(biāo)，即指標(biāo)值越大越好的指標(biāo)：

(4)

式中：xij為第i個對象第j項屬性的屬性值；m為評估對象個數(shù)。

(2)對于逆向指標(biāo)，即指標(biāo)越小越好的指標(biāo)：

(5)

(3)對于區(qū)間指標(biāo)，即指標(biāo)值在某一區(qū)間最好：

(6)

式中：vlj,l=1,2,3,4為區(qū)間型指標(biāo)的參數(shù)。

步驟2)構(gòu)造投影方向。

給定n維數(shù)據(jù){x(i,j)|i=1,…,m,j=1,…,n}，構(gòu)造a=(a(1),a(2),…,a(n))，第j項屬性的樣本數(shù)據(jù)在a方向的投影值Z(j)為

(7)

步驟3)構(gòu)造投影指標(biāo)函數(shù)Q(a)。

要求投影值Z(j)的散布特征為：局部投影點盡可能密集，最好凝聚成若干個點團(tuán)；而在整體上投影點團(tuán)之間盡可能散開。這樣，可構(gòu)造投影指標(biāo)函數(shù)Q(a)為

Q(a)=SzDz

(8)

式中：Sz為投影值Z(j)的標(biāo)準(zhǔn)差；Dz為投影值Z(j)的局部密度，即

(9)

(10)

步驟4)優(yōu)化投影指標(biāo)函數(shù)。

最佳投影方向即為最大可能暴露高維數(shù)據(jù)分類特征結(jié)構(gòu)的投影方向，可通過求解投影指標(biāo)函數(shù)最大化問題來確定，即

maxQ(a)=SzDz

(11)

(12)

生物地理學(xué)優(yōu)化算法[15-16]是一種模擬生物種群遷徙規(guī)則的全局優(yōu)化方法，可以采用其改進(jìn)方法來有效求解式(11)、(12)所描述的優(yōu)化問題。最后，把最佳投影方向a*各分量的歸一化值作為分類權(quán)重。

2.3 用最小鑒別信息原理確定組合權(quán)重

序關(guān)系法是基于層次分析法改進(jìn)的主觀賦權(quán)法，只利用了樣本信息集中的排序信息，沒有利用分類信息。投影尋蹤法則利用了樣本集中的分類信息，但未利用排序信息。為同時兼顧排序權(quán)重和分類權(quán)重，這里借助最小鑒別信息原理確定組合權(quán)重。假設(shè)排序權(quán)重為wo，分類權(quán)重為wd，為使組合權(quán)重系數(shù)wc盡可能接近wo和wd，根據(jù)最小鑒別信息原理[17-18]，可建立如下目標(biāo)函數(shù)和約束條件：

(13)

(14)

采用拉格朗日乘子法求解上述優(yōu)化問題，可得：

(15)

式(15)表明：在所有滿足式(13)的組合分配權(quán)重中，取集合平均數(shù)所需的信息量最少，而取其他形式的組合分配權(quán)重都有形或無形地增加了其他實際上尚沒有獲得的信息。

3 自適應(yīng)變權(quán)重修正機(jī)制

組合權(quán)重法同時兼顧了主客觀因素，能夠在一定程度上改善過度依賴主觀知識與經(jīng)驗的情況，但所求得的權(quán)重系數(shù)是固定不變的。在上述背景下，若仍根據(jù)常權(quán)重系數(shù)進(jìn)行評估，由于該指標(biāo)權(quán)重占整體水平并不大，綜合評估結(jié)果可能無法突出指標(biāo)值嚴(yán)重偏離正常范圍的評估指標(biāo)的影響，導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)行人員無法意識到系統(tǒng)可能出現(xiàn)的嚴(yán)重運(yùn)行問題甚至故障。針對這種極端情況，可利用變權(quán)重機(jī)制增加指標(biāo)值嚴(yán)重偏離正常范圍的評估指標(biāo)(即“危險指標(biāo)”)在評估中的關(guān)注度，使其成為關(guān)鍵指標(biāo)，以便于捕捉到電力系統(tǒng)在投資與發(fā)展方面的嚴(yán)重缺陷。

