（电力系统及其自动化专业论文）农村电网技术评价系统的研究与开发.pdf

独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：茄，硼时间：如稆年以月妒日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上 发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：苗，优 时间： 圳年“月j 妒日 导师签名 惫锄 ， 时风力一年形月日 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 课题背景及研究意义 第一章绪论 近年来，县级电网的电力负荷增长明显加快然而长期的投资不足使得县级电网设备陈旧、 技术落后、存在供电瓶颈，不能较好地满足用户的电力需求。为了适应经济的快速发展，我国政 府从1 9 9 8 年开始投资巨额资金对我国农村电网进行了为期三年的建设与改造，同时进行农电体 制改革，实行城乡电网同网同价，即“两改一同价”t 作。农村电网的建设与改造是党和政府的 “民心、t 程”、“德政工程”，是造福广大农民的一件大事。其目的是通过改善农村电网现状，提 高电网运行经济性，最终实现减轻农民用电负担，提高农民生活水平，发展农业生产。繁荣农村 经济，开拓农村电力市场。其社会影响十分广泛，宏观经济效益明显。 为了对农网改造后的电网进行系统、科学的技术评价，全面总结各地区农网改造的经验和存 在问题，并为今后瓜网改造工程提供决策依据，很有必要并且迫切需要对农网改造后技术评价进 行研究。为此，在农网建设与改造一期工程和二期工程进行的同时，华北电力集团专门立项对农 村电网技术评价进行研究。2 0 0 3 年受国家电网公司委托，本课题组进一步对农村电网评价进行 研究，同时进行实用化软件的研究开发。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 农村电网性能评价的研究现状 1 9 9 7 年，辽宁省在“九五”期问为了明确农网发展建设的方向1 1 j ，对本省的农网现状进行了 评价，评价从两个方面进行：一是全省农网的些综合指标及有关情况，二是全省农网技术装备 进步的情况。综合指标包括备类设备和线路的比例、电网结构、用电技术指标、电压质量和“农 村电气化”标准的达标率，其中各类设备和线路的比例主要包括6 6 k v 变电站达到标准化水平的 比例、一类、三类的6 6 k v 和1 0 k v 的线路各占多大比例以及配变中高耗能和7 3 系列各占的比例， 电网结构指电压组合、主配容量比、配变与用电设备容量比、6 0 与l o k v 线路长度比、1 0 与n 4 k v 线路长度比，用电技术指标包括高压综合网损率和功率因数，电压质量主要指在载调压的覆盖面， “农村电气化”标准的达标率为达标县的总数。技术装备的进步状况包括微机应用、县调自动化 系统( s c a d a ) 实用化、小型化变电站的推广、科技工作和节能示范县经验的推广工作。 以上评价工作，是针对辽宁省农网现状的评价，其电压等级为6 6 k v ，对全国的农网现状评 价米讲，有值得参考的地方，但是这些评价指标还存在一定的局限性，而且这是对省的评价，只 能反映该省农网的宏观状况，不能具体、细致地反映各县的情况，通过这样的评价不能找到各县 电网存在的技术问题。此外，该评价工作没有涉及权重和评价方法，只是对评价指标进行了计算。 2 0 0 3 年，华北电力大学进行了农村电网建设与改造项目后评价研究【2 ，”，电网技术评价指标 体系包括线损率、供电可靠性、用户端电压合格率、容载比、变压器容量、输电线路长度、平均 供电半径、电网安全性等八个方面，其中电网安全性是定性指标，由专家投票打分得到，主要包 中国农业大学硕士学位论文 笫一章绪论 括设备完好率和设备事故率两个方面。指标体系见图1 - 1 。 图1 - 1 华北电力大学农罔技术评价指标体系 评价步骤为：( 1 ) 输入网改前后的各指标值：( 2 ) 计算网改前后各指标的变化差值和变化率； ( 3 ) 用线性模型计算各层指标的综合得分：( 4 ) 计算电网性能评价综合得分；( 5 ) 根据得分从 评语集中取得相应的评语结论。其中指标权重用专家打分法确定。 以上指标体系基本上可以反映农网的规模，但是还不够细致比如，变压器容量和输电线长 度可以反映农网的规模，但反映不了各元件以及它们之间是否匹配的情况；指标“平均供电半径” 不合理，因为在每条线路的供电半径均不合格的情况下，仍可能得出电网的平均供电半径合格的 结论，所以这个指标没有实际意义。 综上所述，目前，对农村电网技术评价的研究比较少，还没有一整套完善的评价体系，因此， 有必要对农网技术评价进行更深入的研究。 1 2 2 综合评价方法的研究现状 综合评价是指人们根据不同的评价目的，选择相应的评价形式，据此选择多个因素或指标，并 通过定的评价方法，将多个评价因素或指标转化为能反映评价对象总体特征的信息。 要完成一次综台评价，需要解决四方面的问题1 4 j ： ( 1 ) 确定评价指标体系，即采用哪些指标进行评价。