CN104408549A - 一种城市配电网运行状态评估方法 - Google Patents

一种城市配电网运行状态评估方法 Download PDF

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CN104408549A CN201410601823.XA CN201410601823A CN104408549A CN 104408549 A CN104408549 A CN 104408549A CN 201410601823 A CN201410601823 A CN 201410601823A CN 104408549 A CN104408549 A CN 104408549A
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李欣然
冷华
童莹
陈宏�
陈鸿琳
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Abstract

本发明公开了一种城市配电网运行状态评估方法，首先从***工程的角度出发，结合实际调研和专家经验，本着客观、准确、相互独立、操作性强的原则选择可以全面反映配电网运行状态的单项指标；然后，采用层次分析法，明确单项指标的所属上级指标，依此类推建立整个完整的指标体系；其次，采用模糊隶属度函数结合相关行业标准和专家经验来确定单项指标的评分公式，并利用两两比较矩阵法来确定各个指标的权重因子；最后，通过从配电网的其他***自动采集来的运行数据，计算各个指标的得分，最终给出整个配电网的运行状态评估分数。

Description

一种城市配电网运行状态评估方法
技术领域
本发明属于配电网运行分析领域，涉及一种城市配电网运行状态评估方法。
背景技术
作为电力***中直接面向终端用户的环节，配电***直接关系着用户的用电可靠性和供电质量，由于长期以来国家更加注重输电网的建设而忽略了配电网的建设问题，导致配电网中存在多个薄弱环节，大部分的停电事件都是由于配电网运行状态不佳所导致。同时，配电网运行状态的经济合理性也关系到电力部门的经济效益，要有效地消除配电网中的薄弱环节，首先要对配电网运行状态有一个清晰的了解，才能找到根本的问题所在，对症下药，这对于电力部门提高客户满意度和改善企业经济效益都起着至关重要的作用。
目前，对配电网的评估工作主要集中在配电网装备水平、网架结构、管理水平等一些体现配网设备资产管理水平的指标上，这些指标均可为配电网规划提供有效依据，但在一定的时期内这些指标不会有太大改变，不能很好地反应配电网实际的运行状态，因此对配电网的运行状态评估不具有良好的指导意义。
由于配电网相对输电网有着更复杂的结构，更多的运行监测点，要对配电网的整理运行状态有一个综合的评估，需要大量的实时或准实时运行数据，如何获取当前配电网的运行数据是配电网运行状态评估的一个难题。目前，大多数关于配电网的评估工作，其基础数据的录入方式为人工手动录入，由县级配电网运行管理部门将管辖区域的基础数据录入，然后通过服务器将数据一层一层向上提交到市级然后到省级，其中县级配电网基础数据是各级评估的数据支撑，其基础数据的准确可靠是各级评估结果的根本保障，一旦基础数据的录入出现错误或者认为造假，就会对最后的评估环节带来很大的不确定性，导致评估结果不具有可靠性。急需提出一种方法，改变人工手动录入数据的现状，直接获取配电网实测的数据，来提高评估工作的实用性和可靠性，同时还可以减少人工工作量，提高评估效率。
发明内容
本发明针对现有技术中配电网运行状态只能依靠手工录入基础数据，由人工对基础数据进行评判，工作量大，评估结果不准确的问题，提供了一种城市配电网运行状态评估方法。
一种城市配电网运行状态评估方法，包括以下几个步骤：
步骤1：选定待评估的配电网；
步骤2：从电网***获取配电网的基础数据；
步骤3：利用基础数据计算配电网的各性能指标；
步骤4：按照性能指标评分公式计算各性能指标的得分；
步骤5：将各性能指标的得分与对应的权重因子相乘后进行求和，获得配电网的评估得分，并依据评估得分确定配电网运行状态；
将评估得分分为4个等级，分别为“优”、“良”、“中”、“差”，其中得分≥90的为“优”，90>得分≥70的为“良”，70>得分≥60的为“中”，得分<60的为“差”；
其中，步骤2中所述电网***包括生产管理***(PMS2.0)、地理信息***(GIS)、配电管理***(DMS)、能量管理***(EMS)、调度管理***(OMS)及用电采集***；
步骤2中所述基础数据包括110KV主变额定容量、110KV电压等级的全网最大负荷、35KV高压配变额定容量、35KV电压等级的全网最大负荷、110KV主变年最大负荷、110KV主变负载功率因数、线路最大工作电流、线路长期允许载流量、10KV中压配变年最大负荷、10KV中压配变额定容量、10KV中压配变负载功率因数、满足“N-1”原则的主变台数、总主变台数、满足“N-1”原则的线路条数、线路条数、每次停电的起止时间及停电用户数、限电造成的停电的起止时间及停电用户数、D类电压监测点采集的电压值、D类电压监测点电压限制(上限和下限)、线路年最大负载率、配变年最大负载率、10KV线路出线开关电量、低压用户电表电量、专变售电量、架空线路故障停电信息、电缆线路故障停电信息、配变故障停电信息及开关设备故障停电信息；