假設(shè)某縣域配電系統(tǒng)存在a個危險指標(biāo)且其下標(biāo)集合為A，b個正常指標(biāo)且其下標(biāo)集合為B。

定義：當(dāng)某縣域指標(biāo)值偏離正常值或者正常區(qū)間范圍時，定義第i個縣域危險指標(biāo)修正因子為

(16)

則危險指標(biāo)權(quán)重系數(shù)修正為

(17)

該策略通過修正因子對危險指標(biāo)進(jìn)行了懲罰修正，將其權(quán)重大幅提升，從而對綜合指標(biāo)產(chǎn)生影響。指標(biāo)越不理想，則其懲罰因子越大，其權(quán)重上升幅度越大。上述修正后的危險指標(biāo)權(quán)重和正常指標(biāo)權(quán)重之和大于1，因此需要對指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行重新歸一化，將危險指標(biāo)權(quán)重和正常指標(biāo)權(quán)重調(diào)整為：

(18)

(19)

調(diào)整后的權(quán)重系數(shù)滿足下述關(guān)系：

(20)

該修正策略對危險指標(biāo)進(jìn)行懲罰修正, 當(dāng)某些指標(biāo)不符合相關(guān)規(guī)定時，根據(jù)式(17)—(19)自動調(diào)整指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。歸一化后的指標(biāo)值偏離正常值越嚴(yán)重，其變權(quán)重系數(shù)就越大。

4 縣域配電系統(tǒng)建設(shè)評估步驟

基于縣域配電系統(tǒng)建設(shè)評估指標(biāo)體系和變權(quán)重組合方法，可得到圖2所示的縣域配電系統(tǒng)投資與發(fā)展?fàn)顩r綜合評估的評估流程圖，具體步驟如下：

(1)收集縣域配電系統(tǒng)投資與發(fā)展?fàn)顩r的相關(guān)數(shù)據(jù)，獲取與指標(biāo)體系相關(guān)的原始數(shù)據(jù)；

(2)根據(jù)圖1所示的指標(biāo)體系，分類整理數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理；

(3)確定指標(biāo)的序關(guān)系，求出排序權(quán)重wo；

(4)建立PP模型并用BBO算法求解，確定指標(biāo)的分類權(quán)重wd；

(5)根據(jù)最小鑒別信息原理，兼顧排序權(quán)重和分類權(quán)重，確定表征各評估環(huán)節(jié)的組合權(quán)重wc；

(6)檢查是否有指標(biāo)嚴(yán)重偏離其正常值，判斷待評估對象中是否存在危險指標(biāo)，若存在則進(jìn)行自適應(yīng)變權(quán)重修正，否則就直接轉(zhuǎn)到第(7)步；

(7)可得到綜合評判結(jié)果為

(21)

基于上述縣域配電系統(tǒng)投資與發(fā)展?fàn)顩r綜合評估步驟，可得到圖2所示的評估流程圖。

圖2 縣域配電系統(tǒng)投資與發(fā)展?fàn)顩r綜合評估流程圖

5 算例

5.1 構(gòu)建縣域配電系統(tǒng)評估體系

以某地區(qū)電網(wǎng)公司在2014年的電網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r為例，選取其下屬5個縣域的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實證評估，相關(guān)數(shù)據(jù)參見附錄。

以線路建設(shè)為例，相關(guān)參數(shù)如表2所示?？蓪⒏饕刂笜?biāo)通過雷達(dá)圖展示，如圖3所示；其中，指標(biāo)已經(jīng)過預(yù)處理，理想解均為1。該雷達(dá)圖可以清晰地展示各個縣域的線路建設(shè)情況，易于發(fā)現(xiàn)影響電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)水平的薄弱環(huán)節(jié)。針對不同評估對象的不同薄弱環(huán)節(jié)，可有計劃性的進(jìn)行合理投資建設(shè)。例如，由圖3可看出P3的線路N-1通過率較低。對于未通過N-1校驗線路，可首先考察其接線方式，若無聯(lián)絡(luò)線，應(yīng)根據(jù)其所在供區(qū)決定是否構(gòu)建聯(lián)絡(luò)。其次考察負(fù)載情況，分析運(yùn)行方式、CT限額、線規(guī)等方面。若有聯(lián)絡(luò)線，則應(yīng)考察其與聯(lián)絡(luò)線的匹配情況，若線規(guī)相差較大導(dǎo)致限額電流相差較大，可考慮投資截面改造工程; 若掛接容量過大，則可考慮分支線切改工程。

