（电力系统及其自动化专业论文）基于gis的电网规划建设项目管理与辅助决策系统.pdf

a bs t r a c t c h o o s i n ga n de v a l u a t i n gc o n s t r u c t i o np r o j e c t si sv e r yi m p o r t a n ti np o w e rg r i d p l a n n i n g o n c et h ep r o j e c ti sa p p r o v e d ，t h ep r o j e c tm a n a g e m e n tw i l la l s op l a yav e r y i m p o r t a n tr o l ei np o w e rs y s t e mp l a n n i n g t h i sp a p e rh a sd e v e l o p e dt h ep o w e rg r i d p l a n n i n gc o n s t r u c t i o np r o j e c tm a n a g e m e n ta n dd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mb a s e do n g i s w h i c hi n c l u d e ： ( 1 ) r e a l i z i n gt h ea u t o m a t i c a l l yf o r m i n go fp o w e rc o n s t r u c t i o np r o j e c t sb a s e do n a n a l y z i n gt h ea c t u a ld a t aa n dp l a n n i n gd a t a ，a n da v o i d i n gh u m a nm i s t a k ei no r d e rt o m a k eh i g he f f i c i e n c y ( 2 ) d e v e l o p i n gt h ep r o j e c te v a l u a t i o na n do p t i m i z a t i o nm o d u l eb a s e do ni n t e r v a l a n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s ( i a h p ) a n d0 1p r o g r a m m i n gc o n s t r u c t i o ne v a l u a t i o n s y s t e ma n do p t i m i z i n ga n dc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nf o r t h ep o w e rc o n s t r u c t i o n p r o j e c t s ，i no r d e rt oo p t i m i z er e s o u r c e ( 3 ) f o r m i n gt h ea c t u a ll i s to fp o w e rc o n s t r u c t i o np r o j e c t sa f t e ro p t i m i z i n gt h e p r o j e c t sa n dr e a l i z i n gt h ec o m b i n a t i o no ft h ei t e m sa n dt h eg e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o n s y s t e m ( g 1 s ) ，i no r d e rt ov i s u a l i z ea n dp r o j e c tm a n a g e m e n t r e a l i z i n gt h ef u n c t i o n s o fb u d g e t ，t r a n s f e ra n ds t a t i s t i ci nf i n a n c i n gm a n a g e m e n ta n dt h e nt oe n t i r e l ym o n i t o r t h e p o w e rc o n s t r u c t i o np r o j e c t s t h ef u n c t i o nm o d u l ed e v e l o p e di nt h i sp a p e rh a sp u ti n t oo p e r a t i o ni nt h ec i t y n e t w o r k p l a n ( c n p ) d e v e l o p e db yt i a n j i nu n i v e r s i t y k e yw o r d s ：c o n s t r u c t i o np r o j e c t sp o w e rg r i dp l a n n i n g 。 