陳 海

（國(guó)網(wǎng)桐鄉(xiāng)市供電公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314500）

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基于緊迫性分析的配電網(wǎng)改造項(xiàng)目?jī)?yōu)化研究

陳 海

（國(guó)網(wǎng)桐鄉(xiāng)市供電公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314500）

配電網(wǎng)改造是為了滿足不斷增長(zhǎng)的供電需求，但其開(kāi)展受資金總額、作業(yè)力量等多因素制約，存在一個(gè)擇優(yōu)執(zhí)行的問(wèn)題。文章根據(jù)配網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際，提出項(xiàng)目緊迫性分析的概念，并以緊迫性改善最大為目標(biāo)函數(shù)、項(xiàng)目投資不超批復(fù)為約束條件來(lái)構(gòu)建項(xiàng)目?jī)?yōu)選輔助決策模型。緊迫性計(jì)算主要基于改進(jìn)型層次分析法進(jìn)行。算例表明：文章的研究成果能保證配網(wǎng)改造中有限資金得到最大功效的利用，有助于供電可靠性和電能質(zhì)量的穩(wěn)步提升。

層次分析；緊迫性；配電網(wǎng)規(guī)劃；優(yōu)化

隨著用戶對(duì)供電可靠性及電能質(zhì)量要求的不斷攀升，配電網(wǎng)改造的合理性和科學(xué)性分析也變得日益重要。由于配電網(wǎng)點(diǎn)多面廣、設(shè)備繁雜，開(kāi)展配電網(wǎng)的改造工作所需考慮的因素是方方面面的，如周邊環(huán)境、線路走廊、批復(fù)資金、作業(yè)力量等。因此，就某一階段來(lái)說(shuō)，配電網(wǎng)改造所面臨的首要工作是優(yōu)選項(xiàng)目，即爭(zhēng)取以最少的資金和人力換取最大的供電改善?，F(xiàn)有文獻(xiàn)認(rèn)識(shí)到配電網(wǎng)改造的分區(qū)、分片特點(diǎn)，采用層次分析法來(lái)梳理線路或變電站的存在問(wèn)題數(shù)量，并以此確定項(xiàng)目集合中項(xiàng)目安排的優(yōu)先順序［1-2］。這種方法能在一定程度上吸納專家知識(shí)，具有一定合理性，但其缺少對(duì)存在問(wèn)題的嚴(yán)重指數(shù)的分析和判斷，因此仍是片面的，需要改進(jìn)。

1 基于緊迫度分析的配電網(wǎng)項(xiàng)目?jī)?yōu)化思路

配電網(wǎng)改造的最終目的是為了滿足不斷增長(zhǎng)的用電需求，因此我們可以以項(xiàng)目實(shí)施對(duì)供電緊迫性緩解程度最大作為目標(biāo)函數(shù)來(lái)追求項(xiàng)目的優(yōu)選。但緊迫性判斷既涉及對(duì)配網(wǎng)指標(biāo)的分析，又關(guān)系到指標(biāo)之間權(quán)重的分配，因此具有較大模糊性和不確定性，需要采用有效的模型來(lái)進(jìn)行。文章根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究趨勢(shì)，提出利用基于DEMATEL方法（決策實(shí)驗(yàn)室分析法）和交叉增援矩陣法的改進(jìn)型層次分析法來(lái)科學(xué)得到緊迫性指數(shù)，以此有效安排改造項(xiàng)目的優(yōu)先次序。以下為建模步驟：

1）根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)及配網(wǎng)現(xiàn)狀，確定配網(wǎng)的短板。

2）利用輔助決策程序和專家知識(shí)，充分考慮經(jīng)濟(jì)、可靠、發(fā)展等因素，建立線路改造項(xiàng)目集。

3）使用層次分析法對(duì)饋線的核心考核指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重初分配，然后用DEMATEL方法和交叉增援矩陣法對(duì)權(quán)重進(jìn)行修正。

4）對(duì)改造項(xiàng)目集中每條饋線進(jìn)行考核指標(biāo)計(jì)算，在此基礎(chǔ)上糅合終極權(quán)重值進(jìn)行緊迫性分析。

