宋新德，袁鳴峰，山憲武，楊永標(biāo)，孫羽森

（1.國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司 a.烏魯木齊供電公司；b.營(yíng)銷(xiāo)部；c.電力科學(xué)研究院，烏魯木齊 830001；2.東南大學(xué) 電氣工程學(xué)院，南京 210000；3.國(guó)電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司，南京 210000）

對(duì)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評(píng)價(jià)的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是綜合線損率，可以采用該指標(biāo)來(lái)分析電網(wǎng)生產(chǎn)、運(yùn)行、維護(hù)各階段所產(chǎn)生的電量損失，因此電網(wǎng)企業(yè)要提高線損管理水平［1-3］。目前，已有較多學(xué)者研究了線損率的不同計(jì)算方式，并設(shè)定了合理的降損指標(biāo)，同時(shí)采取了不同的降損措施［4］。文獻(xiàn)［5-6］分別通過(guò)負(fù)荷電量計(jì)算得到理論線損數(shù)據(jù)與采用M算法對(duì)反向傳播（BP）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的臺(tái)區(qū)線損率進(jìn)行了優(yōu)化。文獻(xiàn)［7］運(yùn)用隨機(jī)森林算法對(duì)臺(tái)區(qū)線損率進(jìn)行了評(píng)估，有效處理了因?yàn)楣╇妭?cè)數(shù)據(jù)缺失所引起的線損率缺失的問(wèn)題。文獻(xiàn)［8］構(gòu)建了一種能對(duì)月度線損率進(jìn)行定量計(jì)算的方法，可作為電力部門(mén)實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造與合理規(guī)劃電網(wǎng)的一個(gè)重要理論基礎(chǔ)。文獻(xiàn)［9］通過(guò)分析電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，構(gòu)建得到了以混合聚類(lèi)為基礎(chǔ)的網(wǎng)線評(píng)估方法。線損管理屬于一項(xiàng)過(guò)程化的工作，對(duì)電能輸送和管理所有環(huán)節(jié)都具有明顯影響，可以根據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)得到的不同維度與指標(biāo)線損管理模式對(duì)縣級(jí)電網(wǎng)企業(yè)線損管理進(jìn)行分析，根據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)初步計(jì)算出多指標(biāo)權(quán)重?cái)?shù)據(jù)，再利用綜合評(píng)估的方法來(lái)獲得線損率包含的線損管理水平［10］。建立由評(píng)價(jià)序列信息組成的矩陣，通過(guò)柔性優(yōu)化奇異值來(lái)處理電網(wǎng)線損管理方面存在的評(píng)價(jià)結(jié)論存在明顯差異的問(wèn)題，根據(jù)市網(wǎng)企業(yè)以及最優(yōu)標(biāo)桿市網(wǎng)企共同組成的多層次對(duì)標(biāo)系統(tǒng)可以充分體現(xiàn)企業(yè)實(shí)際達(dá)到的線損管理水平，同時(shí)制定更加高效的線損管理方案來(lái)引導(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)市網(wǎng)線損閉環(huán)管理的目標(biāo)［11-12］。本文選擇某網(wǎng)區(qū)內(nèi)的50家市級(jí)電網(wǎng)企業(yè)開(kāi)展了線損管理方面的計(jì)算，同時(shí)對(duì)市網(wǎng)企業(yè)開(kāi)展線損管理研究，以此確認(rèn)有效性。

1 線損管理體系

采用六西格瑪（design measure analyze improve control，DMAIC）模型優(yōu)化企業(yè)的線損管理，同時(shí)引導(dǎo)并督促供電企業(yè)的線損管理部門(mén)，建立反饋制度，對(duì)工作閉環(huán)以及線損管理的規(guī)劃—執(zhí)行—檢驗(yàn)—反饋各環(huán)節(jié)不斷改進(jìn)［13］。圖1給出具體的流程。