选取评价指标要遵循目的性、全面性、 合理性的原则，要尽可能覆盖评价的内容，还要有较好的可操作性。 ( 2 ) 确定评价尺度，评价尺度用来对评价对象进行测定并确定其价值。在评价中要根据评价 的目的、评价对象的性质等来确定评价尺度。 ( 3 ) 评价指标的处理。对于不同的指标其量纲是不同的，而且数值差异较大，只有进行无量 纲化即规格化，才能进行有意义的评价。这个过程就是把指标实际值转化为指标评价值的过程。 ( 4 ) 确定荐评价指标的权重系数。权重系数是一个非常关键的参数，权重系数不同，评价结果 将有一定区别。 2 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 综合评价方法发展到今天已不下数十种之多，根据所采用的理论，归纳起来大致可以区分为 二类： ( 1 ) 基于专家经验的方法嗍 专家打分法 专家打分法是一种既简单义应用广泛的评价方法，它是在定量和定性分析的基础上，以打分的 方式做出评价。其步骤为：首先设置评价指标：然后由专家按照一定的评分标准给每个指标打分； 最后将各专家、箨指标豹评分值综合，得到总评分值作为综合评价的结果，综合的方法可以采用 简单平均法、加权平均法等。 德尔菲法 德尔菲法是种多轮专家咨询法，其一般步骤为：( 1 ) 根据咨询目的向备专家发出第一轮咨 询，请专家各自填写表格表述自己的意见；( 1 1 ) 收集咨询表并整理、汇集各专家意见；( 1 1 1 ) 进行 第二轮咨询，同时将第一轮咨询结果反馈给每位专家；( ) 经过几轮反复咨询，意见逐渐收敛， 接近于正态分布，此时咨询活动可以结束：( v ) 对数据进行处理得到晟终结果。 基于专家经验的综合评价方法原理上易于理解，操作上简便易行，应用下缺乏足够的客观数 据或者方案价值在很大程度上取决于主观因素的情况，可以收到良好的效果。但这种方法系统性 不强，受主观因素的影响大，难以保证评价结果的客观性和准确性。特别是德尔菲法存在着对时 间、人力、物力的耗费较多的不足。 ( 2 ) 基于决策和智能的评价方法 层次分析法舯】 层次分析法是一种实用的多准则决箢方法。它把复杂的问题分解为各个组成因素，将这些因 素按支配关系分组形成有序的递阶层次结构，由专家通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相 对重要性，然后综合专家的判断以决定决策诸因素相对重要性总的顺序。 这种方法能够处理决策中的定性与定量因素，具有实用性、系统性、简洁性等优点，它完全 依靠主观评价做出方案的优劣排序，所需数据量很少，决策花费的时间很短。不足之处是遇到因 素众多、规模较大的问题时，该方法容易出现问题，如判断矩阵难以满足一致性要求，进一步对其 分组往往难以进行等，因此它的应用也就基本上限于诸因素子集中的因素不超过9 个的对象系统 的综合评价，其应用主要针对方案基本确定的决策问题，一般仅用于方案选优。 模糊综合评价方法p 7 1 模糊综合评价法是利用模糊集理论进行评价的一种方法。模糊集理论不是单纯的数字和符号 的形式演算，而是模拟人的思维推理过程，充分利用人脑对模糊现象能够做山正确判断的优点，使 定性化的因素向定量化逼近，从而得出科学的结果。综合评价是人脑的思维活动，模糊性是人类思 维的特点之一，模糊综台评价法在某种程度上弥补了经典数学与统计数学的不足，因而近年来在 系统评价领域得到了广泛的应用。 模糊综合评价的步骤与方法如下：( 1 ) 确定评价因素集u = 忸1 ，町一。 即评价指标体系；( i i ) 确定评价集肚 v 1 ，v ： 即评语等级的模糊尺度集，如中等、较好、好等；( 1 1 1 ) 确定因素权重集 胙 w b w 2 w 。 即因素的重要程度；( i v ) 单因素评价，就是相对丁评价因素“：分别求出评价”的 隶属度，并建立模糊矩阵r ；( v ) 计算综合评价结果曰；w 。r ；( ) 对模糊综合评价结果向量 进行分析。 3 中国农业大学硕士学位论文 第一章绪论 该方法的优点是可对涉及模糊因素的对象系统进行综合评价，而且更加适宜于评价因素多、 结构层次多的对象系统；不足之处是该方法过程本身并不能解决评价指标间相关造成的评价信息 重复问题，隶属函数的确定还没有系统的方法，有待进一步探讨。 数据包络分析法i s , 6 i 数据包络分析法( d a t ae n v e l o p m e n ta n a l y s i s ，简称d e a ) 是著名运筹学家c h a r n e s sa 和 c o p p e r w w 等学者以“相对效率”概念为基础，根据多指标投入和多指标产出对相同类型的单位 ( 部门) 进行相对有效性或效益评价的一种新的系统分析方法。它的一个直接和重要的应用就是 根据输入、输出数据对同类型部门、单位( 称为决策单元) 进行相对效率与效益方面的评价。其 特点是完全基于指标数据的客观信息进行评价，剔除了人为因素带来的误差。它的优点是可以评 价多输入多输出的大系统，并可找出单元薄弱环节加以改进，缺点是只表明评价单元的相对发展 指标，无法表示出实际发展水平。 人工神经网络评价法 基于人工神经网络的多指标综合评价方法通过神经网络的自学习、自适应能力和强容错性， 建立更加接近人类思维模式的定性和定撬相结合的综合评价模型。