5）以緊迫性改善最大為目標(biāo)函數(shù)，以批復(fù)資金為約束，建立項(xiàng)目?jī)?yōu)選模型。

其中，第 3）步是重點(diǎn)，其構(gòu)建情況如圖 1所示。

圖1　層次分析法的層次劃分

2 緊迫性計(jì)算

2.1指標(biāo)考核函數(shù)構(gòu)建

針對(duì)圖1中第三層建立指標(biāo)考核函數(shù)。因只有指標(biāo)不合格才會(huì)產(chǎn)生改造緊迫性，因此建立的指標(biāo)考核主要反映的是不合格情況。

1）主干長(zhǎng)度不合格程度。以式（1）表示，其中，Lmax為符合規(guī)程和當(dāng)?shù)貙?shí)際的最大允許主干長(zhǎng)度，a1為被考察饋線的主干長(zhǎng)度。

2）主干截面不合格程度。以式（2）所示的模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)形式來(lái)表達(dá)。

3）裝見(jiàn)容量不合格程度。以式（3）表示，其中，Cmax為符合規(guī)程和當(dāng)?shù)貙?shí)際的最大允許裝見(jiàn)容量，a2為被考察饋線的裝見(jiàn)容量。

4）負(fù)載率不合格程度。以式（4）表示，其中，lmax為符合規(guī)程和當(dāng)?shù)貙?shí)際的饋線最大允許負(fù)載率，a3為被考察饋線的實(shí)際負(fù)載率。

5）可轉(zhuǎn)供比例不合格程度。以式（5）表示，其中p表示被考察饋線的可轉(zhuǎn)供比例。

6）接線狀況不合格程度。以式（6）表示，“1”表示不合格，“0”表示合格。

7）線損不合格程度。以式（7）表示，其中，Tmax為線損率指標(biāo)上限，a4為被考察饋線的實(shí)際線損率。

2.2緊迫性計(jì)算

以式（8）表示。其中：wj為指標(biāo)權(quán)重；ui0為直接由權(quán)重糅合指標(biāo)不合格值而得到的修正緊迫性數(shù)值；ui1為考慮緊迫性懲罰法則所得到的緊迫性數(shù)值；umax為緊迫性懲罰上限，即緊迫性大于此值而未進(jìn)入優(yōu)選序列將受到懲罰；I（x）為 0-1函數(shù)，當(dāng)x＞0取1，反之取0。

3 項(xiàng)目?jī)?yōu)選建模

所謂項(xiàng)目?jī)?yōu)選，就是在批復(fù)資金框架內(nèi)，執(zhí)行某些改造項(xiàng)目將能最大程度地緩解饋線改造緊迫性［3］。采用0-1規(guī)劃模型，如式（9）所示，其中：①Z為所有優(yōu)選項(xiàng)目執(zhí)行后的系統(tǒng)總緊迫性改變幅值；②△uj為項(xiàng)目 j的執(zhí)行給系統(tǒng)緊迫性帶來(lái)的變化；③ui2為優(yōu)選項(xiàng)目執(zhí)行后線路i的緊迫性數(shù)值；顯然，若改造后該線的所有考核指標(biāo)均達(dá)到合格，那么其緊迫性應(yīng)該為 0；改造后該線的考核指標(biāo)仍有不合格的，那么其緊迫性應(yīng)有下降，但大于 0；④Mj為項(xiàng)目j的使用金額，Mmax為預(yù)算總金額；⑤S為項(xiàng)目集，Aj為項(xiàng)目 j所輻射的饋線集合；⑥xj是0-1變量，1表示項(xiàng)目被選中，0表示項(xiàng)目被淘汰。

關(guān)于式（9）的求解，可用LINGO軟件進(jìn)行。

4 算例

4.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

以中部某地的含5條線路（l1～l5）的配網(wǎng)為例，其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見(jiàn)表 1。相關(guān)說(shuō)明：①就該地實(shí)際情況（下同），干線長(zhǎng)度的允許上限為6km；②裝見(jiàn)容量的允許上限為12000kW；③線路是否構(gòu)成重載的判斷值為85%；④配網(wǎng)線損率要求不高于4%。

表1　算例的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

4.2指標(biāo)權(quán)重確立

根據(jù)層次分析法原理［4-5］，組織一定數(shù)量的各領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的確立。步驟：