c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n ，g i s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤盗盘堂或其他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。 学位论文作者签名：名姆签字日期：w 叼年驴子月叫同 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤叠盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权苤鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 一虢剃 名：嗡月l 签字日期：7 0 哆年护占月f 日 签字日期：年月同 天津大学硕士学位论文第。章绪论 第一章绪论 1 1 研究意义 城市电网是城市范围内各级电压电网的总称，也是电力系统主要负荷中 心。作为城市建设的重要基础设施【2 1 ，它为城市的生产生活提供动力。电网规划是 电网建设的重要组成部分，所含内容众多：包括网络分析、负荷预测、变电站选 址、网络优化、投资评估、经济效益评估等f 3 】。 电网规划是电网建设的前提和必经步骤。任何电网建设项目在开工之前都要 经过周密地计划、细致地分析、严格地论证，而这些正是电网规划的工作。如果 未经规划、直接上马，那么轻者投资不能达到预期效果、重者可能对当地的自然 环境和人文风貌造成严重破坏。可见，开工的电网项目一定是经过统一规划、严 格论证的。电网项目建设对国民经济有着重大意义，这主要体现在几个方面： ( 1 ) 由于电网建设是资金密集型的【5 】，需要动用大量的人力、物力、财力。 一个变电站的建设要完成大量的基建任务、采购大量的设备；一条线路 的架设需要大量的网架、变压器、输电线：一般电网项目都需要大量的 人工，提供大量的就业岗位。所以电网项目的建设能够极大地拉动内需。 促进经济发展。 ( 2 ) 电网建设将应用到大量新技术：太阳能发电、潮汐发电、直流输电系统、 交流输电系统以及各种先进的电力电子设备等，这将为产业升级提供了 动力。 ( 3 ) 大量清洁能源项目太阳能发电、风力发电、潮汐发电替代火电接入电网， 使得二氧化碳、二氧化硫等温室气体和有害气体的排放量显著降低使空 气质量提高：环境得到改善。 电网建设项目意义重大，因而对电网项目进行评判、优化、监管就变得举足 轻重。电网建设通过每一个项目的建设而实现的。所谓电网建设项目是指电网中 的每个组成部分。之所以开发本系统建立的目的就是为电网建设项目的选取、立 项提供严谨科学的依据，同时对项日的建设过程提供有效的分析、管理、统计。 1 2 电网项目管理的现状 由于电网建设的重要性以及资金密集性特点，对于电网建设项目的管理成为 了一个广受关注的领域。电网建设项目管理包含内容非常广泛，涉及领域众多。 文献 6 】和文献 7 】中在考虑到电嗍建设的特殊性的基础上，结合项目管理的基础 天津大学硕士学位论文 第t 一章绪论 理论，总结了电网建设的通用步骤，并且都强调了软件在电网项目管理中的重要 作用。 文献 8 】中介绍了国外的项目管理软件p r i m a v e r ap r o j e c tp l a n n e r ( p 3 ) 在 电网建设中的应用。该软件能够实现对项目的细化、对任务的分割、项目之间的 协调、以及通过p 3 与e x c e l 的无缝连接实现与其它业务单元的整合。通过p 3 软件的应用使得( 1 ) 管理人员能够提前预见到可能存在的问题：( 2 ) 各个任务层次 的总体协调：( 3 ) f i r e 够及时监控项目的变化，并反馈到项目的执行中：( 4 ) 项目能 够平稳地运行。 目前该软件及其开发商已被o r a c l e 公司收购。