步骤3中所述性能指标包括变电容载比、主变重载率、线路重载率、配变重载率、主变“N-1”通过率、线路“N-1”通过率、用户平均停电时间、用户平均停电次数、供电可靠率RS-3、D类电压合格率、线路轻载比例、配变轻载比例、中低压线路统计线损率、架空线路故障停电率、电缆线路故障停电率、配变故障停电率及开关设备故障停电率；
其中，线路轻载比例＝轻载线路条数之和/线路总条数，轻载线路指配电线路年最大负载率小于或等于30％的线路；
配变轻载比例＝轻载配变台数之和/配变总台数，轻载配变指配电变压器年最大负载率小于或等于20％的配变；
中低压线路统计线损率＝(10KV线路出线开关电量-低压用户电表电量-专变售电量)/10KV线路出线开关电量×100％；
架空线路故障停电率为全年内每100km架空线路故障停电次数；
电缆线路故障停电率为全年内每100km电缆线路故障停电次数；
配变故障停电率为全年内每100台配变变压器故障停电次数；
开关设备故障停电率为全年内每100台开关设备故障停电次数；
所述步骤4中的性能指标评分公式根据模糊隶属度函数确定，分为效益型(单调递增型分段函数)和成本型(单调递减型分段函数)两类，其中变电容载比、主变“N-1”通过率、线路“N-1”通过率、供电可靠率RS-3、D类电压合格率5个单项指标的评分公式为效益型分段函数，主变重载率、线路重载率、配变重载率、用户平均停电时间、用户平均停电次数、线路轻载比例、配变轻载比例、中低压线路统计线损率、架空线路故障停电率、电缆线路故障停电率、配变故障停电率及开关设备故障停电率12个单项指标的评分公式为成本型分段函数，评分均采用百分制；
评分公式中的系数依据技术导则和行业规定来确定，或者采用大量历史数据进行实验获得经验值；
所述权重因子是按照各性能指标所在的指标等级进行设定；
第一级指标：配电网运行状态；
第二级指标：供电能力、供电质量、设备运行状况；
第三级指标：
属于供电能力的负载能力及转供能力；
属于供电质量的供电可靠性、电压质量；
属于设备运行状况的运行经济性、故障停电率；
第四级指标：
属于负载能力的变电容载比、主变重载率、线路重载率、配变重载率；
属于转供能力的主变“N-1”通过率、线路“N-1”通过率；
属于供电可靠性的用户平均停电时间、用户平均停电次数、供电可靠率RS-3；
属于电压质量的D类电压合格率；
属于运行经济性的线路轻载比例、配变轻载比例、中低压线路统计线损率；
属于故障停电率的架空线路故障停电率、电缆线路故障停电率、配变故障停电率、开关设备故障停电率。
采用层次分析法AHP中的两两比较矩阵的方法确定各个指标权重因子，其中，按照指标所属等级，根据1-9等级互反性标度理论构造两两判断矩阵B＝(bij)n×n，bij>0，bji＝1/bij，bii表示自身的重要性比较，n表示两两判断矩阵为n阶。
①根据1-9等级互反性标度理论，构造两两判断矩阵；
假定A层中因素Ak与下一层次中指标B1，B2，…，Bn有联系，则我们构造的判断矩阵，B＝(bij)n×n，bij>0，bji＝1/bij，bii表示自身的重要性比较，故bii＝1即判断矩阵对角线全部为1。
表1 1-9互反性标度理论量化标准表
等级 1 3 5 7 9
语言描述的程度 同等 稍微 明显 强烈 极端
表1中，其他等级，即2、4、6、8表示上述相邻描述程度的中间值。
②计算权重向量
计算判断矩阵的最大特征值和特征向量。
③一致性检验
采用随机一致性指标CR衡量判断矩阵的一致性程度。计算方法如下：首先计算判断矩阵的最大特征根λmax，一致性指标比率CI＝(λmax-n)/(n-1)，根据判断矩阵阶数n，从表2中查询相应的平均随机一致性指标RI，最后CR＝CI/RI。
n 1 2 3 4 5 6 7 8 9
RI 0.00 0.00 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45
当CR小于0.1时，认为判断矩阵满足一致性要求。1、2阶判断矩阵无需判断一致性。当判断矩阵一致性校验合格之后，求解判断矩阵的权重；否者需要重新确定判断矩阵的部分元素，重新计算权重因子直到满意为止。
④求各层指标的权重因子
由前面3个步骤得出满足一致性检验的n阶判断矩阵，首先确定该矩阵每一行元素的乘积然后计算Mi的n次方根Vi，对向量Vi归一化得到的向量W＝(W1,W2,...,Wn)T即为所求某层各元素的权重因子向量；用①—④的方法求出每层指标的权重因子。
所述各级指标的权重取值如下：
第一级指标：配电网运行状态；
第二级指标：供电能力0.3、供电质量0.3、设备运行状况0.4；
第三级指标：
属于供电能力的负载能力0.2及转供能力0.1；
属于供电质量的供电可靠性0.2、电压质量0.1；
属于设备运行状况的运行经济性0.16、故障停电率0.24；
第四级指标：
属于负载能力的变电容载比0.045、主变重载率0.045、线路重载率0.055、配变重载率0.055；
属于转供能力的主变“N-1”通过率0.05、线路“N-1”通过率0.05；
属于供电可靠性的用户平均停电时间0.05、用户平均停电次数0.05、供电可靠率RS-30.1；
属于电压质量的D类电压合格率0.1；
属于运行经济性的线路轻载比例0.05、配变轻载比例0.05、中低压线路统计线损率0.06；