根據(jù)市級(jí)電網(wǎng)的運(yùn)行狀況以及電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)價(jià)值與線損管理模式，把評(píng)價(jià)體系總共分成規(guī)劃、運(yùn)行與技術(shù)共3個(gè)方面，涉及線損管理的所有過(guò)程。按照具體的指標(biāo)選擇原則來(lái)確定最終的指標(biāo)項(xiàng)目，得到合理的維度與指標(biāo)權(quán)重?cái)?shù)據(jù)，同時(shí)根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)范與實(shí)際分布狀態(tài)設(shè)置各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，以此建立不同維度的線損管理與評(píng)估系統(tǒng)。對(duì)指標(biāo)進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)考慮有助于降損、方便采集以及全覆蓋的過(guò)程。從市級(jí)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備運(yùn)行情況、用電方式等實(shí)際情況出發(fā)，同時(shí)根據(jù)3個(gè)指標(biāo)的選擇原則，從規(guī)劃、控制、執(zhí)行、技術(shù)不同維度考慮，對(duì)引起線損率改變的各項(xiàng)因素進(jìn)行了全面分析。結(jié)合評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)線損造成的影響特性變化合理選擇指標(biāo)，可以通過(guò)層次分析方法來(lái)構(gòu)建多維度線損管理評(píng)價(jià)指標(biāo)，確保每個(gè)維度對(duì)應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)可以對(duì)各自管理水平進(jìn)行綜合反映，各項(xiàng)指標(biāo)都可以被用于評(píng)價(jià)所在地市級(jí)的電網(wǎng)線損控制狀態(tài)，以此完成從不同維度、指標(biāo)上開(kāi)展評(píng)價(jià)的過(guò)程，有效提高線損管理水平。從表1中可以看到指標(biāo)控制系統(tǒng)的具體情況。

圖1 市網(wǎng)企業(yè)線損管理DMAIC模式

2 基于SVD優(yōu)化標(biāo)桿選取

收集市網(wǎng)線損管理指標(biāo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并運(yùn)用熵權(quán)法、層次分析法、變異系數(shù)法、懲罰性變權(quán)理論、理想逼近點(diǎn)（TOPSIS）法、余弦值法、秩和比法等不同評(píng)價(jià)方式來(lái)評(píng)價(jià)參評(píng)市網(wǎng)企業(yè)的線損管理狀態(tài)，以得到的評(píng)價(jià)結(jié)論組成列向量并建立信息評(píng)價(jià)矩陣；利用奇異熵度信息矩陣質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證，構(gòu)建得到具有很強(qiáng)重復(fù)性的指標(biāo)算法；利用奇異值來(lái)優(yōu)化各矩陣，同時(shí)提取出組成算法列向量的共性部分，再去除各個(gè)噪聲點(diǎn)；對(duì)矩陣優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，再結(jié)合最優(yōu)值確定標(biāo)桿單位。從圖2中可以看到對(duì)標(biāo)流程。

表1 線損管理指標(biāo)體系

圖2 線損對(duì)標(biāo)流程

分別采用不同的算法得到線損管理評(píng)價(jià)序值組成列向量再建立評(píng)價(jià)序列矩陣，同時(shí)在信息矩陣中加入數(shù)據(jù)與行業(yè)特征，從不同層面上體現(xiàn)線損管理水平，防止出現(xiàn)單一化的情況［14］。假定S是線損管理評(píng)價(jià)信息矩陣，則存在

奇異熵是通過(guò)改進(jìn)信息熵得到的一種新形式，該值越大，表明矩陣含有更豐富、復(fù)雜的信息。

建立n維空間向量與p維空間的映射，再分解實(shí)矩陣S得到：

式中U與V分別對(duì)應(yīng)m與n階正交陣；其中，H＝diag（H1H2…Hn），代表由矩陣S奇異值組成的矩陣。利用奇異值Hi來(lái)描述S的特征量。