训练好的神经网络把专家的评 价思想以连接权的方式赋予网络上，这样该网络不仅可以模拟专家进行定最评价，而且避免了评 价过程中的人为失误。其缺点是需要大量的训练样本，精度不高，应用范围是有限的，此外，网 络收敛速度慢也极大地影响着评价工作的效率。 灰色综合评价法 灰色综合评价是建立在灰色系统理论的基础上的，灰色系统理论是华中科技大学的邓聚龙教 授提出的。所谓灰色评价，就是基于灰色系统的理论和方法，对某个系统或所属因子，在某一时 间段所处的状态，针对预定的目标，通过系统分析，做出一种定量的评价与描述，以便在更高的 层次上，对系统的综台效果与整体水平，形成一个可供比较的概念与类别。优点是可以较好地解 决评价指标难以准确量化和统计的问题，能够排除人为因素带来的影响，使评价结果更加客观准 确，并且不必进行归一化处理，可用原始数据进行直接计算，可靠性强；缺点是要求样本数据且 具有时间序列特性，只对评价对象的优劣做出鉴别，并不反映绝对水平。 ( 3 ) 基于数值和统计的评价方法h 基于数值和统计的评价方法主要是应用主成分分析、因子分析、聚类分析、判别分析等方法 对一些对象进行分类和评价等，该类方法在环境质量、经济效益的综合评价以及工业主体结构的 选择等方面得到了应用。该方法是一种不依赖于专家判断的客观方法，优点是可以排除评价中人 为因素的干扰和影响，而且比较适宜于评价指标问彼此相关程度较人的对象系统的综合评价；不 足之处是方法给出的评价结果仅对方案决策或排序比较有效，并不反映现实中评价目标的真实重 要性程度，其应用时要求评价对象的各因素须有具体的数据值。 1 2 1 3 指标权重计算方法的研究现状 确定指标权重的方法可人致分为二大类：主观赋权法与客观赋权法。主观赋权法常用的有德 尔菲法和层次分析法，客观赋权法常用的有主成分分析法和熵值法。 德尔菲法是比较常用的一种方法，是根据若干号家的知识、智慧、经验、信息和价值观， 4 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 对已拟出的评价指标分析、判断、权衡并赋予权值的一种凋查法。一般需经过多轮匿名调查，在 专家意见比较一致的基础上，经组织者对专家意见进行数据处理，对专家意见的集中程度、离散 程度和协调程度进行检验，达到要求之后得到各评价指标的初始权重向量，然后再对其进行归一 化处理，获得各评价指标的权重向量。 层次分析法【”1 0 ( a n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s ，简称a h p ) 是美国运筹学家s a a t yt l7 0 年代提 出的一种定性方法与定量分析方法相结合的多目标决策分析方法。这种方法是通过分析复杂问题 所包含的因素及其相互关系，将问题分解为不同的要素，并将这些要素归并为不同的层次，从而 形成多层次结构，在每一层次可按某一规定准则对该层元素进行逐对比较，建立判断矩阵。通过 计算判断矩阵的晟大特征值及对应的正交化特征向量，得出该层要素对于准则的权重。层次分析 法是目前系统工程处理定性与定量相结合问题的比较简单易行且又行之有效的一种系统分析方 法。 a h p 法和德尔菲法一样，不需要具备样本数据，专家仅凭对评价指标内涵与外延的理解即可 作出判断，适用范围较广，特别是对一些定性的模糊指标仍可作出判断，且在判断过程中可以吸 纳更多的信息。a h p 法对各指标相对重要程度的分析更具逻辑性，刻划的更细，严格的数学处理 使得其可信度高于德尔菲法。如果所评价系统缺乏样本数据，且含有大量定性指标，一般采用 a h p 法。这两种方法的缺点是在一定程度上都存在主观性，如专家选择不当则可信度降低。 主成分分析法【“1 是通过恰当的数学变换，使新变量主成分成为原变量的线性组合，并选取少 数儿个在变差总信息量中比例较大的主成分来分析事物的一种方法。主成分在变差信息量中的比 例越大，它在综合评价中的作用就越大。其优点是没有任何人为因素的影响，能够客观体现数据 本身对综合测评指标体系的赋权作用。 熵值法【”1 是根据不同评价对象各指标数据的差异程度来确定权重的方法。其基本原理是：设 有m 个待评对象，n 项评价指标的指标数据矩阵为x = 0 i ) 。，对于某项指树，若各待评对象的 指标值x ，间的差距越大，则该指标在综合评价中所起的作用就越大；反之，作用越小。嫡值法是 根据各指标所含信息有序度的差异性，也就是信息的效用价值来确定该指标的权重，可信度比较 高但缺乏各指标之间的横向比较。 主成分分析法和熵值法共同的缺点是都需要大量的样本数据，在应用上受到限制。 以上方法得到的权重都是精确数，但在实际问题中，由于客观因素的复杂性、不确定性以及人 的认知具有不确定性，往往不能完全确定事物所处的状态，因此就有了不确定型层次分析法1 1 1 ”】、 灰色层次分析法和未确知层次分析法【1 6 ”。不确定型层次分析法中判断矩阵的元素用区间数表 示，充分利用了判断者的全部判断信息，计算出的权重也是区间数。灰色层次分析法同样是将判 断矩阵扩展为区间灰数判断矩阵，然后利用一定方法将区间灰数判断矩阵白化，得到的权重是一 个确定的值，而不是区间。