属于故障停电率的架空线路故障停电率0.06、电缆线路故障停电率0.06、配变故障停电率0.06、开关设备故障停电率0.06。
所述第四级中各项指标的评分公式如下：
1.变电容载比： y = 100 ; x > 2 99 x - 99 ; 1 < x &le; 2 0 ; x &le; 1 ; 2.主变重载率： y = - x + 100 ; x < 25 - 1.5 x + 112 ; 25 &le; x < 35 - 2.9 x + 160 ; 35 &le; x < 55 0 ; x &GreaterEqual; 55 ;
3.线路重载率： y = - 2.5 x + 100 ; x < 3 - 1.85 x + 97.5 ; 3 &le; x < 20 - 2 x + 100 ; 20 &le; x < 50 0 ; x &GreaterEqual; 50 ;
4.配变重载率： y = - x + 100 ; x < 20 - 1.5 x + 109 ; 20 &le; x < 30 - 2.5 x + 138 ; 30 &le; x < 50 0 ; x &GreaterEqual; 50 ;
5.主变“N-1”通过率： y = 0.5 x + 50 ; 80 < x &le; 100 x + 10 ; 60 < x &le; 80 1.5 x - 20 ; 30 < x &le; 60 0 ; x &le; 30 ;
6.线路“N-1”通过率： y = 0.4 x + 58 ; 80 < x &le; 100 0.8 x + 26 ; 60 < x &le; 80 1.85 x - 37 ; 20 < x &le; 60 0 ; x &le; 20 ;
7.用户平均停电时间： y = - 5 x + 100 ; x < 2 - 10 x + 110 ; 2 &le; x < 4 - 15 x + 130 ; 4 &le; x < 6 0 ; x &GreaterEqual; 6 ;
8.用户平均停电次数 y = - 14 x + 100 ; x < 0.7 - 33.67 x + 113 ; 0.7 &le; x < 1.3 - 40.7 x + 122.1 ; 1.3 &le; x < 3 0 ; x &GreaterEqual; 3 ;
9.供电可靠率RS-3： y = 212.23 x - 21122.8 ; 99.96 < x &le; 99.999 317.1 x - 31605.61 99.86 < x &le; 99.96 527.76 x - 52610.41 99.7 < x &le; 99.86 0 x &le; 99.7 ;
10.D类电压合格率： y = 13.1 x - 1217.3 ; 99.8 < x 25.1 x - 2415 99 < x &le; 99.8 34.96 x - 3390 97 < x &le; 99 0 x &le; 97 ;
11.线路轻载比例： y = - x + 100 ; x < 10 - 2 x + 110 ; 10 &le; x < 25 - 3 x + 135 ; 25 &le; x < 45 0 ; x &GreaterEqual; 45 ;
12.配变轻载比例： y = - x + 100 ; x < 20 - 4 x + 160 ; 20 &le; x < 40 0 ; x &GreaterEqual; 40 ;
13.中低压线路统计线损率： y = - 3.33 x + 100 ; x < 3 - 6.66 x + 110 ; 3 &le; x < 6 - 10 x + 130 ; 6 &le; x < 13 0 ; x &GreaterEqual; 13 ;
14.架空线路故障停电率： y = - 2.5 x + 100 ; x < 4 - 5 x + 110 ; 4 &le; x < 10 - 7.5 x + 135 ; 10 &le; x < 18 0 ; x &GreaterEqual; 18 ;
15.电缆线路故障停电率： y = - 3.33 x + 100 ; x < 3 - 10 x + 120 ; 3 &le; x < 5 - 11.66 x + 128.3 ; 5 &le; x < 11 0 ; x &GreaterEqual; 11 ;
16.配变故障停电率： y = - 9.09 x + 100 ; x < 11 - 50 x + 145 ; 1.1 &le; x < 1.7 - 100 x + 230 ; 1.7 &le; x < 2.3 0 ; x &GreaterEqual; 2.3 ;
17.开关设备故障停电率： y = - 25 x + 100 ; x < 0.4 - 50 x + 110 ; 0.4 &le; x < 1 - 60 x + 120 ; 1 &le; x < 2 0 ; x &GreaterEqual; 2 ;
表中：评分公式中的x为各指标值，y为该指标得分，评分使用统一的百分制，指标得分保留到小数点后两位。
评分公式根据模糊隶属度函数确定，分为效益型(单调递增型分段函数)和成本型(单调递减型分段函数)两类，di为被考虑的因素，即单项指标值分界点，si为di对某次决策评语的隶属度，即单项指标值分界点对应的评估得分，其中横坐标为单项指标值，纵坐标为单项指标评估得分，取百分制。评分公式中的系数依据相关专业的技术导则和行业的相关规定来确定，对于某些导则和相关规定未涉及的指标，是综合大量历史数据，让单项指标得分满足一定的正态分布，经过多次试验后总结得出的系数。