1）先確立圖1中因素層間的權(quán)重分配，結(jié)果為供電可靠性：電能質(zhì)量：經(jīng)濟(jì)性=0.375∶0.475∶0.150。

2）建立圖 1中各內(nèi)容層之間的相互影響關(guān)系（見(jiàn)表2）。表中值的大小映射互作用程度的大小。

表2　圖1中各內(nèi)容層之間的相互影響

3）根據(jù) 1）、2），依次運(yùn)用層次分析法、DEMATEL方法及交叉增援矩陣法進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的初始計(jì)算和修正，最后得到：主干長(zhǎng)度、主干截面、裝見(jiàn)容量、重過(guò)載、可轉(zhuǎn)供比例、接線模式、線損率的權(quán)重分別為0.0667、0.1619、0.1380、0.2377、0.1334、0.2395、0.0750。

4.3饋線改造的緊迫性分析

對(duì)l1～l5進(jìn)行改造緊迫性分析的流程如圖2所示。

圖2　關(guān)于饋線的改造緊迫性的分析流程

利用圖2流程，結(jié)合表1給定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，就可得到l1～l5在執(zhí)行改造前的緊迫性數(shù)值，見(jiàn)表3。

表3　l1～l5的改造緊迫性計(jì)算結(jié)果

相關(guān)專家通過(guò)計(jì)算、分析，建立項(xiàng)目集，見(jiàn)表4。專家們還測(cè)算出：若m1—m4全部實(shí)施，則l1、l2、l5將不再有指標(biāo)不合格問(wèn)題，其改造緊迫性均下降至0；而l3、l4的指標(biāo)不合格程度雖有所減輕，但不為零，它們的緊迫性指數(shù)將分別變?yōu)?0.0414和0.0169（具體計(jì)算按圖2流程進(jìn)行，過(guò)程略）。

表4　針對(duì)l1～l5存在問(wèn)題的改造建議

4.4項(xiàng)目的優(yōu)選

由表4可知，m1—m4的資金總和為1983萬(wàn)元，而上級(jí)批復(fù)的改造資金上限為1685萬(wàn)元，因此需要在項(xiàng)目集中進(jìn)行項(xiàng)目?jī)?yōu)選。

我們?nèi)【o迫性懲罰上限為 0.35，通過(guò)前文建立的項(xiàng)目?jī)?yōu)選模型在LINGO軟件中進(jìn)行迭代計(jì)算，得到可執(zhí)行的最優(yōu)項(xiàng)目組合為｛m2，m3，m4｝，其總投資1678.8萬(wàn)元，可使l1～l5組成的配網(wǎng)系統(tǒng)的總緊迫性由改造前的1.6112下降至0.4017。而其他組合方式，要么投資總額超批復(fù)，要么緊迫性下降幅值不是最大。因此，選用文章構(gòu)建模型可使有限資金得到最高效的利用。

5 結(jié)論

配電網(wǎng)改造是不斷提升供電服務(wù)的需要，但受資金、人力等因素制約，改造工作面臨項(xiàng)目?jī)?yōu)選的問(wèn)題。文章基于研究現(xiàn)狀，提出利用改進(jìn)型層次分析法來(lái)科學(xué)研判項(xiàng)目執(zhí)行的緊迫性，從而為配網(wǎng)建設(shè)提供有效的輔助決策。算例表明，文章構(gòu)建的而方法合理、實(shí)用，具有一定推廣價(jià)值。

［1］張弛，程浩忠，奚珣，等. 基于層次分析和模糊綜合評(píng)價(jià)法的配電網(wǎng)供電模式選型［J］. 電網(wǎng)技術(shù)，2006，30（22）：67-71.

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Optimization of Distribution Network Reconstruction Project based on the Analysis of Urgency

Chen Hai
（State Grid Tongxiang Power Supply Company，Tongxiang，Zhejiang 314500）

Power distribution network is to meet the growing demand for power supply，but its development is limited by the amount of capital，operating force and other factors，there is a problem of merit. According to the actual situation of distribution network operation，this paper puts forward the concept of project urgency analysis，and takes the urgency of improving the objective function and the project investment not to exceed approval as the constraint condition to construct the project decision assistant decision model. The urgency calculation is based on the improved analytic hierarchy process. Examples show that the results of the research can ensure the use of the limited funds in the distribution network，and the power supply reliability and power quality can be improved steadily.

analytic hierarchy process； urgency； distribution network planning； optimization

陳 海（1980-），男，湖北宜昌人，工程師，研究生學(xué)歷，主要從事電力工程的管理工作。