未确知层次分析法用未确知三值表示判断矩阵中的元素，然后将未确 知判断矩阵转化为未确知属性判断矩阵，方便进行一致性检验并求取权重，权重也是用未确知三 值表示的。这三种方法都考虑了事物本身的不确定性以及人的认知的不确定性，更加符合认知规 律和客观实际，但是均未考虑专家打分的可信度。 5 中国农业大学颂上学位论文 第一章绪论 1 3 本文的主要工作 农村电网技术评价体系主要包括评价指标体系、评价指标权重及评价方法三方面内容。本文 已有的理论基础为评价指标体系、用层次分析法和主成分分析法确定指标权重和综合模糊评价方 法。本文的主要理论研究工作是对指标权重的确定方法和评价方法作了深入的研究，为今后的农 网评价工作提供参考，具体工作如下。 理论研究工作： ( 1 ) 对指标权重的确定方法进行深入研究，充分考虑人的认知的不确定性对指标权重的影 响，建立计及专家意见可信度的指标权重模型，并结合算例验证方法的有效性。 ( 2 ) 对评价方法进行深入研究充分考虑各地农网的差异性，提出基于区间数的评价方法， 并结合算例验证方法的有效性。 软件开发工作： ( 3 ) 开发县级农村电网技术评价软件系统，需要达到实用化要求。 ( 4 ) 开发省、地( 市) 级农村电网技术评价软件系统，需要达到实用化要求。 6 第二章农村电网技术评价系统的理论基础 农村电网技术评价系统的理论基础包括评价指标体系、评价指标权重和评价方法，本章对其 进行详细介绍。 2 1 农网技术评价指标体系 】8 】 2 1 1 评价指标体系设置的原则 评价指标体系是根据评价对象系统预定的目标要求而选择的评价指标的集合。农网建设与改 造技术评价指标体系框架的构建应建立在对评价对象深入调查和研究的基础上，必须符合下列原 则。 ( 1 ) 系统性原则 系统性原则是指评价指标体系应从整体的角度全面、系统地反映农网建设与改造后电网的技 术特点和状况，充分体现通过农网建设与改造农网性能是否改善，特别要考虑农网结构和性能是 否满足有关规程规定的技术要求。 ( 2 ) 科学性原则 评价指标体系必须是科学的、规范的。要注意各评价指标之间的相互关系，尽可能减少各指 标间的关联度，避免或减少指标间的彼此交叉。对有些实在很难完全避免交叉的指标在确定其归 属时，要尽量遵从就近就重的原则，将其划入最能反映其内涵的类别当中。 ( 3 ) 客观性原则 评价指标体系要尽可能全面客观地反映农网建设与改造后农网结构和性能的全貌，要力求使 评价结论客观、公正。 ( 4 ) 实用性原则 评价指标体系的设置要具有实用性和可操作性，要便于有关人员操作和使用。具体包括：评 价的内容和范围应明确，有针对性；每个评价指标的内涵要清晰准确，要既能说明问题，又便于 分析比较；定性指标不互相交叉，定量指标应可以度量计算。在指标选取时，对尚不具备评价条 件的某些方面应作出说明。 2 1 2 评价指标体系的建立 从电网运行角度看，达到安全、经济、优质、可靠的供电要求，电网性能就好。然而电网的 运行情况是与电网结构和基础设施等密切相关的。因此，对一个电网的评价应从电网动态性能( 电 网运行特征参数) 和电网静态性能( 电网结构、装备) 两方面考虑。 衡量农村电网运行状况优劣的主要动态评价指标有： ( 1 ) 农网损耗 农网损耗是衡量农网运行经济性的重要指标，它在一定稗度r 决定了农电企业的经济效益， 同时可从一个侧面说明农网的技术水平。因此，也应是技术评价的艰要动态指标。以各级电网线 7 中国农业大学硕+ 学位论文 第二章农村电嘲技术评价系统的理论基础 路、变压器损耗率的高低作为农网损耗的评价指标。 ( 2 ) 农网电压质量 电压质量是衡量供屯质量的主要指标之一，也是长期以来农网建设要解决的重点问题，因此 也应是农网建设与改造后技术评价的重要动态指标。以电压合格率的高低作为电压质量的评价指 标。 ( 3 ) 农网供电可靠性 供电可靠性也是衡量供电质量的重要指标之一。我国加入、d 后，随着时间的推移，经济 运行机制逐步与世界接轨。随着电力市场的深入改革和发展，供电可靠性将逐步成为电力经营商 对电力用户的承诺并受经济约束。因此，供电可靠性也应是技术评价的重要动态指标。| 三l 供电可 靠率作为供电可靠性的评价指标。 ( 4 - ) 农网功率因数 功率因数是农网运行的重要参数之一，它除了与农网损耗、农网电压质最有关外，还与农网 无功补偿的状况有关。功率因数表明了农网对系统无功的需求情况，从这一点来说有它的独立性。 电压质量好坏、电网损耗大小虽与功率因数有关，但都不能表明无功的需求状况，因此把功率因 数也作为技术评价的动态评价指标之一。 衡量农网布局、结构、装备性能的静态指标主要有： ( 1 ) 农网布局 农网布局合理与否是决定农网各种性能的基础。农网布局的核心是变电所的布局，而变屯所 的布局又取决于各级线路的供电半径。所以，选用线路供电半径超过规定值的比例、变电所是否 位于负荷中心以及变电所是否有双电源作为衡量农网布局合理与否的静态指标。须要指山的是， 以平均供电半径作为评价指标是不合理的。 ( 2 ) 供电能力和输配电传送能力匹配 供电能力是衡龟电网结构的重要指标。