有益效果
本发明提供了一种城市配电网运行状态评估方法，首先从***工程的角度出发，结合实际调研和专家经验，本着客观、准确、相互独立、操作性强的原则选择可以全面反映配电网运行状态的单项指标；然后，采用层次分析法，明确单项指标的所属上级指标，依此类推建立整个完整的指标体系；其次，采用模糊隶属度函数结合相关行业标准和专家经验来确定单项指标的评分公式，并利用两两比较矩阵法来确定各个指标的权重因子；最后，通过从配电网的其他***自动采集来的运行数据，计算各个指标的得分，最终给出整个配电网的运行状态评估分数。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)本发明综合考虑了配电网的多项指标，建立了包括负载能力、转供能力、供电可靠性、电压质量、运行经济性、故障停电率的综合指标体系，对于配电网运行人员全面分析配电网运行状态提供了充分的依据。
(2)本发明提出的配电网运行状态评估体系指标以电网的实时(准实时)运行数据为基础数据，改变人工手动输入基础数据的现状，从其他配电网***直接获取准确真是的基础数据，解决了评估中数据不准确不真实的问题，提高了评估的真实性，同时采用数据直接导入的方式，提高了评估效率。
附图说明
图1为本发明提供的评估方法流程图；
图2为本发明提供的隶属度函数模型图，图(a)为成本型，图(b)为效益型；
图3为本发明提供的城市配电网运行状态评估指标体系结构图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种城市配电网运行状态评估方法，包括以下几个步骤：
步骤1：选定待评估的配电网；
步骤2：从电网***获取配电网的基础数据；
步骤3：利用基础数据计算配电网的各性能指标；
步骤4：按照性能指标评分公式计算各性能指标的得分；
步骤5：将各性能指标的得分与对应的权重因子相乘后进行求和，获得配电网的评估得分，并依据评估得分确定配电网运行状态；
将评估得分分为4个等级，分别为“优”、“良”、“中”、“差”，其中得分≥90的为“优”，90>得分≥70的为“良”，70>得分≥60的为“中”，得分<60的为“差”；
其中，步骤2中所述电网***包括生产管理***(PMS2.0)、地理信息***(GIS)、配电管理***(DMS)、能量管理***(EMS)、调度管理***(OMS)及用电采集***；
步骤2中所述基础数据包括110KV主变额定容量、110KV电压等级的全网最大负荷、35KV高压配变额定容量、35KV电压等级的全网最大负荷、110KV主变年最大负荷、110KV主变负载功率因数、线路最大工作电流、线路长期允许载流量、10KV中压配变年最大负荷、10KV中压配变额定容量、10KV中压配变负载功率因数、满足“N-1”原则的主变台数、总主变台数、满足“N-1”原则的线路条数、线路条数、每次停电的起止时间及停电用户数、限电造成的停电的起止时间及停电用户数、D类电压监测点采集的电压值、D类电压监测点电压限制(上限和下限)、线路年最大负载率、配变年最大负载率、10KV线路出线开关电量、低压用户电表电量、专变售电量、架空线路故障停电信息、电缆线路故障停电信息、配变故障停电信息及开关设备故障停电信息；
步骤3中所述性能指标包括变电容载比、主变重载率、线路重载率、配变重载率、主变“N-1”通过率、线路“N-1”通过率、用户平均停电时间、用户平均停电次数、供电可靠率RS-3、D类电压合格率、线路轻载比例、配变轻载比例、中低压线路统计线损率、架空线路故障停电率、电缆线路故障停电率、配变故障停电率及开关设备故障停电率；
其中，线路轻载比例＝轻载线路条数之和/线路总条数，轻载线路指配电线路年最大负载率小于或等于30％的线路；
配变轻载比例＝轻载配变台数之和/配变总台数，轻载配变指配电变压器年最大负载率小于或等于20％的配变；
中低压线路统计线损率＝(10KV线路出线开关电量-低压用户电表电量-专变售电量)/10KV线路出线开关电量×100％；
架空线路故障停电率为全年内每100km架空线路故障停电次数；
电缆线路故障停电率为全年内每100km电缆线路故障停电次数；
配变故障停电率为全年内每100台配变变压器故障停电次数；
开关设备故障停电率为全年内每100台开关设备故障停电次数；
所述步骤4中的性能指标评分公式根据模糊隶属度函数确定，分为效益型(单调递增型分段函数)和成本型(单调递减型分段函数)两类，其中变电容载比、主变“N-1”通过率、线路“N-1”通过率、供电可靠率RS-3、D类电压合格率5个单项指标的评分公式为效益型分段函数，主变重载率、线路重载率、配变重载率、用户平均停电时间、用户平均停电次数、线路轻载比例、配变轻载比例、中低压线路统计线损率、架空线路故障停电率、电缆线路故障停电率、配变故障停电率及开关设备故障停电率12个单项指标的评分公式为成本型分段函数，评分均采用百分制；
评分公式中的系数依据技术导则和行业规定来确定，或者采用大量历史数据进行实验获得经验值；
所述权重因子是按照各性能指标所在的指标等级进行设定；
如图3所示，为城市配电网运行状态评估指标体系结构图；
第一级指标：配电网运行状态；
第二级指标：供电能力、供电质量、设备运行状况；