o r a c l e 将p 3 整合到其产品 线中，并推出了p 3 的企业版。文献 9 1 q b 就是采用p 3 软件的企业版，提出了“深 度运用项目管理工具的概算自动估算功能”的概算方法，实现了“利用估算功能 解决概算管理”。与文献【8 的差异在于，文献【9 】所关注的重点不是项目的过程， 而是项目的预算和决算。 相比于国外的软件，在国内也有同样较有优秀的项目管理软件。文献 1 0 】中 提到的“海联讯工程管理信息系统”就是其中比较有代表性的产品。除了标准化、 规范化以外，该软件提供了对电网项目建设的整个生命周期进行管理，其中包括 项目前期阶段的科研、招标、合同、设计以及建设施工阶段、调试验收和达标投 产等各个阶段的管理。 对于电网新建改造项目的管理，可以使用项目管理的思想以及软件进行统筹 处理，同样对于电网中设备的维护这类工作也一样。文献【l l 冲就是通过项目管 理的思想实现对机组大小修的管理。通过( 1 ) 将人员按照任务分配组织架构；( 2 ) 利用工作分解结构来做好计划；( 3 ) 利用甘特图规划进度；( 4 ) 以系统为单位做好 质量控制。 1 3 电网规划建设中存在的几个问题 从上面可以看到，目前电网建设项目的管理软件各具特色，而且有着广泛的 应用。但是它们也存在着一定的缺陷，主要表现在以下几个方面。 1 3 1 项目的人工产生方式 为了防止电网建设的随意性，电网规划是必不可少的前提。电网规划的一个 主要目的就是确定建设项目。人工比较的方法目前仍然占据着重要的地位。所谓 人工比较是指通过规划人员对规划电网与现状电嘲进行比较，以确定在未来一定 时间范围内可行的电网建设项目列表。虽然采取这种方法也是可行的，但是由于 人本身固有的局限性【。】，这利，方法存在着一些缺陷。一方面，在进行大量数据对 天津大学硕士学位论文第。一章绪论 比时有可能发生人为的误差和错误，由此可能导致巨大的经济损失或形成电网运 行的安全隐患：另一方面，人工比较的效率较低，当涉及到大量的电网数据处理 时，人工比较就难以满足电网规划对效率和科学性的要求了。此外由于人工选择 必然带有自己的主观因素，难以保证选择结果的公正性。因此，人工比较的各种 缺陷迫切要求更科学高效的电网项目生成方法的出现。 需要强调的是，目前多数规划系统与项目管理系统之间是相互独立的，其数 据之间缺乏共享。规划系统不能直接产生新建或改造项目列表。而与之相对应， 正在建设的项目( 即在建项目) 的信息也无法及时反馈给规划系统。更为重要的是 规划项目并不是静态不变而是动态更新的，无论是短期规划，还是中长期规划都 是随时问以及项目建设的进度而动态变化的，由于人工对比的效率问题将造成规 划信息的滞后。 可见人工比较方式难于满足电网规划的需求。现实要求规划软件能够提供待 建项目自动生成功能，并且随项目建设与完成情况进行动态更新。而目前的规划 软件和项目管理软件中都未提供该功能。 1 3 2 项目的随意决僦 电网建设是一项操作过程复杂、资金投入量多、风险大的系统工程。其建设 项目牵扯的因素广泛，对各方面都有影响，环境、生物多样性、历史古迹、人文 风貌、水利资源等等。在实际决策中，除了要考虑项目的经济评估结果外，最终 的决策往往还面临着前面提到的一系列相关因素的制约。这些因素往往不是相互 独立的，而是可能相互影响、相互制约。这就需要决策者通盘考虑，进行综合评 判，以考查其对电网的贡献即综合效益。 由于牵涉因素众多、决策方法不明确，以往对于项目的决策一般依据的是长 官意志，或者说“拍脑瓜”。这种方式下，如果决策正确则皆大欢喜；一旦失误， 就会造成重大损失。用户迫切需要一种科学的决策方法，以降低决策的风险、提 高决策的科学性。 针对于此，文献 1 2 1 4 】中提出了基于区间的层次结构的决策方法( i n t e r v a l a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s si a h p ) 。该方法在理论上剖析了决策随意性的根源，并 给出解决问题的理论依据。以此为基础，文献 1 6 】总结出基于i a h p 的算法。但 是在实际的规划软件和项目管理软件中，该功能并未实现。 1 3 3 项目靓与g i s 相互分离 电网规划以及电网建设过程中，与地理信息系统的结合也是。一个重要方面。 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e mg i s ) 是近年来在国内外兴起的一个 新的计算机应用发展方向。它是计算机图形学、计算机地图绘制、遥感、数字图 像处理和数据库管理技术结合的产物【2 2 】。 