为了满足用户的要求，农网应做到有电送得进，有电 供得出，也就是农网必须有足够的供电能力，而且输配电传送能力应匹配，不应出现瓶颈现象。 因此，把供电能力、输配电传送能力匹配作为两个静态技术评价指标。分别以容载比、线路供电 能力不足比例和线路、变电所传送能力不匹配比例作为两静态评价指标的具体评价指标。 ( 3 ) 农网设备 电网设备的技术状况影响整个电网的技术水平。由于历史原因，农网设备长期处于比较落后 的状态，成为限制农网运行水平的重要制约因素之一。解决这一历史问题，也是这次农网建设与 改造的重要任务。因此，把农网设备水平作为农网静态技术评价指标之一。以高耗能变压器比例、 有载调压变压器比例和油开关比例作为具体评价指标。 评价指标体系采用分级分层思想，总评价目标为电网性能，包含以f 八个一级指标：电网损 耗、供电可靠性、电压质量、功率因数、电网布局、供电能力、输配电传送能力匹配、电网设备。 每个一级指标按不同电压等级、不同元件细分成若干个二级指标，二二级指标共2 8 个，见图2 - 1 。 8 中国农业大学倾士学位论文 第二章农村电网技术评价系统的理论基础 2 1 3 评价指标的含义 图2 - 1 农网性能评价指标体系 l 1 ，电唧识十t 一级指标电网损耗包含5 个二级指标：高压线路损耗率、高压主变损耗率、中压线路损耗率、 中压配变损耗率、低压电网损耗率，内涵界定如式( 2 - 1 ) 式( 2 - 5 ) 。 高压线路损耗率- 墨篆 | ；| ：；蓄菩嚣，o o 心d ， 高压主变损耗率= 蔷篆麦i ；詈菩鼍茎，。 c 2 2 ， 中压线路损耗率- 车鬈 | | ；i ；著鼍差- 。 - 3 ， 中压配变损耗率辜篆爰i ；誓吾嚣- o o 心4 ， 低压电网损耗率= 主譬磊器器x - o o 也j ， ( 2 ) 供电可靠性 一级指标供电可靠性包含1 个= 级指标：供电可用率，内涵界定如式( 2 - 6 ) 。 供电可靠率- ( ，一旦舞著器) 。 ( 2 6 ) ( 3 ) 电压质量 一级指标电压质量包含2 个：级指标：变电所l o k v 母线电压合格率、低压电网电压合格率 内涵界定如式( 2 - 7 ) 式( 2 - 8 ) 。 9 中国农业人学硕士学位论文第二章农村电网技术评价系统的理论基础 变电所，。t v 母线电压合格率一d 一 筹喜雾芸昌善萎詈篆盖：案i ；导器，x ，。c z 一， 低压电网电压合格率，q 一 碍薹暑掣暑詈篆盖，o o - s ， 在农网建设与改造技术导则【”】中规定：用户端电压合格率应达到9 0 及以上，电压允许偏差 值为：2 2 0 v 允许偏差值+ 7 一1 0 ；3 8 0 v 允许偏差值+ 7 一7 ；1 0 k v 允许偏差值+ 7 7 ； 3 5 k v 允许偏差值+ 1 0 1 0 。据此，电压在此范围内为合格。 ( 4 ) 功率因数 一级指标功率因数包含2 个二级指标：变电所l o k v 侧功率因数合格率、1 0 0 k v a 及以上配 变功率因数合格率，内涵界定如式( 2 9 ) 式( 2 1 2 ) 。 年平均功率因数；：篁童塑皇量 ( 2 9 ) 年有功电量2 + 年无功电量2 变电胞。t v 坝恸率因数合格率= 至型型譬雾凳麓甓裂篓笋竺量堂堂，。o ( 2 - 1 0 ) ，。眺懒以上配变功率瞰a 格率一卜型絮畿舞篙勰嵩警逖瑚0 0 ( 2 1 1 ) 1 0 0 k v a 及以上1 0 k v 配变功率因数超标的台月数 = 号第f 月功率因数超标白钮0 0 k v a 及以匕1 0 k v 配变台数 智 ( 2 1 2 ) 在农网建设与改造技术导则【”1 中规定：变电所l o k v 侧功率因数应达到0 9 及以上，1 0 0 k v a 以上用户配变二次侧功率因数应达到0 9 及以上，农户配变二次侧功率因数应达到0 8 5 及以上。 ( 5 ) 电网布局 一级指标屯网布局包含5 个二级指标：变电所位于负荷中心比例、变电所双电源比例、高压 线路供电半径超标准i f , 例、l o k v 线路供电半径超标准比例、3 8 0 v 线路供电半径超标准比例，内 涵界定如式( 2 1 3 ) 式( 2 - 1 5 ) 。 变电所位于负舯恻= 塑骧铲x l o o ( 2 - 1 3 ) 变电所双电源比例= 翌皇 l 等；慧蓑垦塑，。( 2 - 1 4 ) 某电压等级线路供电鞭超帅型焉篝黼嘉筹堕燮1 0 。( 2 - 1 5 ) 农网建设与改造技术导则中规定：1 1 0 k v 线路供电半径应小于1 5 0 k m ；6 6 k v 线路供电半 径应小于8 0 k m ；3 5 k v 线路供电半径应小于4 0 k m ；1 0 k v 线路供电半径应小于1 5 k m ；3 8 0 v 线路 供电、r 径应小于0 5 k i n 。备电压等级线路供电半径超出此范围即为超标准。 ( 6 ) 供电能力 1 0 一级指标供电能力包含5 个二级指标：l l o k v 电网主变容载比、3 5 ( 6 6 ) k v 电网主变容载 比、l o k v 配变容载比、高压线路供电能力不足比例、l o k v 线路供屯能力不足比例，内涵界定如 式( 2 - 1 6 ) 式( 2 - 1 7 ) 。 