第三级指标：
属于供电能力的负载能力及转供能力；
属于供电质量的供电可靠性、电压质量；
属于设备运行状况的运行经济性、故障停电率；
第四级指标：
属于负载能力的变电容载比、主变重载率、线路重载率、配变重载率；
属于转供能力的主变“N-1”通过率、线路“N-1”通过率；
属于供电可靠性的用户平均停电时间、用户平均停电次数、供电可靠率RS-3；
属于电压质量的D类电压合格率；
属于运行经济性的线路轻载比例、配变轻载比例、中低压线路统计线损率；
属于故障停电率的架空线路故障停电率、电缆线路故障停电率、配变故障停电率、开关设备故障停电率。
采用层次分析法AHP中的两两比较矩阵的方法确定各个指标权重因子，其中，按照指标所属等级，根据1-9等级互反性标度理论构造两两判断矩阵B＝(bij)n×n，bij>0，bji＝1/bij，bii表示自身的重要性比较，n表示两两判断矩阵为n阶。
①根据1-9等级互反性标度理论，构造两两判断矩阵；
假定A层中因素Ak与下一层次中指标B1，B2，…，Bn有联系，则我们构造的判断矩阵，B＝(bij)n×n，bij>0，bji＝1/bij，bii表示自身的重要性比较，故bii＝1即判断矩阵对角线全部为1。
表1 1-9互反性标度理论量化标准表
等级 1 3 5 7 9
语言描述的程度 同等 稍微 明显 强烈 极端
表1中，其他等级，即2、4、6、8表示上述相邻描述程度的中间值。
②计算权重向量
计算判断矩阵的最大特征值和特征向量。
③一致性检验
采用随机一致性指标CR衡量判断矩阵的一致性程度。计算方法如下：首先计算判断矩阵的最大特征根λmax，一致性指标比率CI＝(λmax-n)/(n-1)，根据判断矩阵阶数n，从表2中查询相应的平均随机一致性指标RI，最后CR＝CI/RI。
表2
n 1 2 3 4 5 6 7 8 9
RI 0.00 0.00 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45
当CR小于0.1时，认为判断矩阵满足一致性要求。1、2阶判断矩阵无需判断一致性。当判断矩阵一致性校验合格之后，求解判断矩阵的权重；否者需要重新确定判断矩阵的部分元素，重新计算权重因子直到满意为止。
④求各层指标的权重因子
由前面3个步骤得出满足一致性检验的n阶判断矩阵，首先确定该矩阵每一行元素的乘积然后计算Mi的n次方根Vi，对向量Vi归一化得到的向量W＝(W1,W2,...,Wn)T即为所求某层各元素的权重因子向量；用①—④的方法求出每层指标的权重因子。
所述各级指标的权重取值如下：
第一级指标：配电网运行状态；
第二级指标：供电能力0.3、供电质量0.3、设备运行状况0.4；
第三级指标：
属于供电能力的负载能力0.2及转供能力0.1；
属于供电质量的供电可靠性0.2、电压质量0.1；
属于设备运行状况的运行经济性0.16、故障停电率0.24；
第四级指标：
属于负载能力的变电容载比0.045、主变重载率0.045、线路重载率0.055、配变重载率0.055；
属于转供能力的主变“N-1”通过率0.05、线路“N-1”通过率0.05；
属于供电可靠性的用户平均停电时间0.05、用户平均停电次数0.05、供电可靠率RS-30.1；
属于电压质量的D类电压合格率0.1；
属于运行经济性的线路轻载比例0.05、配变轻载比例0.05、中低压线路统计线损率0.06；
属于故障停电率的架空线路故障停电率0.06、电缆线路故障停电率0.06、配变故障停电率0.06、开关设备故障停电率0.06。
所述第四级中各项指标的评分公式如下：
1.变电容载比： y = 100 ; x > 2 99 x - 99 ; 1 < x &le; 2 0 ; x &le; 1 ; 2.主变重载率： y = - x + 100 ; x < 25 - 1.5 x + 112 ; 25 &le; x < 35 - 2.9 x + 160 ; 35 &le; x < 55 0 ; x &GreaterEqual; 55 ;
3.线路重载率： y = - 2.5 x + 100 ; x < 3 - 1.85 x + 97.5 ; 3 &le; x < 20 - 2 x + 100 ; 20 &le; x < 50 0 ; x &GreaterEqual; 50 ;
4.配变重载率： y = - x + 100 ; x < 20 - 1.5 x + 109 ; 20 &le; x < 30 - 2.5 x + 138 ; 30 &le; x < 50 0 ; x &GreaterEqual; 50 ;
5.主变“N-1”通过率： y = 0.5 x + 50 ; 80 < x &le; 100 x + 10 ; 60 < x &le; 80 1.5 x - 20 ; 30 < x &le; 60 0 ; x &le; 30 ;
6.线路“N-1”通过率： y = 0.4 x + 58 ; 80 < x &le; 100 0.8 x + 26 ; 60 < x &le; 80 1.85 x - 37 ; 20 < x &le; 60 0 ; x &le; 20 ;
7.用户平均停电时间： y = - 5 x + 100 ; x < 2 - 10 x + 110 ; 2 &le; x < 4 - 15 x + 130 ; 4 &le; x < 6 0 ; x &GreaterEqual; 6 ;
