一种基于AHP和熵权法的配电网可靠性评估方法技术

本发明专利技术提供的一种基于AHP和熵权法的配电网可靠性评估方法，包括：建立包含反映电能质量的新的基础指标的用电可靠性指标体系；将待评估的配电网编号并计算获得基础指标的值；通过层次分析法对基础指标进行主观赋权，计算得到主观权重θf；通过熵权法对基础指标进行客观赋权，计算得到客观权重ωf；采用最小二乘法将所得的主观权重θf和客观权重ωf进行组合优化，得到基础指标的综合权重σf；计算各个配电网的用电可靠性综合评估值。本发明专利技术中，在传统用电可靠性指标体系中增加以负荷量为权重的反映电能质量的新指标，既考虑主观情况又结合客观赋权，扩充和完善了用电可靠性指标体系，解决了传统的熵权法指标权重失衡和存在局限性的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于AHP和熵权法的配电网可靠性评估方法
本专利技术涉及配电网可靠性评估
，尤其涉及一种基于AHP和熵权法的配电网可靠性评估方法。
技术介绍
随着智能电网的发展，以需求响应、电动汽车、用户能量管理系统为代表的智能用电领域引起了国内外学者的广泛关注，其中用电侧的可靠性问题是智能用电领域的研究重点之一。与此同时，随着我国新一轮电力市场改革的推进，电价改革及售电侧市场化作为改革的重点任务，其本质在于还原电力的商品属性，以市场机制来实现电力资源的优化配置。这都要求电力公司必须重视电力这种特殊能源商品的质量以及用户的需求和使用体验，并有针对性地提高用户侧的电能持续可用性和电能质量。国内外关于配电网供电可靠性的研究已相对成熟。我国供电可靠性评估采用面向系统的评价指标体系，但绝大部分地区的统计范围仅计及中高压用户，尚未统计至低压用户。基于此，已有学者开展了有别于供电可靠性概念的用电可靠性的研究工作。根据中华人民共和国电力行业标准DL/T836-2011《供电系统用户供电可靠性评价规程》的定义，供电可靠性是指供电系统向用户持续供电的能力，而用电可靠性是从用户侧的角度出发，反映用户及用电设备持续正常用电的能力。在智能电网和电力市场改革的背景下，用电可靠性的评估应满足：1)能直接反映用户(包括高压、中压和低压用户)持续获取电能的可持续性，电能获取途径包括电网以及用户侧的分布式电源和储能等；2)能体现电能质量对用户正常用电的影响；3)能计及大用户内部电气结构及设备类型对用户可靠用电的影响。因此，用电可靠性可具体定义为在某一定期间内，用户持续获取满足其需求的电能的能力。其中，用户对电能的需求既包括持续获取电能，也包括对电能质量的要求。供电可靠性从电网供电的角度出发，研究从电源到用户计量收费点之间的可靠性水平。用电可靠性则从用户用电的角度出发，研究位于计量收费点下游的用户获取电能的可靠性问题。发电、输电和配电环节的可靠运行是可靠用电的基础，同时用户侧的电压水平、用户内部的接线方式和特殊负荷等也会对用电可靠性产生影响。目前由于技术手段的局限，关于用电可靠性的研究成果较少，尚处于起步阶段。有学者针对超高层建筑用电量大、电气线路复杂、设备繁多的特点，提出基于分层搜索算法的供用电可靠性评估方法，可评估供电侧、用电侧和负荷点的可靠性，但是在评价指标方面仅提出了故障率、故障持续时间和可用率3个基本的用电侧可靠性指标，不能全面体现用电可靠性水平；也有学者考虑电压暂降对敏感负荷的影响，均研究了计及电压暂降的供电可靠性评估，但暂未计及其它电能质量问题的影响。现有的最好技术认为用电可靠性既要将统计口径延伸至低压配电网，又要反映客户在电能质量和使用体验上的感受，首先，根据用电可靠性概念和评估需求，从用户侧指标和对比指标2个维度建立用电可靠性指标体系，然后综合考虑可靠性评价要求及指标特性建立一种综合评估方法，通过改进熵权法初步获得指标权重，依据突出不合格指标的“越值惩罚”原则确定最终权重矩阵，加权求和得到评估对象的综合评价值。然而，现有的技术主要有以下缺点：(1)供电可靠性统计范围和指标体系的局限性日渐凸显：1)当前我国大部分地区供电可靠性的统计仅计及中高压用户，难以准确反映低压用户的用电可靠性水平；2)仅考虑电网向用户供电，未计及用户侧的电源设备。随着分布式电源和储能在用户侧的应用，用户用电将不再完全依赖于电网供电；3)供电可靠性仅计及电力供应的不间断性，而敏感设备不仅要求电能持续供应，还对电能质量有较高的要求。