CN105938609A - 一种实现多层次指标体系的电网运行评估方法 - Google Patents

Abstract

一种实现多层次指标体系的电网运行评估方法，包括以下步骤：步骤一建立多层指标层次模型；步骤二逐层构建评价判断矩阵；步骤三采用几何分析法计算各指标的权重；步骤四评价指标判断矩阵一致性的判定；步骤五集合各个层次的权重结果，确定方案层所需定性的指标和所需定量的指标。通过本发明的方法对电网运行过程进行多层次立体的评估，评估结果更准确，该方法采用科学的分析算法，实现多层指标体系全面、客观分析评估，对电网运行的改造、提高电网运行的高效性和安全性。

Description

一种实现多层次指标体系的电网运行评估方法

技术领域

本发明涉及电力***调度自动化技术领域，特别是涉及一种实现多层次指标体系的电网运行评估方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展、用电量的增加，电网安全运行变得越来越重要。全国性紧密联系的网络、效率高的大容量机组(群)、超高电压等级的采用，提高了电能的质量和效率。但也给电网安全运行带来了严峻的挑战。在越加庞大的电网组成中，任何一个环节都有可能威胁电网的安全运行，为了保证电网安全运行，各部门及专业都会制定相关的运行、管理和经济指标，来约束电网的合理运行。通过各项指标构建的多层次指标体系是电网综合评价分析理想解决方法，那么，全面、客观、准确、定量的实现多层指标的平台才能够更合理的进行电网运行控制和情况说明。

因此，目前急需一种电网运行评估方法，实现电量指标定性指标量化方法，实现整个指标体系的量化评估。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种实现多层次指标体系的电网运行评估方法，针对电网运行指标中定性指标难以量化无法直接量化评估的特点，结合模糊分析算法实现定性指标量化，再通过层次分析算法对多层次指标进行逐层向上计算各项指标权重，最终实现整个指标体系的量化评估。

为实现上述发明目的，本发明提供的技术方案是：

一种实现多层次指标体系的电网运行评估方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一建立多层指标层次模型，将各个因素按照不同属性自上而下地分为目标层、准则层和方案层；

步骤二逐层构建评价判断矩阵，通过判断矩阵计算同一层的指标对上一层指标评价的重要程度；

步骤三评价指标权重的计算，采用几何分析法计算各指标的权重；

步骤四评价指标判断矩阵一致性的判定，如果判定结果为通过，则得到单层次指标的权重结果；如果判定结果为不通过，则返回步骤二重新调整构建的评价判断矩阵；

步骤五集合各个层次的权重结果，确定方案层所需定性的指标和所需定量的指标。

进一步地，还包括步骤六采用模糊分析方法，确定评价指标的因素论域，得到从因素论域到因素所处状态评价等级的模糊关系矩阵，计算指标评价值。

进一步地，还包括步骤七将指标评价值与该指标的权重的乘积作为实际得分，自下而上逐层计算，得到指标体系的评价结果。

进一步地，在步骤一中，当所述准则层因素多时，分解出子准则层。

进一步地，在步骤二中，所述判断矩阵使用成对比较法和1-9比较尺度构造，公式为

$A={\left(a_{ij}\right)}_{n\×n}=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& \mathrm{...}& a_{1n}\\ a_{21}& a_{22}& \mathrm{...}& a_{2n}\\ & & .& \\ & & .& \\ & & .& \\ a_{n1}& a_{n2}& \mathrm{...}& a_{nn}\end{array}\right]$

其中，A表示指标判断矩阵，a表示指标xi和指标xj之间相比的重要性标度。

进一步地，在步骤三中，权向量的计算公式为

$W=\stackrel{\‾}{w}/\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}\stackrel{\‾}{w_j}$

其中，W表示权重向量，表示判断矩阵中每行元素乘积的方根组成的n行一列向量，表示向量中每个元素。

进一步地，在步骤四中，判定公式为

$CR=\frac{CI}{RI}$

其中，CR表示矩阵一致性比率，CI表示一致性指标，RI表示平均随机一致性指标。

进一步地，在步骤六中，模糊关系公式为

$R={\left(r_{ij}\right)}_{n\×p}=\left[\begin{array}{cccc}{r}_{11}& r_{12}& \mathrm{...}& r_{1p}\\ r_{12}& r_{22}& \mathrm{...}& r_{2p}\\ & & .& \\ & & .& \\ & & .& \\ r_{n1}& r_{n2}& \mathrm{...}& r_{np}\end{array}\right]$

