陳岳峰，徐 恩，姜 念

（國(guó)網(wǎng)浙江上虞供電公司，浙江 上虞 312300）

配電網(wǎng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建與方法研究

陳岳峰，徐 恩，姜 念

（國(guó)網(wǎng)浙江上虞供電公司，浙江 上虞 312300）

隨著城市電網(wǎng)規(guī)劃理論的逐步發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)的評(píng)估工作要求越來(lái)越高。以層次性、差異性、完整性、適度性、協(xié)調(diào)性為原則，綜合考慮配電網(wǎng)的各個(gè)方面，構(gòu)建了一套系統(tǒng)性的配電網(wǎng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并給出了相應(yīng)指標(biāo)的評(píng)估方法?；谠撝笜?biāo)體系下的評(píng)估，可以充分體現(xiàn)電網(wǎng)的整體狀態(tài)，找出電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，從而有效地制定電網(wǎng)規(guī)劃方案。

綜合評(píng)價(jià)；指標(biāo)體系；配電網(wǎng)規(guī)劃

0 引言

電網(wǎng)規(guī)劃是電網(wǎng)發(fā)展的重要依托，其規(guī)劃水平和質(zhì)量直接影響到電網(wǎng)供電的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性水平[1]。然而，由于缺乏系統(tǒng)、科學(xué)的電網(wǎng)分析評(píng)估方法和決策工具，對(duì)電網(wǎng)存在的問(wèn)題往往不能全其面究其源，從而在建設(shè)改造過(guò)程中盲目性較大，最終造成重復(fù)建設(shè)與資金浪費(fèi)。在此背景下，如何對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)、找出薄弱環(huán)節(jié)已成為全國(guó)各級(jí)城市規(guī)劃和電力部門(mén)的重中之重。

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)評(píng)估工作主要包括可靠性[2-3]、安全性[4]、供電質(zhì)量[5-6]等單項(xiàng)評(píng)估，評(píng)價(jià)單一，缺乏系統(tǒng)性。隨著城市電網(wǎng)規(guī)劃理論的逐步發(fā)展，相應(yīng)的評(píng)價(jià)體系也日趨完善，文獻(xiàn) [7]便從輸電、配電兩方面著手，分別構(gòu)建了其規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及后評(píng)估指標(biāo)體系的基本框架，但指標(biāo)選取過(guò)少，指標(biāo)層面較高，不能反映電網(wǎng)的具體薄弱環(huán)節(jié)，因而不能很好地指導(dǎo)電網(wǎng)的規(guī)劃改造工作。

為了科學(xué)地分析現(xiàn)狀電網(wǎng)，指導(dǎo)電網(wǎng)建設(shè)改造，近年來(lái)，國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司開(kāi)展了《配電網(wǎng)運(yùn)行水平和供電能力評(píng)估》的逐年滾動(dòng)修編，較好地解決了上述傳統(tǒng)評(píng)估工作中存在的問(wèn)題，但其視角局限在電網(wǎng)運(yùn)行及維護(hù)方面，依舊缺乏全面性。為此，本文將在此基礎(chǔ)上，建立一套系統(tǒng)的評(píng)估體系，以期對(duì)現(xiàn)狀電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展起到指導(dǎo)作用。

1 配電網(wǎng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

科學(xué)合理的指標(biāo)體系是評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)和目標(biāo)的具體化實(shí)現(xiàn)。本文以層次分析法為綱，將指標(biāo)體系分為三層，即一級(jí)指標(biāo)、二級(jí)指標(biāo)和三級(jí)指標(biāo)。其中，一級(jí)指標(biāo)用于評(píng)價(jià)配電網(wǎng)某一方面的整體性能；二級(jí)指標(biāo)根據(jù)一級(jí)指標(biāo)衍生而來(lái)，體現(xiàn)電網(wǎng)的層次性，較一級(jí)指標(biāo)而言，分類更加細(xì)化；三級(jí)指標(biāo)根據(jù)二級(jí)指標(biāo)衍生而來(lái)，用于評(píng)價(jià)年度配電網(wǎng)單項(xiàng)指標(biāo)值。通過(guò)層次分析法對(duì)電網(wǎng)定性與定量的結(jié)果進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，最大程度地展示電網(wǎng)情況。