若电能质量达不到要求，敏感设备也无法正常使用。现有供电可靠性指标无法准确反映用户的真实用电体验，不能满足售电侧市场化的新要求；4)供电可靠性以接受供电企业计量收费的用电单位作为统计单位，将用户看作负荷点，未考虑内部情况，难以全面反映内部接线复杂、用电设备种类繁多的大用户(如超高层建筑、大型工商业用户等)的内部用电情况，无法满足电网公司精细化和差异化管理的要求。(2)用电可靠性的研究主要集中于用电可靠性的指标体系和评估方法。目前，在评价指标方面未能全面反映电能质量对配电网用电可靠性的影响；且所提指标大多按照用户数量求取平均值，而部分配电网中居民用户数量远远多于工商业用户，仅以用户数量为权重求得的可靠性平均值指标容易掩盖配电网中工商业用户的用电可靠性问题，而工商业用户往往对用电可靠性的要求更高。在评估方法方面，现有评估方法大多采用熵权法。熵权法是一种客观赋权方法，可能出现部分指标权重失衡的现象，同时也无法根据不同配电网和用户的具体情况进行主观赋权，存在一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于AHP(analytichierachyprocess，层次分析法)和熵权法的配电网可靠性评估方法，在传统用电可靠性指标体系中增加以负荷量为权重的反映电能质量的新指标，既考虑主观情况又结合客观赋权，解决传统的熵权法指标权重失衡和存在局限性的技术问题。本专利技术提供的一种基于AHP和熵权法的配电网可靠性评估方法，包括：S1：建立以平均用电故障率λc、单位负荷用电故障率λL、电压合格率ηV、电压暂降率d、平均缺用电量Lq、平均用电故障时间tc、单位负荷用电故障时间tL、平均每次用电故障时间ta和平均用电可靠率η为基础指标的用电可靠性指标体系；S2：将待评估的配电网编号1,2,…,k，获取预设统计时间内k个待评估的配电网的所有用户的用电可靠性相关数据并计算获得基础指标的值；S3：通过层次分析法对用电可靠性指标体系中的9个基础指标进行主观赋权，计算得到主观权重θf；S4：通过熵权法对用电可靠性指标体系中的9个基础指标进行客观赋权，计算得到客观权重ωf；S5：采用最小二乘法将所得的主观权重θf和客观权重ωf进行组合优化，得到9个基础指标的综合权重σf；S6：计算各个配电网的用电可靠性综合评估值其中j为配电网编号，Zjf为第j个配电网的基础指标的标准化处理后的值，σf为基础指标的综合权重，f为基础指标的编号。优选地，所述步骤S3具体包括：S301：以用电可靠性Y为目标层，以用电故障频次A、电能质量B、缺电量C、用电故障时间D为一级指标层，以基础指标为二级指标层，以配电网1～k为对象层，建立指标体系的层次结构模型，其中，用电故障频次A对应平均用电故障率λc和单位负荷用电故障率λL，电能质量B对应电压合格率ηV和电压暂降率d，缺电量C对应平均缺用电量Lq，用电故障时间D对应平均用电故障时间tc、单位负荷用电故障时间tL、平均每次用电故障时间ta和平均用电可靠率η；S302：构建各层级指标的判断矩阵，获取二级指标对相应的一级指标的重要程度标度并采用成对比较法和九级标度法为判断矩阵的元素赋值，获取一级指标对用电可靠性综合评估的重要程度标度并对一级指标进行赋值；S303：对判断矩阵进行一致性校验；S304：对判断矩阵求取最大特征向量并做标准化处理，得到各指标的主观权重。优选地，所述步骤S5具体包括：通过最小二乘法计算与主观赋权的主观权重θf和客观赋权的客观权重ωf的偏差最小的综合权重σf，建立目标函数如下：约束条件为:σf≥0(f＝1～9)通过拉格朗日乘数法求解上述公式，得到综合权重值σf。优选地，所述步骤S302中构建各层级指标的判断矩阵中的判断矩阵表达式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于AHP和熵权法的配电网可靠性评估方法，其特征在于，包括：S1：建立以平均用电故障率λc、单位负荷用电故障率λL、电压合格率ηV、电压暂降率d、平均缺用电量Lq、平均用电故障时间tc、单位负荷用电故障时间tL、平均每次用电故障时间ta和平均用电可靠率η为基础指标的用电可靠性指标体系；S2：将待评估的配电网编号1,2,…,k，获取预设统计时间内k个待评估的配电网的所有用户的用电可靠性相关数据并计算获得基础指标的值；S3：通过层次分析法对用电可靠性指标体系中的9个基础指标进行主观赋权，计算得到主观权重θf；S4：通过熵权法对用电可靠性指标体系中的9个基础指标进行客观赋权，计算得到客观权重ωf；S5：采用最小二乘法将所得的主观权重θf和客观权重ωf进行组合优化，得到9个基础指标的综合权重σf；S6：计算各个配电网的用电可靠性综合评估值