某电压等级主变c 配变，容载比蓑鼍篆蓦曩篡嚣蓑鼍萋鼍嘉专薷主手淼( 2 - 1 6 ) 在农村电力网规划设计导则中规定：3 5 ( 6 6 ) k v 、l l o k v 变电所容载比可取为1 8 2 1 ； l o k v 配变容载比可取为1 6 1 9 。 某电压等级线路供电能力不足比例一堕皇堡 | | 警崔皋曩囊嘉 ：；! 燮x - 。晓。 若某线路输电容量小于按规定年预测的最大负荷，则该线路供电能力不足。在农网建设与改 造技术导则中要求：高压线路要留有1 0 年发展余度，l o k v 线路要留有不少于5 年的发展余度。 ( 7 ) 输配电传送能力匹配 一级指标输配电传送能力匹配包含3 个二级指标：l l o k v 变电所送出能力不匹配比例、3 5 ( 6 6 ) k v 变电所传入能力不匹配比例、3 5 ( 6 6 ) k v 变电所送出能力不匹配比例，内涵界定如式 ( 2 - 1 8 ) 式( 2 - 2 3 ) 。 - t 。x v 变电所送出能力一生簧篆孑墨笔嘉釜；：；l 擎 q j 鼬 。s c 卿瞅电所传入胁焉糕蓊荔黼蓦擎( 2 - 1 9 ) ，s ，t v 变电所黼踟篙躲芸糕羹薯竽 协z 根据调研：l l o k v 变电所送出能力可取为1 0 2 5 ；3 5 ( 6 6 ) k v 变电所传入能力可取为1 0 2 5 ；3 5 ( 6 6 ) k v 变电所送出能力可取为1 0 2 5 。 m w 变蜥送螨力不硎叭塑裟糕磊半舢眈捌， s s c e 回t v 变电所传入能力不匹配比例- 堡垒整鋈蒹苦蓦蓦雾翥i i i 笋塑遨，o o 眈艺z ， s s c s s ，t v 变电所送出能力不匹配比例t 型里塑笔妄裂篆等萋篆害i i i ；皇堕塾1 0 0 ( 2 - 2 3 ) 3 5 ( 6 6 ) k v 变电所送出能力不匹配比例t 兰兰翌罢当爿等罢赛兰裂兰羞兰旦坐 ( 8 ) 电网设备 一级指标电网设备包含5 个二级指标：高耗能主变比例、有载调压主变比例、l o k v 高耗能 配变比例、高压油开关比例、l o k v 油开关比例，内涵界定如式( 2 2 4 ) 式( 2 2 8 ) 。 高耗能主变比例一笔襄露笋枷嘛 协z a ， 有载调压主变比例一童笔墓i 譬；蠢 塑x ，。( 2 - 2 5 ) 。t v 高耗能配变比例= 望凳簧篙；i ：冀擎订o o ( 2 - 2 6 ) 高压油开关比例一鲁案；i 誊芸萋x - 。( 2 - 2 7 ) ，。w 油开关比例= 罴算羹誊翳圳。( 2 - 2 8 ) 2 2 指标权重的确定 指标权重是以定最的方式反映各项指标在实现对象预定要求中所起作用大小的比重。确定指 标权重不仅可以更真实地反映出对象系统的特点，而且可以使评价t 作实现主次有别，抓住主要 矛盾的效果。在农网建设与改造斤技术评价系统中，把层次分析法和主成分分析法结台确定指标 权重。 2 2 1 层次分析法【1 0 l 层次分析法确定各指标权重的步骤如f ： ( 1 ) 首先由专家针对某一评价对象填写调查表 表2 - 1 专家调查表 表2 - l 中，“反映了指标f 相对于指标的重要程度，采用数字1 9 及其倒数标度。 ( 2 ) 依据调查表建立判断矩阵 丑- 岛。“： 6 2 。屹 6 抽 虬。k ：6 。 ( 3 ) 求判断矩阵b 的最大特征值a 一及其对应的特征向量v b v = t l 。v ( 4 ) 求各指标权重 w 。= 一，i = 1 , 2 ，m 酗 ( 5 ) 一致性检验= 1 ，2 时不需检验) 随机一致性比率c r 为 c r ；c i 刖 式叶t “一一致性指标；彤一平均随机一致性指标。 1 2 ( 2 2 9 ) ( 2 3 0 ) ( 2 - 3 1 ) ( 2 - 3 2 ) 中国农业大学硕士学位论文 第一章农村电网技术评价系统的理论基础 一致性指标a 可依f 式确定 a ，! 坐丛二竺 ( 2 - 3 3 ) 删一l 式中m 一判断矩阵阶数。 平均随机一致性指标脚，可查表2 - 2 确定。 表2 - 2 平均随机一致性指标彤 当c r 7 5 ，则主成分有p 个，第t 个主成分k 为 晚= v k i l = l 式中广带征向量v k 的第i 维分量； z ，一指标变量z i 标准化后变量。 各指标权重对应值为 瓦：薹i b f k 一 v k i ，：。，：，。 荟矾 取证的归一化值为最终各指标权重 w i 七 k = 1 1 4 ( 2 3 9 ) ( 2 4 0 ) v 2 ，v 。各特征值 ( 2 4 1 ) ( 2 4 2 ) ( 2 4 3 ) ( 2 - 4 5 ) 中国农业大学硕士学位论文 第二章农村电网技术评价系统的理论基础 2 3 评价方法与评价模型 所建立的农网改造技术评价指标体系( 如图2 - 1 ) 为典型的层次型结构：第一层为i ；t 标层， 评价目标为“电网性能”：第二层为内容层，评价内容为8 个一级指标：第三层为因素层，评价 因素为2 8 个二级指标。因素层面对原始数据，因此各单因素( 二级指标) 的评价是整个评价过 程的关键，在农网建设与改造后技术评价系统中，采用综合模糊评价方法p “2 蜓立评价模型。 