把線損管理評(píng)價(jià)信息矩陣奇異熵表示如下：

其中，k代表奇異熵階數(shù)；ΔEi是奇異熵為階次i的情況下產(chǎn)生的增量。

3 多層次對(duì)標(biāo)模式

建立由企業(yè)縱向?qū)?biāo)與最優(yōu)標(biāo)桿橫向?qū)?biāo)構(gòu)成的對(duì)標(biāo)模式，對(duì)參評(píng)企業(yè)選擇的降損模式進(jìn)行分析，獲得具體降損措施，提升對(duì)標(biāo)模式的精細(xì)化、層次化水平，有助于今后更方便地開(kāi)展各項(xiàng)線損管理工作。

最優(yōu)橫向?qū)?biāo)：根據(jù)指標(biāo)得分的差異性對(duì)參評(píng)單位和標(biāo)桿單位間存在的指標(biāo)差異進(jìn)行分析，確定降損的控制方式，對(duì)各項(xiàng)弱指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)在參評(píng)企業(yè)和最優(yōu)標(biāo)桿企業(yè)之間建立線損管理對(duì)標(biāo)，進(jìn)一步優(yōu)化線損管理的方向，從而引入更加高效的降損措施，不斷提升市網(wǎng)企業(yè)的線損管理能力并達(dá)到更高的精益化水平。

企業(yè)縱向?qū)?biāo)：建立在最優(yōu)標(biāo)桿縱向?qū)?biāo)基礎(chǔ)上，并以參評(píng)企業(yè)縱向?qū)?biāo)作為補(bǔ)充的一種縱向?qū)?biāo)模式。應(yīng)與今年和前一年的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)根據(jù)各個(gè)參評(píng)單位實(shí)際情況制定線損管理的規(guī)劃并開(kāi)展年終線損分析，同時(shí)制定詳細(xì)的降損措施計(jì)劃表，充分提煉各項(xiàng)優(yōu)秀措施，不斷提升降損措施的實(shí)踐性，確保參評(píng)企業(yè)高效吸收各項(xiàng)優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)。

通過(guò)如下對(duì)標(biāo)步驟完成：①對(duì)綜合評(píng)價(jià)與指標(biāo)得分各項(xiàng)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，同時(shí)選定標(biāo)桿企業(yè)；②開(kāi)展綜合評(píng)價(jià)對(duì)標(biāo)，對(duì)比各項(xiàng)指標(biāo)的差異性；③結(jié)合之前每年的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，分別對(duì)標(biāo)桿企業(yè)以及參評(píng)企業(yè)開(kāi)展縱向?qū)?biāo)，根據(jù)線損管理資料，制定合理的降損方案；④驗(yàn)證各項(xiàng)降損措施產(chǎn)生的效果，合理調(diào)整措施，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)狀態(tài)。

4 仿真分析

本文采用多維度評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)選定網(wǎng)區(qū)內(nèi)的50個(gè)地市級(jí)電網(wǎng)實(shí)施線損管理對(duì)標(biāo)評(píng)價(jià)。采集了2015—2017年期間此網(wǎng)區(qū)內(nèi)的50個(gè)市局指標(biāo)與線損率數(shù)據(jù)，同時(shí)以取得最優(yōu)評(píng)價(jià)結(jié)果的企業(yè)作為市網(wǎng)線損管理的標(biāo)桿企業(yè)。

4.1 最優(yōu)標(biāo)桿選取

表2給出了標(biāo)桿選取流程。當(dāng)矩陣階次變大后，奇異熵E將會(huì)發(fā)生單調(diào)遞增的現(xiàn)象，這說(shuō)明在信息矩陣S中的8種綜合評(píng)價(jià)算法具有明顯的獨(dú)立性；當(dāng)矩陣階數(shù)達(dá)到8時(shí)，將處于一個(gè)相對(duì)飽和的狀態(tài)，可以通過(guò)信息矩陣S來(lái)體現(xiàn)市網(wǎng)企業(yè)的線損管理能力［15］。