1.1 構(gòu)建原則

科學(xué)合理的指標(biāo)體系是配電網(wǎng)綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)和評(píng)價(jià)目標(biāo)的具體化實(shí)現(xiàn)。在構(gòu)建指標(biāo)體系時(shí)，一方面要按照系統(tǒng)、科學(xué)和實(shí)用的原則選擇考核指標(biāo)，使其能夠全面、準(zhǔn)確、有效地反映配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和實(shí)際情況；另一方面也要考慮數(shù)據(jù)采集及計(jì)算的難度，不可盲目地求“全”棄“簡(jiǎn)”。基于此目標(biāo)，本次評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立需要滿足的原則如下。

a）層次性。整個(gè)指標(biāo)體系應(yīng)該層次分明，既要區(qū)別不同電壓等級(jí)，又要區(qū)別各指標(biāo)層所反映的電網(wǎng)不同狀態(tài)，最大程度地滿足電網(wǎng)運(yùn)行不同層級(jí)管理人員對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況感知的需求。

b）差異性。為體現(xiàn)各個(gè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的差異程度，確定差異化發(fā)展目標(biāo)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，需對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行差異化評(píng)價(jià)，從而制定差異化目標(biāo)，形成真正具有針對(duì)性的差異化規(guī)劃。

c）可獲取性。指標(biāo)應(yīng)該有相對(duì)簡(jiǎn)單且可靠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)渠道，具有可操作性。

d） 完整性。指標(biāo)體系涵蓋電網(wǎng)運(yùn)行不同層面、不同維度、不同業(yè)務(wù)內(nèi)容的各方面需求，不遺漏、不重復(fù)，點(diǎn)面俱到。

e）適度性。在保證上述完整性的前提下，每層指標(biāo)的數(shù)量和指標(biāo)的層次數(shù)量這兩個(gè)方面需分別找到各自的平衡點(diǎn)。立足于實(shí)際工作需要，分步實(shí)施、分期完善，避免片面追求理論先進(jìn)性而導(dǎo)致“過(guò)度設(shè)計(jì)”，使整個(gè)指標(biāo)體系既能全面體現(xiàn)科學(xué)性，同時(shí)盡可能減少在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)上報(bào)與統(tǒng)計(jì)計(jì)算的繁重工作量。

f）協(xié)調(diào)性。指標(biāo)體系的各個(gè)指標(biāo)，并不是完全孤立的，而是互為發(fā)展前提，互為因果，它們整體組成一個(gè)有機(jī)的評(píng)價(jià)體。

1.2 綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架

在考慮上述原則的基礎(chǔ)上，共選取7個(gè)一級(jí)指標(biāo)用于評(píng)價(jià)年度配電網(wǎng)總體情況，77個(gè)三級(jí)指標(biāo)用于評(píng)價(jià)年度配電網(wǎng)單個(gè)方面性能。

1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.3.1 供電質(zhì)量

供電質(zhì)量分析主要從供電可靠性、電壓質(zhì)量、綜合線損率三方面著手。對(duì)于現(xiàn)狀電網(wǎng)而言，其用戶年平均停電時(shí)間（可靠率）、用戶年平均停電次數(shù)、故障停電時(shí)間占比、綜合電壓合格率、“低電壓”用戶數(shù)占比等指標(biāo)均可由電能質(zhì)量管理系統(tǒng)及用電信息采集系統(tǒng)中統(tǒng)計(jì)得出，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，能夠很好地反映真實(shí)電網(wǎng)。對(duì)于規(guī)劃電網(wǎng)而言，則可以借助相應(yīng)的軟件對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，但與現(xiàn)狀數(shù)據(jù)相比，其結(jié)果略顯粗糙，往往只能從數(shù)值上給出定性的判斷，其量值可觀而不可究。