2 3 1 单因素模糊评价 设各单冈素( 二级指标) 的论域对应三个模糊子集， 好，中，差 = 怛1 声2 局) ，隶属函数为 芦l ，岸：，肛3 。隶属函数模型有三种，因素( 二级指标) 不同，模糊子集的隶属函数模型不同。 模型1 ：适用于值越小越好的因素。线损率、线路供电半径超标比例、线路供电能力不足比 例等二级指标应采用模型1 ，隶属函数形状为高斯形，如图2 - 2 。 隶属函数棋犁为 f 1 x a 1 胁卜b 一譬， 。 肛：( x ) = e x p ( 一学) f 1 z n 3 盹k 一譬， 。 式中，口1 ，a 2 ，如为隶属函数的中心，b t ，b 2 , b 3 为隶属函数的宽度。 模型2 ：适用丁值越大越好的因素。供电可靠率、电压合格率、 麻采用模犁2 ，高斯形隶属函数曲线见图2 - 3 。 图2 - 3 模型2 高斯型隶属函数曲线 ( 2 4 7 ) ( 2 4 8 ) 功率因数合格率等二级指标 中国农业大学硕土学位论文 第二章农村电网技术评价系统的理论摹础 隶属函数模型为 f 1 x 口1 “叫唧c 一气茅， ， 心m 肛：( x ) = e x p ( 一与芋) ( 2 - 5 0 ) f 1zia 3 如。卜警， ， 5 1 式中，a 1 ，a 2 ，a 3 为隶属函数的中心，b 1 ，b 2 , b 3 为隶属函数的宽度。 模型3 ：适_ h j 于值在某固定区间的因素。各电压等级容载比应采用模型3 ，隶属函数曲线见 图2 _ 4 。 隶属函数模型为 h o ) 一 ：“) = 图2 - 4 模型3 高斯型隶属函数曲线 1 e x p ( 一垦茅) 唧( 一坚孚) 0 唧( 一竖乏孝) 唧( 一学) 地o ) = 1 唧( 一垦毛竽) 唧( 一垦茅) 0 口l l s j s 口l 2 x 0 1 1 ( 2 - 5 2 ) x d 1 2 xsa 3 ，o rj 2 a 3 2 a 3 1s x5 a 2 1 a 2 2s x sg 3 2 口2 1 x s a 2 2 式。h 口l l ，口1 2 ，n 2 1 4 2 2 ，n3 1 ，口3 2 为隶属函数的中心，b 1 ，b z , b 3 为隶属函数的宽度。 1 6 ( 2 5 3 ) ( 2 5 4 ) 中国农业大学硕士学位论文 第二章农村电网技术评价系统的理论基础 确定某具体指标模糊隶属函数模型时，首先根据指标的性质确定应选何种模型( 模型1 、模 型2 、模型3 ) ，然后确定隶属函数参数，隶属函数口参数主要依据农网建设与改造技术原则【“、 国家电力行业有关标准 2 4 2 8 】及调研获得的数据来确定，隶属函数b 参数则需调试获得。 2 3 2 单因素模糊评价得分的计算 若第i 个一级指标包含的篼，个二级指标的指标数据值为z ，则该二级指标的评价得分0 ) 可按下式计算 只，o ) ：碰坚坠丛3 坐尘堂( 2 - 5 5 ) 罗所0 ) 面 式中，地o ) ，：0 ) ，。o ) 为指标数据值x 属于好、中、差三个模糊子集的隶属函数值， e ，f 2 ，e 分别为肛。 ) = 1 ，一2 0 ) = 1 ，心o ) = 1 时的得分值，分别取9 8 、7 2 、4 5 。 根据评价得分可以定性确定评价效果：若0 ) 印，不合格：若6 0 民( 0 8 5 ，合格； 若凡肛) 8 5 ，优秀。 2 3 3 综合模糊评价方法的评价步骤 综合模糊评价方法具体评价步骤为： ( 1 ) 对因素层各个单因素( 二级指标) 彳幻( 第k 个一级指标包含的第个二级指标) ，收集 基础数据，计算评价得分r ，依据得分确定评价效果； ( 2 ) 确定各单冈素权重恍f ： ( 3 ) 计算各内容层中各内释a 女( 第k 个一级指标) 的评价得分r ，公式为 r = e ，。m ， ( 2 - 5 6 ) 式中肌为第k 个一级指标包含的二级指标的个数，依据得分确定评价效果； ( 4 ) 确定各内容的权重帆； ( 5 ) 计算评价综合得分f ，公式为 f = f 最。m ( 2 - 5 7 ) 厶 式中，m 为一级指标的个数，依据得分确定综合评价效果。 2 4 小结 本章对农网技术评价的指标体系、指标权重的确定方法、评价方法进行了具体介绍，它们是 本文理论研究：作的基础，也是县级农网技术评价和省、地( 市) 级农网技术评价软件系统开发 的依据。本丈的t 作是对指标体系进行了扩展，将评价的电压等级由原来的3 5 ( 6 6 ) k v 扩展到 l l o k v , 并把线路损耗丰f l 设备情况按高、中、低压具体分类。 1 7 3 1 概述 第三章基于未确知有理数的指标权重计算方法 一般来说，评价体系由评价指标、指标权重年u 评价方法三个部分组成。构成指标体系的各个 要素在系统中发挥的作用不同，重要程度也不同，因而要给它们加以不同的权重。一个指标要素 的权重表示这一要素在诸要素集合中的重要程度，表示在其它要素不变的情况下，这一要素的变 化对评价结果的影响。权重分配是否恰当，直接关系到评价指标的科学性，关系到评价结果的合 理和公正。所以在评价时，要遵循一定的原则，采取科学的方法和技术，正确分配指标权重。 确定指标权重的主观赋权法如德尔非法、层次分析法等。