其中，R表示模糊关系，n表示评价因素的个数，p表示评价等级的个数，r_ij表示因素U_i对V_j等级模糊子集的隶属度；

对指标权重向量W与单因素模糊评价矩阵R通过模糊矩阵合并运算，得到目标的量化评价，公式为:B＝WR。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明的方法结合模糊分析算法实现定性指标的量化，再通过层次分析算法对多层次指标进行逐层向上计算各项指标权重，最终实现整个指标体系的量化评估，满足实际电网业务中提升电网运行管理水平的需求。

本发明的方法对电网运行过程进行多层次立体的评估，评估结果更准确，该方法采用科学的分析算法，实现多层指标体系全面、客观分析评估，对电网运行的改造、提高电网运行的高效性和安全性。

附图说明

图1为本发明层次分析法的流程示意图；

图2为一个优选实施例中指标层次模型的结构示意图；

图3为另一优选实施例中电网多层次指标体系模型的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的结构图及具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种实现多层次指标体系的电网运行评估方法，图1为本发明层次分析法的流程示意图，如图1所示，包括以下步骤：

步骤一 建立多层指标层次模型，将各个因素按照不同属性自上而下地分为目标层、准则层和方案层；

步骤二 逐层构建评价判断矩阵，通过判断矩阵计算同一层的指标对上一层指标评价的重要程度；

步骤三 评价指标权重的计算，采用几何分析法计算各指标的权重；

步骤四 评价指标判断矩阵一致性的判定，如果判定结果为通过，则得到单层次指标的权重结果；如果判定结果为不通过，则返回步骤二重新调整构建的评价判断矩阵；

步骤五 集合各个层次的权重结果，确定方案层所需定性的指标和所需定量的指标。

实施例1

在步骤一中，图2为指标层次模型的结构示意图，多层次分析算法评估指标体系时，首先要把问题条理化、层次化、构造出一个有层次的结构模型。在深入分析实际问题的基础上，将有关的各个因素按照不同属性自上而下地分解成若干层次，同一层的诸因素从属于上一层的因素或对上层因素有影响，同时又支配下一层的因素或受到下层因素的作用。最上层为目标层，通常只有1个因素，最下层通常为方案或对象层，中间可以有一个或几个层次，通常为准则或指标层。当准则过多时应进一步分解出子准则层，如图2所示。

在步骤二中，评价指标判断矩阵。

在层次分析法中需要判断同一层的各个指标对上一层指标评价的重要程度。这通过判断矩阵来计算。判断矩阵使用成对比较法和1—9比较尺度构造。其定义如公式1所示：

$A={\left(a_{ij}\right)}_{n\×n}=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& \mathrm{...}& a_{1n}\\ a_{21}& a_{22}& \mathrm{...}& a_{2n}\\ & & .& \\ & & .& \\ & & .& \\ a_{n1}& a_{n2}& \mathrm{...}& a_{nn}\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中a_ij＝f(x_i,x_j)，表示指标x_i和指标x_j之间相比的重要性标度。当i＝j时，a_ij＝1，当i≠j时，a_ij＝1/a_ji。f(x_i,x_j)的选择方法根据指标x_i和x_j之间的重要程度由表1所示的1—9比较尺度得出。

表一 标度及含义

步骤四 评价指标判断矩阵的一致性判定

如果判断矩阵A是完全一致的成对比较矩阵，应该满足以下条件：

a_ija_jk＝a_ik,1≤i,j,k≤n (2)

衡量一个指标不一致程度的指标称为一致性指标定义，公式(3)

$CI=\frac{{\mathrm{\λ}}_{max}-n}{n-1}---\left(3\right)$

其中λ_max为判断矩阵的最大特征值。

一致性指标CI和平均随机一致性指标的RI相比得到判断矩阵A的一致性比率CR：

$\mathrm{CR}=\frac{\mathrm{CI}}{\mathrm{RI}}---\left(4\right)$

当CR<0.10时，说明权数分配合理；否则需要调整判断矩阵使其满足一致性。

步骤三评价指标权重计算采用几何平均法。权向量的定义为公式(5)