【技术特征摘要】
1.一种基于AHP和熵权法的配电网可靠性评估方法，其特征在于，包括：S1：建立以平均用电故障率λc、单位负荷用电故障率λL、电压合格率ηV、电压暂降率d、平均缺用电量Lq、平均用电故障时间tc、单位负荷用电故障时间tL、平均每次用电故障时间ta和平均用电可靠率η为基础指标的用电可靠性指标体系；S2：将待评估的配电网编号1,2,…,k，获取预设统计时间内k个待评估的配电网的所有用户的用电可靠性相关数据并计算获得基础指标的值；S3：通过层次分析法对用电可靠性指标体系中的9个基础指标进行主观赋权，计算得到主观权重θf；S4：通过熵权法对用电可靠性指标体系中的9个基础指标进行客观赋权，计算得到客观权重ωf；S5：采用最小二乘法将所得的主观权重θf和客观权重ωf进行组合优化，得到9个基础指标的综合权重σf；S6：计算各个配电网的用电可靠性综合评估值其中j为配电网编号，Zjf为第j个配电网的基础指标的标准化处理后的值，σf为基础指标的综合权重，f为基础指标的编号。2.根据权利要求1所述的一种基于AHP和熵权法的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：S301：以用电可靠性Y为目标层，以用电故障频次A、电能质量B、缺电量C、用电故障时间D为一级指标层，以基础指标为二级指标层，以配电网1～k为对象层，建立指标体系的层次结构模型，其中，用电故障频次A对应平均用电故障率λc和单位负荷用电故障率λL，电能质量B对应电压合格率ηV和电压暂降率d，缺电量C对应平均缺用电量Lq，用电故障时间D对应平均用电故障时间tc、单位负荷用电故障时间tL、平均每次用电故障时间ta和平均用电可靠率η；S302：构建各层级指标的判断矩阵，获取二级指标对相应的一级指标的重要程度标度并采用成对比较法和九级标度法为判断矩阵的元素赋值，获取一级指标对用电可靠性综合评估的重要程度标度并对一级指标进行赋值；S303：对判断矩阵进行一致性校验；S304：对判断矩阵求取最大特征向量并做标准化处理，得到各指标的主观权重。3.根据权利要求1所述的一种基于AHP和熵权法的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：通过最小二乘法计算与主观赋权的主观权重θf和客观赋权的客观权重ωf的偏差最小的综合权重σf，建立目标函数如下：约束条件为：σf≥0(f＝1～9)通过拉格朗日乘数法求解上述公式，得到综合权重值σf。4.根据权利要求2所述的一种基于AHP和熵权法的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S302中构建各层级指标的判断矩阵中的判断矩阵表达式为：其中，xij表示指标xi和指标xj的相对重要性标度；l为该层级的指标数量；xij满足如下关系：xij>0；xii＝1；xij＝1/xji。5.根据权利要求2所述的一种基于AHP和熵权法的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S303具体包括：通过以下公式计算判断矩阵的一致性指标CI和一致性比率CR：其中，λmax为判断矩阵的最大特征值；RI为平均随机一致性指标，RI与l具备预设的关联关系；判断一致性比率CR是否小于0.1，若是，则通过一致性校验，若否，则不通过一致性校验。6.根据权利要求1所述的一种基于AHP和熵权法的配电网可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：S401：标准化处理：根据预设的判断条件将基础指标分类为越小越优型和越大越优型...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雨瑶，黄廷城，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44