面向?qū)ο蟮目h域配電系統(tǒng)評估體系，清晰地表征了每個評估對象的建設(shè)水平，而每個評估對象的下屬要素則綜合反映了該對象的建設(shè)情況。這樣，就便于尋找薄弱環(huán)節(jié)和有針對性地解決問題。

表2 線路參數(shù)

Table 2 Parameters of lines

圖3 線路投資發(fā)展指標(biāo)雷達(dá)圖

5.2 縣域配電系統(tǒng)建設(shè)水平的綜合評估

可以采用雷達(dá)圖進(jìn)行多變量對比分析, 但這種方法無法定量給出縣域配電系統(tǒng)投資和發(fā)展的綜合水平。本文基于組合權(quán)重對縣域配電系統(tǒng)的投資和發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行綜合評估, 首先根據(jù)序關(guān)系分析法計算排序權(quán)重wo，再根據(jù)基于改進(jìn)BBO算法的投影尋蹤法計算分類權(quán)重wd，將排序權(quán)重和分類權(quán)重進(jìn)行加權(quán)法計算出組合權(quán)重wc。權(quán)重的計算結(jié)果列于見表3—5。

表3 線路指標(biāo)權(quán)重

Table 3 Weights of line indices

表4 變電環(huán)節(jié)指標(biāo)權(quán)重

表5 配電環(huán)節(jié)指標(biāo)權(quán)重

從表3—5的權(quán)重可以看出：部分排序權(quán)重和分類權(quán)重具有相似性，但指標(biāo)權(quán)重并不完全一致。排序權(quán)重大小直接反映專家們對指標(biāo)的關(guān)注程度，但主觀性較大，因人而異，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)評判結(jié)果相同或十分相似時，結(jié)果易失效。分類權(quán)重則從多維數(shù)據(jù)本身的結(jié)構(gòu)特點出發(fā), 通過投影降維處理，充分發(fā)掘數(shù)據(jù)組的離散特征，找到使投影值具有最大區(qū)分度的投影方向，完成樣本的優(yōu)劣排序。本文將2種方法結(jié)合, 有效降低了賦權(quán)的主觀性，同時在客觀權(quán)重中加入了決策者的偏好選擇。例如：P5的配電重載比例高，嚴(yán)重偏離正常值，本文采用變權(quán)重機(jī)制修正，得到修正后的配電環(huán)節(jié)指標(biāo)權(quán)重如表6所示。

采用組合權(quán)重和變權(quán)重機(jī)制，可以得出對各對象的評估結(jié)果。表7列出了采用本文方法和文獻(xiàn)[1]中的模糊綜合評判方法得到的評估結(jié)果。

從綜合評估結(jié)果來看，本文方法和模糊綜合評判方法得到的結(jié)果的總體趨勢一致，P1的建設(shè)水平在5個縣域中占首位，其次是P4，P2，P3，P5。由于P5中的配電重載比例較高，這直接影響用戶的供電可靠性，也可能存在配變?nèi)萘亢拓?fù)荷匹配性差的問題，需要優(yōu)先考慮改造或新建。模糊綜合評判方法未能體現(xiàn)出極端情況，而采用本文方法時無論從配電環(huán)節(jié)單一評估結(jié)果還是綜合評估結(jié)果來看，P5均是最差的，需要優(yōu)先考慮改造或新建。