$W=\stackrel{\&OverBar;}{w}/\underset{j=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}\stackrel{\&OverBar;}{w_j}---\left(5\right)$

其中为判断矩阵每一行元素的乘积的n次方根组成的n行1列矩阵，其中每一个元素

实施例2

本发明的方法还优选地包括步骤六采用模糊分析方法，确定评价指标的因素论域，得到从因素论域到因素所处状态评价等级的模糊关系矩阵，计算指标评价值(即量化值)。

根据指标的不同分类进行定性分析。需要定性的给出评价标准，依据设定的评价标准与被评价对象的相关性进行模糊匹配，将这种匹配关系构成的矩阵称为模糊评价矩阵。在进行定性分析时，按评价标准得到的评价结果构成的向量为该指标的标值。U＝{u₁,u₂,...,u_n}为被评价对象的n种指标，V＝{v₁,v₂,...v_p}为每一因素所处状态的p种评价等级。n为评价因素的个数、p为评价等级的个数。第i个因素u_i的单因素评价等级集合为r_i＝(u_iv₁,u_iv₂,u_iv₃…u_iv_p)，由此可以确定从U到V的模糊关系R：

$R={\left(r_{ij}\right)}_{n\&times;p}=\left[\begin{array}{cccc}{r}_{11}& r_{12}& \mathrm{...}& r_{1p}\\ r_{12}& r_{22}& \mathrm{...}& r_{2p}\\ & & .& \\ & & .& \\ & & .& \\ r_{n1}& r_{n2}& \mathrm{...}& r_{np}\end{array}\right]---\left(6\right)$

其中r_ij表示因素u_i,对v_j等级模糊子集的隶属度。

再根据最大隶属度原则确定评价对象所处的评价等级，若模糊综合评价向量满足公式：

则说明评价对象整体来说隶属于第r等级。

对指标权重向量W与单因素模糊评价矩阵R通过模糊矩阵合并运算，得到子目标的量化值。

B＝(b₁,b₂,..b_p)＝WR (7)

优选地，还包括步骤七将指标评价值与该指标的权重的乘积作为实际得分，自下而上逐层计算，得到指标体系的评价结果。

在得到某一级的评价指标的评价结果后，在多指标决策过程中，为了全面反映评价指标的重要性和客观性，采用加权平均算法进行下级指标向上的逐级计算，对决策指标进行组合赋权，即将确定的权重系数与对应指标得分相乘：

$Y=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}{w}_i\&times;b_i---\left(8\right)$

公式(8)中：w_n为多层分析法确定的第n个指标的权重，b_n为第n个指标得分。由最底层向最高层指标重复上述过程，便可以得到指标体系中所有指标项的排序权重。

实施例3

图3为电网多层次指标体系模型的示意图，针对图3中的电网运行指标体系，采用本发明的中多层指标体系的电网运行评估方法，实现该指标体系下的电网运行的综合评估。

构建指标分析体系，对方案层指标逐项分析属性，确定定性指标与定量指标。将指标体系由下向上逐层构建评价判断矩阵根据公式(1)，对指判断矩阵中各项指标两两进行重要程度判断，通过公式(5)，得到各项指标的权重向量，为了确保该权重分配的客观性，根据公式(3)进行一致性判定，当判定结果小于0.10时，判定结果为通过，说明判断矩阵分配合理，满足一致性要求。否则判定结果为不通过，需要进行判断矩阵调整，直至通过一致性判定。

以图3中经济指标为例，对该指标下三项指标进行两两对比，按照表1定义出每两项指标间重要程度，由公式(1)得到经济指标的判断矩阵：

$A_1=\left[\begin{array}{ccc}1& 3& 4\\ 1/3& 1& 1\\ 1/4& 1& 1\end{array}\right]$

由公式(5)得到经济指标中三项子指标的权重为W₁＝(0.6250，0.2385，0.1365)，并针对指标权重向量进行一致性判定：

由公式(3)，得到CI≈0.0091，由公式(4)，当n＝3时，取CI≈0.0176，得CR≈0.017。满足CR＜0.1一致性判定结果，说明指标权重选取合理。

采用模糊分析方法，对需要评价的指标实现进行量化评价，根据模糊评价的原理首先要确定评价指标的因素论域U。

以图3经济指标下三个子指标为例，因此U＝{发电进度(u1)、负荷率(u2)、利用小时数(u3)}。在进行评价时评价结果分为五个等级：优秀、良好、一般、合格、差，评价等级论域V＝{优秀(v1)、良好(v2)、一般(v3)、合格(v4)、差(v5)}。因此得到因素论域U与评价等级论域V模糊关系矩阵R(公式6)。再经过公式7，得到该经济指标的评价结果，为了使得该结果之间具备可比性，需要进行归一化处理。