以多个专家打分为基础，经折中和 数学方法处理后得到权值；客观赋权法如熵值法等，需要采集大量实际数据。由于全国不同的农 村电网情况各异、量测数据不齐全，使得客观赋权法难以应用；而主观赋权法数学处理上存在局 限性，难以准确、全面的反映所有专家的意见和实际情况。因此，确定农村电网指标的权重存在 大量不确定性因素，这些不确定性信息具有多种不同的性质和特点，合理、准确地描述和处理各 种不确定性信息是确定农网技术评价指标权重的前提和基础。 概率统计、模糊数学和灰色数学等方法对于处理具有随机性、模糊性和区间性的不确定性信 息较为有效，但是，随着人们对不确定性信息不断深入地认识和研究，采用以上这些单一的不确 定性信息处理方法已经不能够完全真实、准确地反映客观实际中不确定性信息的特点和性质，因 为在客观上信息的不确定性往往不是单一的，而是具有灰性、模糊性、随机性等两种或两种以上 不确定性的复杂信息，这种信息可称作“未确知信息”。对于这类末确知信息可以采用未确知有 理数的方法进行描述和处理。而在农村电网中所面临的各种不确定性信息往往不是单一的不确定 性，而是具有多种不确定性，它们也是未确知信息，因此本文采用未确知有理数来描述和处理这 些不确定性信息显然是比较合理的。 本章对基于未确知有理数的指标权重确定方法及与农网技术评价有关的问题进行研究。 3 2 未确知信息及未确知有理数 中国工程院院士王光远教授在1 9 9 0 年首次提出了未确知信息和未确知数学的概念2 ”，开辟 了有别于随机性、模糊性和灰性的未确知性的研究领域和方法。经过多年的研究和发展，已经基 本完成了该理论的框架和理论体系，并且已在实际工程中得到了应用9 ”3 。 3 2 1 未确知信息的概念 信息是了解事物最基本的要素，信息集合包含了完整信息( 即确定性信息) 和不完整信息( 即 不确定性信息) 。而实际上，任何同时具有状态因素( 客观的) 和行为因素( 主观的) 的系统， 提供的信息基本上都是未确知信息，而对于未确知信息必须考虑其不确定性。不能将其简单地采 用确定性信息来描述刊处理所以确定性信息只是信息集合里面一个很小的子集，我们面对的信 息丰要是不确定性信息。在不确定性信息这个子集中，e li 甫已经，解和发现的有随机信息、模糊 1 8 中国农业大学硕士学位论文 第三章基于未确知有理数的指标权重计算方法 信息、灰信息等，而末确知信息的出现使人们对不确定性信息子集有了更进一步的拓展。 未确知信息既不同于未来即将发生的事物的随机性，也有别于不可能给出某事物以明确定义 和评定标准而形成的某域上的模糊性，也不等同于灰性。未确知信息的特点在于它的不确定性不 是客观的，而是决策者主观的、认识上的不确定，即：可以是正在发生或已经发生的事物，也可 以是未来事物，事物本身可以是确定的，也可以是不确定的，但决策者由于受条件限制、认识不 清等主观或客观的原因，而不能完全认识该事物的真实状态或确定的数量关系。因此，未确知信 息的本质就是指不管事物本身是确定还是不确定，对于决策者而言，它是部分己知部分未知的， 因而是未确知的。 未确知数和灰数在性质上有很大的一致性，都是知道一部分但都不全知，同时二者又有重要 的区别。其区别表现在灰量的已知部分少于未确知量的已知部分，未确知数比起灰数增加了“确 定”的含量。例如：如果只知道一个数是在区间扭，6 1 上，这个数是一个区问灰数；如果同时还知道 它在该区间上的某种分布，则是一个未确知数。所以，虽然两者都是不确定性信息的数学处理方 法，却是两种完全不同的数学处理手段，形成了各自不同的数学内容和体系。 3 2 2未确知有理数的概念 未确知有理数是最基本、最简单的未确知数，它是实数的推广，能够较为准确和详细地刻画 和表述许多客观现实中的“未确知量”，避免只用单一实数米表示这些量产生的信息遗漏和失真 的缺陷。 定义3 1 ( n 阶未确知有理数) ：对任意闭区间【口曲 ，4 1 q 2 h 曲，若函数妒“) 满足 妒。，2 ：。2 。j 窑善，”且。c 砉a 2 a s ，。a 。s ， c ，- ， j l i | j 称l a g , 和驴0 ) 构成h 阶未确知有理数，其中，n 为未确知有理数的阶数，q ，陋，卅，畎x ) ，口分别为 该n 阶未确知有理数的可信度、取值区间、可信度分布密度函数和总可信度，葺，如，z 。为可能 值序列。当n ；b 时，为一阶未确知有理数，且a 1 时，表示一个实数，由此可以看出未确知有 理数是实数的推广，实数是未确知有理数的一种特例。 当对一个不确定性信息采用阶数越大的未确知有理数描述时，对它的表示也越详细，同时也 表明它的不确定程度越高；阶数越小，说明其不确定程度越低，如：采用实数来表示一个量就等 同于用可信度。；1 的一阶未确知有理数来表示。通过采用可信度的概念可以合理地描述该信息的 不确定性特点，从而比较详细和准确地描述不确定性信息，这也是末确知有理数产生的背景。 3 2 3未确知有理数的运算 末确知有理数有“+ 、一、”四种运算，统一用“ ”表示。设未确知有理数a 、b 为 爿= ，c x ，= 孟。2 。t o 主著一，“且。c 善a ：2 a e ，。 ars 1 ( 3 2 ) 】9 肚删= 倍炉咒嚣川) 且0 t 砉一咖加