8.用户平均停电次数： y = - 14 x + 100 ; x < 0.7 - 33.67 x + 113 ; 0.7 &le; x < 1.3 - 40.7 x + 122.1 ; 1.3 &le; x < 3 0 ; x &GreaterEqual; 3 ;
9.供电可靠率RS-3： y = 212.23 x - 21122.8 ; 99.96 < x &le; 99.999 317.1 x - 31605.61 99.86 < x &le; 99.96 527.76 x - 52610.41 99.7 < x &le; 99.86 0 x &le; 99.7 ; 10.D类电压合格率： y = 13.1 x - 1217.3 ; 99.8 < x 25.1 x - 2415 99 < x &le; 99.8 34.96 x - 3390 97 < x &le; 99 0 x &le; 97 ;
11.线路轻载比例： y = - x + 100 ; x < 10 - 2 x + 110 ; 10 &le; x < 25 - 3 x + 135 ; 25 &le; x < 45 0 ; x &GreaterEqual; 45 ;
12.配变轻载比例： y = - x + 100 ; x < 20 - 4 x + 160 ; 20 &le; x < 40 0 ; x &GreaterEqual; 40 ;
13.中低压线路统计线损率： y = - 3.33 x + 100 ; x < 3 - 6.66 x + 110 ; 3 &le; x < 6 - 10 x + 130 ; 6 &le; x < 13 0 ; x &GreaterEqual; 13 ;
14.架空线路故障停电率： y = - 2.5 x + 100 ; x < 4 - 5 x + 110 ; 4 &le; x < 10 - 7.5 x + 135 ; 10 &le; x < 18 0 ; x &GreaterEqual; 18 ;
15.电缆线路故障停电率： y = - 3.33 x + 100 ; x < 3 - 10 x + 120 ; 3 &le; x < 5 - 11.66 x + 128.3 ; 5 &le; x < 11 0 ; x &GreaterEqual; 11 ;
16.配变故障停电率： y = - 9.09 x + 100 ; x < 11 - 50 x + 145 ; 1.1 &le; x < 1.7 - 100 x + 230 ; 1.7 &le; x < 2.3 0 ; x &GreaterEqual; 2.3 ;
17.开关设备故障停电率： y = - 25 x + 100 ; x < 0.4 - 50 x + 110 ; 0.4 &le; x < 1 - 60 x + 120 ; 1 &le; x < 2 0 ; x &GreaterEqual; 2 ;
表中：评分公式中的x为各指标值，y为该指标得分，评分使用统一的百分制，指标得分保留到小数点后两位。
评分公式根据模糊隶属度函数确定，如图2所示，分为图(b)所示的效益型(单调递增型分段函数)和图(a)所示的成本型(单调递减型分段函数)两类，di为被考虑的因素，即单项指标值分界点，si为di对某次决策评语的隶属度，即单项指标值分界点对应的评估得分，其中横坐标为单项指标值，纵坐标为单项指标评估得分，取百分制。评分公式中的系数依据相关专业的技术导则和行业的相关规定来确定，对于某些导则和相关规定未涉及的指标，是综合大量历史数据，让单项指标得分满足一定的正态分布，经过多次试验后总结得出的系数。
应用本发明所述方法，应用在某城市配电网中，该城市为湖南省某地级市，占地面积约1.12万平方公里。根据评估导则的要求，得到评估结果如表3所示：
表3 评估结果表
从表2中可以看出，该城市综合得分为85.40，评分等级为“良”；其中供电能力得分25.09，得分率83.63％；供电可靠性和电压质量得分24.15，得分率80.5％；设备运行状况得分36.16，得分率90.4％；可以看出线路运行的经济性为“优”，设备故障停电的频率较低，说明配电网中设备安全性和经济性都比较好；但是，线路“N-1”通过率得分为53.65，为所有指标中得分最低的指标，可以看出线路之间的转供能力不强，一旦某条线路出现故障，就可能不能对用户可靠供电，从而导致供电可靠性指标都处于70分到80分之间这样一个较低的水平。综上所述，提高该城市配电网线路的“N-1”通过率是该城市配电网近期改造或规划的重点。
本发明重点考虑评估工作中数据的获取方式问题，解决以往手工输入数据所带来的数据不准确、效率低下等问题，增加了评估的真实性；并且着重从电网运行数据出发，提出了一套基于电网实际运行数据的城市配电网运行状态评估指标体系，本发明中评估指标体系具有科学、客观、完整的特点，能快速直观地反应配电网供电能力、供电可靠性、电压质量及设备运行状态，量化的评估结果能提供给配电网运行人员一定的参考价值，减低了配电网运行状态评估工作的难度、提高了评估工作的效率；通过评估结果可以快速发掘配电网中的问题所在，为配电网近期规划工作提供了参考依据，对配电网供电能力、供电可靠性和设备利用率的提高起到了关键作用。

Claims (4)