1.3.2 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化及N-1通過(guò)率兩大方面進(jìn)行分析。

就高壓而言，主要考慮了單線單變占比、標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)占比、高壓主變及線路的N-1通過(guò)率等指標(biāo)，重點(diǎn)評(píng)價(jià)電網(wǎng)中任一元件 (主變、線路)停運(yùn)，本級(jí)及下一級(jí)電網(wǎng)的轉(zhuǎn)供能力。中壓則考慮了供電半徑、線路平均分段數(shù)、線路聯(lián)絡(luò)率、線路站間聯(lián)絡(luò)率、N-1通過(guò)率等指標(biāo)。其中線路聯(lián)絡(luò)率及N-1通過(guò)率是基于供電安全性考慮，前者考察中壓配電網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上對(duì)上級(jí)電網(wǎng)的支撐能力，后者則在供電的任意一個(gè)斷面，針對(duì)一組預(yù)想故障，考察電網(wǎng)能夠保持對(duì)負(fù)荷正常持續(xù)供電的能力。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，一般只計(jì)算10 kV線路變電站出口斷路器后第一段故障情況。

1.3.3 裝備水平

電網(wǎng)裝備水平主要考慮設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化率、平均投運(yùn)年限、電纜化率、絕緣化率、高損配變比例等幾個(gè)方面。其中，標(biāo)準(zhǔn)化率反映的是電網(wǎng)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化程度，其值為各類標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備與各類設(shè)備總數(shù)的占比。

1.3.4 供電能力

配電網(wǎng)的供電能力與電網(wǎng)規(guī)劃工作息息相關(guān)，本次評(píng)價(jià)體系在考慮常規(guī)的負(fù)載率之余，提出了負(fù)載不均衡度及變電站可擴(kuò)建主變?nèi)萘空急冗@兩個(gè)概念。前者用于評(píng)價(jià)電網(wǎng)資源的分布合理性，后者用于評(píng)價(jià)電網(wǎng)裕度，具體計(jì)算方法如下所示。

負(fù)載不均衡度為

式中，BS為負(fù)載不均衡度，LSi為單一元件負(fù)載率，LS為相應(yīng)類別負(fù)載率平均值，N為該類元件總數(shù)。

式中，Bk為變電站可擴(kuò)建主變?nèi)萘空急龋珺iz為單一變電站規(guī)劃最終主變?nèi)萘?，Bin為單一變電站已投運(yùn)主變?nèi)萘浚琋為該等級(jí)變電站總數(shù)。

1.3.5 智能化水平

隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，以信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)已成為未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)。因此，為滿足智能電網(wǎng)的發(fā)展需求，在常規(guī)評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，配電網(wǎng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系必須增加與之相關(guān)的智能化評(píng)價(jià)指標(biāo)。表1給出了本次指標(biāo)體系中的相應(yīng)指標(biāo)。

表1 配電網(wǎng)智能化評(píng)價(jià)指標(biāo)

其中，110（66） kV智能變電站占比=110（66）kV智能變電站座數(shù)÷110（66）kV變電站總座數(shù)×100%，智能變電站是指符合《智能變電站優(yōu)化集成設(shè)計(jì)建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)》 （國(guó)家電網(wǎng)基建[2011]539號(hào)） 和《智能變電站通用設(shè)計(jì)》等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的變電站。

35 kV變電站光纖覆蓋率=光纖覆蓋的35 kV變電站座數(shù)÷35 kV變電站總座數(shù)×100%。

配電自動(dòng)化有效覆蓋率=區(qū)域內(nèi)符合終端配置要求的中壓公用配電線路條數(shù)÷區(qū)域內(nèi)中壓公用配電線路總條數(shù)×100%。

