电网中坚层结构与经济发展对应关系的评价方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种电网中坚层结构与经济发展对应关系的评价方法及系统，包括以下步骤：1)建立基于负荷密度的评价指标体系；2)基于构建的评价指标体系，计算同一负荷密度下，各待评价输电网中坚层网架结构形式的评价指标值；3)根据得到的同一负荷密度下各待评价输电网中坚层网架结构形式的评价指标值，计算所有评价指标的综合评分值，根据综合评分结果从评价指标体系中选出得分高的若干指标作为评价子集，用来评价该负荷密度对应中坚层网架结构的合理程度。本发明专利技术能够将多种评估指标结合起来对中坚层网架进行综合评价，同时考虑了不同发展程度地区网架的结构形式的合理性，因而可以广泛应用于对电网中坚层网架结构的合理性评价中。

【技术实现步骤摘要】
电网中坚层结构与经济发展对应关系的评价方法及系统
本专利技术涉及电气工程的发电、变电或配电的
，特别是涉及一种电网中坚层结构与经济发展对应关系的评价方法及系统。
技术介绍
输电网中坚层指的是介于主网架(500kV或者是西北750kV)与下层配电网(110kV或者是66kV)之间的网架结构，通常指的是输电网最高电圧等级之下的网架结构。对于现阶段的我国而言，输电网中坚层通常是指220kV电网，西北地区则指的是330kV电网。中坚层在电网中起着承上启下的作用：面向上一级500(750)kV超高压电网承担着电能的输送与分配，面向下一级110(66)kV配电网承担着安全可靠供电的任务。随着国民经济发展和人民物质生活水平的不断提高，社会对电力的需求逐步增长，对供电质量和供电可靠性要求也越来越高。供电可靠性是指电网对用户持续供电的能力，是电网结构、技术装备水平和管理水平的综合体现，其指标主要包括用户年平均停电时间、用户年平均停电次数等。电网在满足电力需求的同时，进一步提高其供电可靠性既是电力用户的需要，也是城乡电网自身发展的目标。而合理的电网结构是满足供电可靠性、提高运行灵活性、降低网络损耗的基础。经济发展不同的地区，对电网供电的要求也不同：对于经济较发达的地区，短时的停电造成的损失——不仅包括财产损失，影响社会生产，严重时甚至影响人的生命安全——也是巨大的，甚至是不可接受的，因此，这些地区要求电网能够持续不断的供电，短时的停电也不行，这就要求网架具有特别高的可靠性，甚至可以牺牲部分经济效益等方面来达到地区对网架供电持续性的要求；对于经济发展较缓慢的地区，发生停电时，可以暂时将用电负荷转移到恢复供电的时候，例如居民区的停电，农业用的灌溉用电，所以这些地区的短时停电造成的损失是很小的，甚至可以忽略不计，因此，在考虑网架的结构特性时，只需满足基本的供电可靠性要求就行，有些地区甚至可以牺牲部分可靠性来达到经济性的最优。所以，针对经济发展不同的地区，其网架的结构形式自然不同，这就需要找到衡量网架结构与经济发展水平之间对应关系的评价指标，通过指标的计算来评价网架结构的合理性，以及网架与经济发展水平的适应性。目前，衡量输电网结构性能的通用指标主要包括：1)衡量电网整体输电性能的全局指标，如基于最短路径的平均几何距离、输电线路介数、网络效率等指标，这些指标反映的是系统中所有节点之间的平均最短路径长度。由于在实际网络中，功率的传播需要满足电路理论中的基尔霍夫定律以及输电线路的最大传输容量等约束，随着研究的深入，有学者提出了基于电气距离的网络能力、传输路径的加权长度和等指标。2)衡量电网节点连通性的局部指标，如节点度、权度、熵度、聚类系数等，这些指标反映的是输电网的局部结构特征。总的来说，现有研究多基于单一全局指标或局部指标来衡量输电网复杂结构安全性，因而评估的结果往往与电网实际情况不符。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种电网中坚层结构与经济发展对应关系的评价方法及系统，其基于输电网网架的典型结构形式，建立评价指标体系，包括可靠性、经济性、协调性等方面的指标，然后根据不同的经济发展程度，选出部分指标作为评价某一经济发展水平的评价指标子集，用建立的评价指标子集来评价经济发展不同地区的网架结构，分析该网架结构与当地经济发展的适应性。