1.一种城市配电网运行状态评估方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
步骤1：选定待评估的配电网；
步骤2：从电网***获取配电网的基础数据；
步骤3：利用基础数据计算配电网的各性能指标；
步骤4：按照性能指标评分公式计算各性能指标的得分；
步骤5：将各性能指标的得分与对应的权重因子相乘后进行求和，获得配电网的评估得分，并依据评估得分确定配电网运行状态；
将评估得分分为4个等级，分别为“优”、“良”、“中”、“差”，其中得分≥90的为“优”，90>得分≥70的为“良”，70>得分≥60的为“中”，得分<60的为“差”；
其中，步骤2中所述电网***包括生产管理***、地理信息***、配电管理***(DMS)、能量管理***、调度管理***及用电采集***；
步骤2中所述基础数据包括110KV主变额定容量、110KV电压等级的全网最大负荷、35KV高压配变额定容量、35KV电压等级的全网最大负荷、110KV主变年最大负荷、110KV主变负载功率因数、线路最大工作电流、线路长期允许载流量、10KV中压配变年最大负荷、10KV中压配变额定容量、10KV中压配变负载功率因数、满足“N-1”原则的主变台数、总主变台数、满足“N-1”原则的线路条数、线路条数、每次停电的起止时间及停电用户数、限电造成的停电的起止时间及停电用户数、D类电压监测点采集的电压值、D类电压监测点电压上限和下限、线路年最大负载率、配变年最大负载率、10KV线路出线开关电量、低压用户电表电量、专变售电量、架空线路故障停电信息、电缆线路故障停电信息、配变故障停电信息及开关设备故障停电信息；
步骤3中所述性能指标包括变电容载比、主变重载率、线路重载率、配变重载率、主变“N-1”通过率、线路“N-1”通过率、用户平均停电时间、用户平均停电次数、供电可靠率RS-3、D类电压合格率、线路轻载比例、配变轻载比例、中低压线路统计线损率、架空线路故障停电率、电缆线路故障停电率、配变故障停电率及开关设备故障停电率；
其中，线路轻载比例＝轻载线路条数之和/线路总条数，轻载线路指配电线路年最大负载率小于或等于30％的线路；
配变轻载比例＝轻载配变台数之和/配变总台数，轻载配变指配电变压器年最大负载率小于或等于20％的配变；
中低压线路统计线损率＝(10KV线路出线开关电量-低压用户电表电量-专变售电量)/10KV线路出线开关电量×100％；
架空线路故障停电率为全年内每100km架空线路故障停电次数；
电缆线路故障停电率为全年内每100km电缆线路故障停电次数；
配变故障停电率为全年内每100台配变变压器故障停电次数；
开关设备故障停电率为全年内每100台开关设备故障停电次数；
所述步骤4中的性能指标评分公式根据模糊隶属度函数确定，分为效益型的单调递增型分段函数和成本型的单调递减型分段函数两类，其中变电容载比、主变“N-1”通过率、线路“N-1”通过率、供电可靠率RS-3、D类电压合格率5个单项指标的评分公式为效益型分段函数，主变重载率、线路重载率、配变重载率、用户平均停电时间、用户平均停电次数、线路轻载比例、配变轻载比例、中低压线路统计线损率、架空线路故障停电率、电缆线路故障停电率、配变故障停电率及开关设备故障停电率12个单项指标的评分公式为成本型分段函数，评分均采用百分制；
评分公式中的系数依据技术导则和行业规定来确定，或者采用大量历史数据进行实验获得经验值；
所述权重因子是按照各性能指标所在的指标等级进行设定；
第一级指标：配电网运行状态；
第二级指标：供电能力、供电质量、设备运行状况；
第三级指标：
属于供电能力的负载能力及转供能力；
属于供电质量的供电可靠性、电压质量；
属于设备运行状况的运行经济性、故障停电率；
第四级指标：
属于负载能力的变电容载比、主变重载率、线路重载率、配变重载率；
属于转供能力的主变“N-1”通过率、线路“N-1”通过率；
属于供电可靠性的用户平均停电时间、用户平均停电次数、供电可靠率RS-3；
属于电压质量的D类电压合格率；
属于运行经济性的线路轻载比例、配变轻载比例、中低压线路统计线损率；
属于故障停电率的架空线路故障停电率、电缆线路故障停电率、配变故障停电率、开关设备故障停电率。
2.根据权利要求1所述的城市配电网运行状态评估方法，其特征在于，采用层次分析法AHP中的两两比较矩阵的方法确定各个指标权重因子，其中，按照指标所属等级，根据1-9等级互反性标度理论构造两两判断矩阵B＝(bij)n×n，bij>0，bji＝1/bij，bii表示自身的重要性比较，n表示两两判断矩阵为n阶。
3.根据权利要求2所述的城市配电网运行状态评估方法，其特征在于，所述各级指标的权重取值如下：
第一级指标：配电网运行状态；
第二级指标：供电能力0.3、供电质量0.3、设备运行状况0.4；
第三级指标：
属于供电能力的负载能力0.2及转供能力0.1；
属于供电质量的供电可靠性0.2、电压质量0.1；
属于设备运行状况的运行经济性0.16、故障停电率0.24；
第四级指标：
属于负载能力的变电容载比0.045、主变重载率0.045、线路重载率0.055、配变重载率0.055；
属于转供能力的主变“N-1”通过率0.05、线路“N-1”通过率0.05；
属于供电可靠性的用户平均停电时间0.05、用户平均停电次数0.05、供电可靠率RS-30.1；
属于电压质量的D类电压合格率0.1；