表2 標(biāo)桿選取流程

4.2 橫向?qū)?biāo)分析

由APS供電局與DPS一起完成降損對(duì)標(biāo)分析。由表3可知：DPS具有明顯的不平衡維度測(cè)試結(jié)果。對(duì)比標(biāo)桿APS的情況可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)規(guī)劃維度較高且具有相似技術(shù)維度的條件下，維度分值差異為15.3分，并且運(yùn)行維度的差值為19.51分。因此，需要對(duì)存在較大分差的管理維度和運(yùn)行維度實(shí)施對(duì)標(biāo)分析。

表3 維度對(duì)標(biāo)

對(duì)圖3進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)：DPS的Q3與Q4兩項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)出明顯的差異性。通過(guò)測(cè)試得到綜合電壓合格率為91%，比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)低很多。根據(jù)DPS10kV供電半徑合格率在76.2%以下可知：DPS在配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與布局形式方面面臨著超供電半徑線路數(shù)量多等問(wèn)題。對(duì)于電壓達(dá)到35 kV以上的主變，功率因數(shù)合格率為86.3%，比行業(yè)平均水平更低，表明DPS變壓器存在明顯的無(wú)功補(bǔ)償不足缺陷，無(wú)功流動(dòng)會(huì)使電網(wǎng)中形成有功損耗，不同的電壓值將會(huì)直接影響到可變與不變線損。

圖3 APS和DPS對(duì)標(biāo)分析

4.3 縱向?qū)?biāo)分析

根據(jù)APS供電局提供的縱向?qū)?biāo)來(lái)獲得更優(yōu)的臺(tái)區(qū)線損管理方案，之后由DPS供電局分析線損異常率以及處置率指標(biāo)。

從表4中可以看到：進(jìn)入2017年后APS運(yùn)行維度得到提高。之前布局的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有許多不合理的地方，使區(qū)域負(fù)荷表現(xiàn)出明顯的不平衡現(xiàn)象。APS供電局除了新增設(shè)置點(diǎn)以外，還對(duì)全網(wǎng)開(kāi)展統(tǒng)一規(guī)劃，同時(shí)測(cè)試了電壓與電流的狀態(tài)，對(duì)線路開(kāi)展不定期巡查，確保電網(wǎng)既可以實(shí)現(xiàn)靈活運(yùn)行、也可以降低成本的目標(biāo)。根據(jù)就近原則降低無(wú)功遠(yuǎn)距離的傳輸線路，新增裝置有效降低電壓損耗，提升線路輸電性能。

表4 APS縱向?qū)?biāo)

5 結(jié)論

1）建立由企業(yè)縱向?qū)?biāo)與最優(yōu)標(biāo)桿橫向?qū)?biāo)構(gòu)成的對(duì)標(biāo)模式，對(duì)參評(píng)企業(yè)選擇的降損模式進(jìn)行分析，獲得具體降損措施，提升對(duì)標(biāo)模式的精細(xì)化、層次化水平，有助于今后更方便地開(kāi)展各項(xiàng)線損管理工作。

2）當(dāng)矩陣階次變大后，奇異熵E將會(huì)發(fā)生單調(diào)遞增的現(xiàn)象，在信息矩陣S中的8種綜合評(píng)價(jià)算法具有明顯的獨(dú)立性；當(dāng)矩陣階數(shù)到達(dá)8時(shí)，將處于一個(gè)相對(duì)飽和的狀態(tài)。

3）DPS變壓器存在明顯的無(wú)功補(bǔ)償不足的缺陷，無(wú)功流動(dòng)會(huì)使電網(wǎng)中形成有功損耗，不同的電壓值將會(huì)直接影響到可變與不變線損。根據(jù)就近原則降低無(wú)功遠(yuǎn)距離的傳輸線路，新增裝置有效降低電壓損耗，提升線路輸電性能。