配變信息采集率=實(shí)現(xiàn)信息采集的公用配變臺(tái)數(shù)÷公用配變總臺(tái)數(shù)×100%。

可控負(fù)荷容量占比等于裝有負(fù)控等可對(duì)負(fù)荷進(jìn)行控制的裝置的負(fù)荷容量與負(fù)荷總?cè)萘康谋戎?。其中可控?fù)荷不局限于負(fù)控，能夠通過(guò)智能互動(dòng)化手段實(shí)現(xiàn)負(fù)荷控制的所有負(fù)荷都應(yīng)考慮，這是智能電網(wǎng)互動(dòng)化特性的重要體現(xiàn)。

分布式電源滲透率用來(lái)表征分布式電源的利用程度。其值為分布式電源裝機(jī)容量與區(qū)域年最大負(fù)荷的比值。

電動(dòng)汽車充換電設(shè)施容量密度反映的是區(qū)域內(nèi)每100 km2電動(dòng)汽車充換電設(shè)施容量。其值為電動(dòng)汽車充換電設(shè)施容量與總面積的比值。

1.3.6 電網(wǎng)效益

電網(wǎng)效益主要從單位投資增供負(fù)荷及單位投資增供電量?jī)煞矫婵紤]。

其中，單位投資增供負(fù)荷=（期末年供電最大負(fù)荷－期初年供電最大負(fù)荷）/規(guī)劃期內(nèi)電網(wǎng)投資（kW/元）。

單位投資增供電量=（期末供電量－期初年供電量）/規(guī)劃期內(nèi)電網(wǎng)投資（kW·h/元）。

2 配電網(wǎng)綜合指標(biāo)評(píng)估方法

2.1 指標(biāo)評(píng)分函數(shù)

指標(biāo)評(píng)分的歸一化方法有最大值法、差值法、模糊數(shù)學(xué)法等，各種方法歸一化計(jì)算結(jié)果一般不影響評(píng)價(jià)結(jié)論，都滿足要求，本次綜合采用以上方法。其基本步驟如下。

a）根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定各個(gè)指標(biāo)的閾值，即上下限值。具體方法是：剔除不合理數(shù)據(jù)后，按數(shù)據(jù)大小把數(shù)據(jù)分成若干組，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)落入各組的頻數(shù)，取頻數(shù)最大組的上下限作為該指標(biāo)的上下限。

b）確定各指標(biāo)的隸屬度函數(shù)類型，隸屬度函數(shù)可以是線性的，也可以是非線性的，視指標(biāo)數(shù)據(jù)的分布情況來(lái)擬合。

c）選出擬合程度較高的函數(shù)，對(duì)各單項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，從而獲得各單項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的得分。

2.2 指標(biāo)權(quán)重設(shè)置

權(quán)重的設(shè)定是評(píng)價(jià)體系中的重要環(huán)節(jié)。賦權(quán)方法有主客觀之分，常見(jiàn)權(quán)重計(jì)算方法有德?tīng)柗品?、層次分析法、變異系?shù)法、熵權(quán)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。

德?tīng)柗品ㄅc層次分析法同屬于主觀賦權(quán)方法。層次分析法將專家意見(jiàn)通過(guò)數(shù)學(xué)的方法得到指標(biāo)權(quán)重值，兼顧主觀性和客觀性，但在實(shí)際操作中，需對(duì)專家進(jìn)行培訓(xùn)，否則可能出現(xiàn)一致性檢驗(yàn)通不過(guò)的情況。德?tīng)柗品ň哂兄庇^的特點(diǎn)，宜實(shí)際操作，與層次分析法相比較，更適合電網(wǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重確定。

變異系數(shù)法、熵權(quán)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法屬于客觀賦權(quán)方法。其中變異系數(shù)法根據(jù)評(píng)價(jià)對(duì)象觀測(cè)值的變異程度大小來(lái)對(duì)其賦權(quán)，使用前提是各指標(biāo)間弱相關(guān)。熵權(quán)法是根據(jù)各指標(biāo)傳輸給決策者的信息量的大小來(lái)確定指標(biāo)權(quán)重，能夠反映指標(biāo)本身的信息量。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法是一種經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，需要大量的訓(xùn)練樣本的支持，并且需要經(jīng)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)值的存在才能計(jì)算，在當(dāng)前經(jīng)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)值尚不存在情況下，不適合電網(wǎng)評(píng)價(jià)。