表6 配電環(huán)節(jié)指標(biāo)可變權(quán)重

Table 6 Variable weights of distribution equipment indices

表7 評估結(jié)果

6 結(jié) 論

本文提出了基于組合權(quán)重和自適應(yīng)變權(quán)重機(jī)制的縣域配電系統(tǒng)的投資和發(fā)展?fàn)顩r綜合評估方法，并采用某省5個縣域配電系統(tǒng)的實際數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗證，所提出的方法具有以下特征：

(1)所構(gòu)建的面向?qū)ο蟮闹笜?biāo)體系，能夠直接反映縣域配電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，避免了基礎(chǔ)指標(biāo)值的混合多屬性可能導(dǎo)致的指標(biāo)分類不確定性問題；

(2)為合理確定評估指標(biāo)的權(quán)重，在考慮了指標(biāo)排序信息的基礎(chǔ)上，采用投影尋蹤法直接根據(jù)評估指標(biāo)樣本集的離散特征，對樣本集的分類信息加以利用，該方法兼顧了評估的主客觀因素，克服了單一主觀或客觀賦權(quán)法存在的缺陷；

(3)針對存在危險指標(biāo)的情形，提出了自適應(yīng)變權(quán)重機(jī)制，通過增加危險指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，提醒相關(guān)人員對危險指標(biāo)的重視；

(4)采用雷達(dá)圖分析可以直接識別配電系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，有助于快速找到有效的解決方法。

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(編輯 張媛媛)

附錄A

附表A1 變電設(shè)備參數(shù)

Table A1 Parameters of substation equipment

A New Comprehensive Evaluation Method for Investment and Development Status of County Distribution System

TIAN Fangyuan1, GUO Yong2, LIANG Bomiao1, WEN Fushuan1,3

(1. School of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China; 2. State Grid Henan Electric Power Corporation Economic Research Institute, Zhengzhou 450052, China; 3. Department of Electrical & Electronic Engineering, Institut Teknologi Brunei, Bandar Seri Begawan BE1410, Brunei)

The comprehensive assessment of the investment and development status of county distribution system is an important part in distribution system planning and investment demanding analysis, and is also an important problem to be addressed. Considering that the assessment indices for county distribution system have the feature of multiple attributes, we firstly present an object-based comprehensive assessment index system. Then, we use the combination weighting method and the self-adaptive weighting correction to determine the weights of indices. The index weights are divided into ranking weights and classification weights in the combination weighting method, in order to respectively reflect the influence degrees of the overall difference of index sample values with different properties and evaluation objects on the evaluation results, which are determined by order relation analysis method and projection pursuit principle respectively, to determine the combination weight according to the principle of minimum identification information. Next, we adopt self-adaptive weighting correction for evaluation object weight whose indicator values seriously deviate from the normal range. Finally, we employ 5 county distribution systems in a province to demonstrate the proposed method, and use radar chart to find the weak links of power grid construction. The simulation results show that the proposed evaluation method can reasonably reflect the investment and development status of county power distribution system.

county distribution system; investment and development status; assessment index system; combination weight; projection pursuit; self-adaptive weighting correction

附表A2 配電設(shè)備參數(shù)

國家自然科學(xué)基金項目(51477151, 51361130152)；國網(wǎng)河南省電力公司科技項目(SGTYHT/13-JS-175)

TM 72

A

1000-7229(2016)01-0001-08

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.01.001

2015-09-28

田方媛(1992)，女，博士研究生，主要從事電力系統(tǒng)故障診斷和電力系統(tǒng)投資評價方面的研究工作；

郭勇(1981)，男，碩士，主要從事配電系統(tǒng)規(guī)劃方面的研究工作；

梁博淼(1989)，女，博士研究生，主要從事電力應(yīng)急與電力系統(tǒng)恢復(fù)方面的研究工作；

文福拴(1965)，男，教授，博士生導(dǎo)師，本文通信作者，主要從事電力系統(tǒng)故障診斷與系統(tǒng)恢復(fù)、電力經(jīng)濟(jì)與電力市場、智能電網(wǎng)與電動汽車等方面的研究工作。

Project supported by National Natural Science Foundation of China (51477151, 51361130152)