层析分析法计算的各项指标权重与模糊分析方法计算的各项指标评价结果，指标实际得分是该指标评价值与其权重的乘积，再逐层向上进行计算，最终得到该指标体系的最终评价结果。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种实现多层次指标体系的电网运行评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一建立多层指标层次模型，将各个因素按照不同属性自上而下地分为目标层、准则层和方案层；

步骤二逐层构建评价判断矩阵，通过判断矩阵计算同一层的指标对上一层指标评价的重要程度；

步骤三评价指标权重的计算，采用几何分析法计算各指标的权重；

步骤四评价指标判断矩阵一致性的判定，如果判定结果为通过，则得到单层次指标的权重结果；如果判定结果为不通过，则返回步骤二重新调整构建的评价判断矩阵；

步骤五集合各个层次的权重结果，确定方案层所需定性的指标和所需定量的指标。

2.根据权利要求1所述的实现多层次指标体系的电网运行评估方法，其特征在于，还包括步骤六采用模糊分析方法，确定评价指标的因素论域，得到从因素论域到因素所处状态评价等级的模糊关系矩阵，计算指标评价值。

3.根据权利要求2所述的实现多层次指标体系的电网运行评估方法，其特征在于，还包括步骤七将指标评价值与该指标的权重的乘积作为实际得分，自下而上逐层计算，得到指标体系的评价结果。

4.根据权利要求1所述的实现多层次指标体系的电网运行评估方法，其特征在于，在步骤一中，当所述准则层因素多时，分解出子准则层。

5.根据权利要求1所述的实现多层次指标体系的电网运行评估方法，其特征在于，在步骤二中，所述判断矩阵使用成对比较法和1-9比较尺度构造，公式为

$A={\left(a_{ij}\right)}_{n\&times;n}=\left[\begin{array}{cccc}{a}_{11}& a_{12}& ...& a_{1n}\\ a_{21}& a_{22}& ...& a_{2n}\\ \begin{array}{c}\\ \\ \end{array}& \begin{array}{c}\\ \\ \end{array}& \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}& \begin{array}{c}\\ \\ \end{array}\\ a_{n1}& a_{n2}& ...& a_{nn}\end{array}\right]$

其中，A表示指标判断矩阵，a表示指标xi和指标xj之间相比的重要性标度。

6.根据权利要求1所述的实现多层次指标体系的电网运行评估方法，其特征在于，在步骤三中，权向量的计算公式为

$W=\stackrel{\&OverBar;}{w}/\underset{j=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}\stackrel{\&OverBar;}{w_j}$

其中，W表示权重向量，表示判断矩阵中每行元素乘积的方根组成的n行一列向量，表示向量中每个元素。

7.根据权利要求1所述的实现多层次指标体系的电网运行评估方法，其特征在于，在步骤四中，判定公式为

$CR=\frac{CI}{RI}$

其中，CR表示矩阵一致性比率，CI表示一致性指标，RI表示平均随机一致性指标。

8.根据权利要求2所述的实现多层次指标体系的电网运行评估方法，其特征在于，在步骤六中，模糊关系公式为

$R={\left(r_{ij}\right)}_{n\&times;p}=\left[\begin{array}{cccc}{r}_{11}& r_{12}& ...& r_{1p}\\ r_{12}& r_{22}& ...& r_{2p}\\ \begin{array}{c}\\ \\ \end{array}& \begin{array}{c}\\ \\ \end{array}& \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}& \begin{array}{c}\\ \\ \end{array}\\ r_{n1}& r_{n2}& ...& r_{np}\end{array}\right]$

其中，R表示模糊关系，n表示评价因素的个数，p表示评价等级的个数，r_ij表示因素U_i对V_j等级模糊子集的隶属度；

对指标权重向量W与单因素模糊评价矩阵R通过模糊矩阵合并运算，得到目标的量化评价，公式为:B＝WR。