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种电网中坚层结构与经济发展对应关系的评价方法，包括以下步骤：1)建立基于负荷密度的评价指标体系；2)基于构建的评价指标体系，计算同一负荷密度下，各待评价输电网中坚层网架结构形式的评价指标值；3)根据得到的同一负荷密度下各待评价输电网中坚层网架结构形式的评价指标值，计算所有评价指标的综合评分值，根据综合评分结果从评价指标体系中选出评价子集，用来评价该负荷密度对应中坚层网架结构的合理程度。所述步骤1)中，建立基于负荷密度的评价指标体系的方法，包括以下步骤：1.1)对国内外输电网中坚层网架的结构形式进行调研，并根据供电电源的数量将输电网中坚层网架结构形式进行分类；1.2)根据步骤1.1)中输电网中坚层网架结构形式的分类结果以及调研情况，建立基于负荷密度的评价指标体系。所述步骤1.1)中，输电网中坚层网架的典型结构形式分为两大类：单电源供电的结构形式和双电源供电的结构形式；所述单电源供电的结构形式分为单电源辐射式供电形式、单电源链式供电形式、单电源单环式供电形式、单电源双环式供电形式；所述双电源供电的结构形式分为双电源链式供电形式、双电源环式供电形式。所述步骤1.2)中，建立的评价指标体系分为两层：一级指标包括可靠性指标、经济性指标、协调性指标以及安全性指标；所述可靠性指标的二级指标包括：切负荷风险，电量不足期望值；所述经济性指标的二级指标包括：总投资成本，停电损失，単位负荷费用；所述协调性指标的二级指标包括：适应性；所述安全性指标的二级指标包括：N-1满足率，N-2满足率，拓扑结构脆弱度。所述各评价指标的计算公式如下：切负荷风险的计算公式为：式中，pi为系统状态i的概率；Ci为切负荷量；S为有切负荷的系统状态集合；电量不足期望值的计算公式为：式中，Di为系统状态i的持续时间；Fi为系统状态频率；总投资成本的计算公式为：CZ＝IC+OC-DC；式中，IC为初始投资成本；OC为运行维护成本；DC为报废成本；停电损失的计算公式为：Lcut＝EENS×IEAR；其中，EENS为停电造成的电量损失，IEAR为停电损失评价率，表示单位电量的经济损失；单位负荷费用的计算公式为：式中，CDW为单位负荷费用，单位为万元/kW；L为总的负荷量，单位为kW；适应性指标的计算公式为：其中，RZ＝CZ+Lcut；拓扑结构脆弱度的计算公式为：式中，VFn为网架结构的脆弱度；C为网架结构的形式参数；VFs为变电站的脆弱度；n为变电站总的接入线路条数；j为网架中变电站的数量；其中，式中，N为接入变电站的回路数；K为与电源点的距离参数；m为站点线路的接入线路数目；λ为线路的故障率；l为线路的长度。所述步骤3)中，根据同一负荷密度下各待评价输电网中坚层网架结构形式的评价指标值，计算所有评价指标的综合评分值的方法，包括以下步骤：3.1)建立评价指标体系的评价集,用于评价各评价指标值的得分及其合理程度；3.2)根据评价指标类型的不同采用不同的梯形分布函数计算各评价指标值的隶属度；3.3)计算同一负荷密度下各待评价输电网中坚层网架结构形式的各评价指标值的权重；3.4)根据步骤3.2)得到的各评价指标的隶属度和步骤3.3)得到的各评价指标的权重得到各评价指标的综合模糊隶属度，然后再根据步骤3.1)的评价集计算得到所有评价指标的综合评分值。所述步骤3.2)中，所述评价指标类型包括正指标、逆指标和区间指标，所述正指标包括N-1满足率、N-2满足率；所述逆指标包括切负荷风险、电量不足期望值、总投资成本、停电损失、单位负荷费用、拓扑结构脆弱度；所述区间指标包括适应性指标。所述正指标采用升半梯形分布函数进行隶属度的计算，计算公式为：所述逆指标采用降半梯形分布函数进行隶属度的计算，计算公式为：所述区间型指标采用如下的梯形分布函数进行计算：其中，x为任一指标的值，a，d分别代表该指标的上下界，b，c为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网中坚层结构与经济发展对应关系的评价方法，其特征在于包括以下步骤：1)建立基于负荷密度的评价指标体系；2)基于构建的评价指标体系，计算同一负荷密度下，各待评价输电网中坚层网架结构形式的评价指标值；3)根据得到的同一负荷密度下各待评价输电网中坚层网架结构形式的评价指标值，计算所有评价指标的综合评分值，根据综合评分结果从评价指标体系中选出评价子集，用来评价该负荷密度对应中坚层网架结构的合理程度。