属于运行经济性的线路轻载比例0.05、配变轻载比例0.05、中低压线路统计线损率0.06；
属于故障停电率的架空线路故障停电率0.06、电缆线路故障停电率0.06、配变故障停电率0.06、开关设备故障停电率0.06。
4.根据权利要求1-3任一项所述的城市配电网运行状态评估方法，其特征在于，所述第四级中各项指标的评分公式如下：
1.变电容载比： y = 100 ; x > 2 99 x - 99 ; 1 < x &le; 2 0 ; x &le; 1 ;
2.主变重载率： y = - x + 100 ; x < 25 - 1.5 x + 112 ; 25 &le; x < 35 - 2.9 x + 160 ; 35 &le; x < 55 0 ; x &GreaterEqual; 55 ;
3.线路重载率： y = - 2.5 x + 100 ; x < 3 - 1.85 x + 97.5 ; 3 &le; x < 20 - 2 x + 100 ; 20 &le; x < 50 0 ; x &GreaterEqual; 50
4.配变重载率： y = - x + 100 ; x < 20 - 1.5 x + 109 ; 20 &le; x < 30 - 2.5 x + 138 ; 30 &le; x < 50 0 ; x &GreaterEqual; 50 ;
5.主变“N-1”通过率： y = 0.5 x + 50 ; 80 < x &le; 100 x + 10 ; 60 < x &le; 80 1.5 x - 20 ; 30 < x &le; 60 0 ; x &le; 30 ;
6.线路“N-1”通过率： y = 0 . 4 x + 58 ; 80 < x &le; 100 0.8 x + 26 ; 60 < x &le; 80 1.85 x - 37 ; 20 < x &le; 60 0 ; x &le; 20 ;
7.用户平均停电时间： y = - 5 x + 100 ; x < 2 - 10 x + 110 ; 2 &le; x < 4 - 15 x + 130 ; 4 &le; x < 6 0 ; x &GreaterEqual; 6 ;
8.用户平均停电次数： y = - 14 x + 100 ; x < 0.7 - 33.67 x + 113 ; 0.7 &le; x < 1.3 - 40.7 x + 122.1 ; 1.3 &le; x < 3 0 ; x &GreaterEqual; 3 ;
9.供电可靠率RS-3： y = 212.23 x - 21122.8 ; 99.96 < x &le; 99.999 317.1 x - 31605.61 99.86 < x &le; 99.96 527.76 x - 52610.41 99.7 < x &le; 99.86 0 x &le; 99.7 ;
10.D类电压合格率： y = 13.1 x - 1217.3 ; 99.8 < x 25.1 x - 2415 99 < x &le; 99.8 34.96 x - 3390 97 < x &le; 99 0 x &le; 97 ;
11.线路轻载比例： y = - x + 100 ; x < 10 - 2 x + 110 ; 10 &le; x < 25 - 3 x + 135 ; 25 &le; x < 45 0 ; x &GreaterEqual; 45 ;
12.配变轻载比例： y = - x + 100 ; x < 20 - 4 x + 160 ; 20 &le; x < 40 0 ; x &GreaterEqual; 40 ;
13.中低压线路统计线损率： y = - 3.33 x + 100 ; x < 3 - 6.66 x + 110 ; 3 &le; x < 6 - 10 x + 130 ; 6 &le; x < 13 0 ; x &GreaterEqual; 13 ;
14.架空线路故障停电率： y = - 2.5 x + 100 ; x < 4 - 5 x + 110 ; 4 &le; x < 10 - 7.5 x + 135 ; 10 &le; x < 18 0 ; x &GreaterEqual; 18 ;
15.电缆线路故障停电率： y = - 3.33 x + 100 ; x < 3 - 10 x + 120 ; 3 &le; x < 5 - 11.66 x + 128.3 ; 5 &le; x < 11 0 ; x &GreaterEqual; 11 ;
16.配变故障停电率： y = - 9.09 x + 100 ; x < 1.1 - 50 x + 145 ; 1.1 &le; x < 1.7 - 100 x + 230 ; 1.7 &le; x < 2.3 0 ; x &GreaterEqual; 2.3 ;
17.开关设备故障停电率： y = - 25 x + 100 ; x < 0.4 - 50 x + 110 ; 0 . 4 &le; x < 1 - 60 x + 120 ; 1 &le; x < 2 0 ; x &GreaterEqual; 2 ;
表中：评分公式中的x为各指标值，y为该指标得分，评分使用统一的百分制，指标得分保留到小数点后两位。
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