雖然客觀方法能夠最小限度地減少人為因素的干預(yù)，但是無(wú)法獲得統(tǒng)一的權(quán)重標(biāo)準(zhǔn)，因此必須采用主觀性的賦權(quán)方法，本次采用德?tīng)柗品▉?lái)設(shè)定指標(biāo)權(quán)重。

根據(jù)一、二級(jí)評(píng)分函數(shù)可以計(jì)算出評(píng)價(jià)對(duì)象的指標(biāo)得分，然后將各單項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)得分乘以各自權(quán)重，根據(jù)層次分析法，自底向上地把逐層綜合在一起，計(jì)算得到年度配電網(wǎng)整體的綜合得分。

3 結(jié)論

同以往的電網(wǎng)評(píng)價(jià)體系相比，本文所提出的綜合評(píng)價(jià)體系優(yōu)點(diǎn)在于以下幾點(diǎn)。

a）采用層次分析法構(gòu)建了電網(wǎng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，其涵蓋了電網(wǎng)的供電質(zhì)量、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、供電能力、電網(wǎng)效益等多個(gè)方面，能夠全面而直觀地反映電網(wǎng)的整體情況。

b）給出各指標(biāo)相應(yīng)評(píng)分函數(shù)及權(quán)重設(shè)置的方法，將電網(wǎng)指標(biāo)通過(guò)得分進(jìn)行量化，從而便于決策者分析，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)存在問(wèn)題。

c）針對(duì)問(wèn)題確定近期電網(wǎng)的規(guī)劃方案，對(duì)規(guī)劃電網(wǎng)進(jìn)行評(píng)估并與現(xiàn)狀電網(wǎng)對(duì)比，從而衡量規(guī)劃的實(shí)施效果。

采用本文方法對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行評(píng)估，可以直觀地得到電網(wǎng)的綜合情況，同時(shí)，通過(guò)各項(xiàng)的得分結(jié)果能夠快速地找出電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，從而有效地指導(dǎo)后續(xù)電網(wǎng)的建設(shè)方向及改造重點(diǎn)。

[1]催艷妍．電網(wǎng)規(guī)劃綜合評(píng)價(jià)方法研究與應(yīng)用 [D]．天津：天津大學(xué)，2009．

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Study on the Construction of Comprehensive Evaluation Index System for Power Distribution Network

CHEN Yuefeng
（State Grid Shangyu Power Supply Company of Zhejiang Electric Power Corporation, Shangyu,Zhejiang 312300,China）

With the theory of urban distribution planning getting mature,the requirement on power grid evaluation gets increasingly higher.Considering all aspects of the distribution network and based on the level,diversity,integrity,suitability and coordination for the principle,this article builds a set of systematic power distribution network comprehensive evaluation index system,and the corresponding index evaluation method is given.Based on the index system of evaluation,the overall state of power grid can be fully embodied,and the weak link in the grid can be found out,thus effectivelyformulatingthe power distribution network planning.

comprehensive evaluation;indexsystem;power distribution network planning

TM732

A

1671-0320（2017）02-0014-04

2016-12-20，

2017-01-07

陳岳峰（1974），男，浙江上虞人，2013年畢業(yè)于浙江大學(xué)電氣工程專業(yè)，碩士，高級(jí)工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃管理工作；

徐 恩（1982），男，浙江寧波人，2005年畢業(yè)于浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化專業(yè)，工程師，從事配網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行相關(guān)工作；

姜 念（1983），男，湖北鄂州人，2007年畢業(yè)于湖北工業(yè)大學(xué)電氣工程專業(yè)，工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃工作。