【技术特征摘要】
1.一种电网中坚层结构与经济发展对应关系的评价方法，其特征在于包括以下步骤：1)建立基于负荷密度的评价指标体系；2)基于构建的评价指标体系，计算同一负荷密度下，各待评价输电网中坚层网架结构形式的评价指标值；3)根据得到的同一负荷密度下各待评价输电网中坚层网架结构形式的评价指标值，计算所有评价指标的综合评分值，根据综合评分结果从评价指标体系中选出评价子集，用来评价该负荷密度对应中坚层网架结构的合理程度。2.如权利要求1所述的电网中坚层结构与经济发展对应关系的评价方法，其特征在于：所述步骤1)中，建立基于负荷密度的评价指标体系的方法，包括以下步骤：1.1)对国内外输电网中坚层网架的结构形式进行调研，并根据供电电源的数量将输电网中坚层网架结构形式进行分类；1.2)根据步骤1.1)中输电网中坚层网架结构形式的分类结果以及调研情况，建立基于负荷密度的评价指标体系。3.如权利要求2所述的电网中坚层结构与经济发展对应关系的评价方法，其特征在于：所述步骤1.1)中，输电网中坚层网架的结构形式分为两大类：单电源供电的结构形式和双电源供电的结构形式；所述单电源供电的结构形式分为单电源辐射式供电形式、单电源链式供电形式、单电源单环式供电形式、单电源双环式供电形式；所述双电源供电的结构形式分为双电源链式供电形式、双电源环式供电形式。4.如权利要求2所述的电网中坚层结构与经济发展对应关系的评价方法，其特征在于：所述步骤1.2)中，建立的评价指标体系分为两层：一级指标包括可靠性指标、经济性指标、协调性指标以及安全性指标；所述可靠性指标的二级指标包括：切负荷风险，电量不足期望值；所述经济性指标的二级指标包括：总投资成本，停电损失，単位负荷费用；所述协调性指标的二级指标包括：适应性；所述安全性指标的二级指标包括：N-1满足率，N-2满足率，拓扑结构脆弱度。5.如权利要求4所述的电网中坚层结构与经济发展水平对应关系的评价方法，其特征在于：所述各评价指标的计算公式如下：切负荷风险的计算公式为：式中，pi为系统状态i的概率；Ci为切负荷量；S为有切负荷的系统状态集合；电量不足期望值的计算公式为：式中，Di为系统状态i的持续时间；Fi为系统状态频率；总投资成本的计算公式为：CZ＝IC+OC-DC；式中，IC为初始投资成本；OC为运行维护成本；DC为报废成本；停电损失的计算公式为：Lcut＝EENS×IEAR；其中，EENS为停电造成的电量损失，IEAR为停电损失评价率，表示单位电量的经济损失；单位负荷费用的计算公式为：式中，CDW为单位负荷费用，单位为万元/kW；L为总的负荷量，单位为kW；适应性指标的计算公式为：其中，RZ＝CZ+Lcut；拓扑结构脆弱度的计算公式为：式中，VFn为网架结构的脆弱度；C为网架结构的形式参数；VFs为变电站的脆弱度；n为变电站总的接入线路条数；j为网架中变电站的数量；其中，式中，N为接入变电站的回路数；K为与电源点的距离参数；m为站点线路的接入线路数目；λ为线路的故障率；l为线路的长度。6.如权利要求1所述的电网中坚层结构与经济发展对应关系的评价方法，其特征在于：所述步骤3)中，根据同一负荷密度下各待评价输电网中坚层网架结构形式的评价指标值，计算所有评价指标的综合评分值的方法，包括以下步骤：3.1)建立评价指标体系的评价集,用于评价各评价指标值的得分及其合理程度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智冬，徐谦，刘春明，李雪，王帅，兰洲，吴俊利，齐芳，王佳明，金一川，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网北京经济技术研究院，华北电力大学，国网浙江省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11