天津大学硕士学化论文第一章绪论 它是目前发展极为迅速的一门新兴技术，其主要工作是指对地理信息进行获 取、加工、传输以及服务的相关技术，在地理信息技术中，地理信息系统( g i s 、 全球定位系统( g p s ) 及遥感( r s ) ( 统称“3 s ”) 技术是最为基础和基本的三 大技术核心。其中，g i s 是用于采集、表达、处理、检索、分析和输出地理信息 的计算机信息系统。目前g i s 系统在相当多的领域里有着各种成功的案例， g o o g l ee a r t h 、百度地图等就是典型。 对于电网的规划，g i s 的作用足显而易见的。配电网规划中，对于变电站、 网架、变压器、架空线路和电缆等设备都是部署在一定的地理位置卜面。借助g i s 系统可以清晰地将设备以及相关的信息呈现给用户将抽象的数据形象化，从而使 得电网规划效率得到大幅度的提升。在电力系统分析中同样有相当多的实际应用 【1 7 2 0 】。与发电系统相比，输配电系统由于分布范围广，g i s 所起到的作用更为明 显 2 3 1 。 基于电网规划的g i s 产品在开发过程中，功能经历了一个从简单到复杂，由 低级到高级的过程。较早的文献中，系统实现了自动成图与设备管理( a u t o m a t e d m a p p i n g f a c i l i t i e sm a n a g e m e n ta m f m ) 的功能，当时的系统还是基于 w i n d o w s 3 1 系统的。文献 2 3 中提出将g i s 系统的空间数据与关系数据库系统 集成，并将成熟的g i s 软件( e r s i 等) 应用与系统中。随着g i s 系统的发展，浏 览器棚艮务器结构( b r o w s e r s e r v e r ) 也开始进入电网规划领域【3 8 1 ，从而规划模 式由单机走向网络，从集中走向分布。随着当代技术的发展，计算机硬件技术 的提升，文献 2 5 提出了在g i s 平台上实现实时监控的功能。从向将规划、继电 保护功能也转到g i s 平台上实现。 目前的g i s 系统在平台中的应用中a m f m 仍然是一个重要的方面，以往 在这方面的应用都是二维图形，文献 2 6 则在此基础上向前推进，提出采用三维 g i s 实现数据的展示，使得平面的图形转变为立体的图像。 在上述软件中，系统为实现g i s 功能一般都采用成熟的g i s 平台，例如 a r c g i s ，m a p l n f o 等。这些平台的功能强大、性能优秀，但也存在着一定的缺点。 它们都是重量级的软件，在平台上必须安装软件本身或者其动态链接库( d y n a m i c l i n kl i b r a r y ) 。文献 1 8 中采用的却是另外一种思路。该软件采用的是d e l p h i 中的控件开发的嵌入式g i s 功能。这样g i s 系统就由原来的重量级系统，变为嵌 入式的轻量级系统了。 在国内的g i s 规划软件平台多种多样，国际上的也同样有着优秀的软件。例 如美国o t i 公司的软件 e t a p 电力及电力系统综合计算分析软件。该软件在g i s 系统上也提供了丰富的功能与应用。 天津大学硕士学位论文第一章绪论 但是目前的项目管理软件对于电网项目管理与g i s 的联系基本没有涉及，电 网项日的数据只是文字形式或者表格。用户需要将项日管理与g i s 应用结合起 来，使得管理从抽象转为形象化。 1 3 4 项目管理缺乏统协调 电网建设项目众多，金额巨大，而且各个项目相互之间可能存在各种关联关 系，例如：某个变电站与其相关的线路，或者两个站之间的线路连接等等。以南 方某城市为例：在该城市的电力局管辖范围内同时多个项目在建设、改造。各个 项目之间的关系复杂，协调统一管理一般比较困难。目前的解决办法是：将项目 分为多个组，每个组由一个人负责。这样的处理方法虽然降低了管理难度，但是 各个项目之间的协调，统计数据的汇总就会存在问题。曾经发生过为了一个统计 数据要等待五天的情况。 有鉴于此，用户迫切希望能够对项目提供协调管理。对各个项目的概算、进 度、资金使用情况等能够完全掌握。对所有项目进行统一管理协调。 1 - 4 本文的主要工作 通过前面的分析，本文将在以下几个方面开展工作。 1 4 1 项目自动生成方法 针对于1 3 1 中提到的现在电网项目生成中仍然采用人工比较的现实状况， 本文提出了一种自动牛成项目的方法，并实现。该方法将以当前的电网数据与规 划的电网数据为基础，通过现状与规划的比较，自动得到建设项目的明细信息。 从根本上排除了人工比较可能产生错误的可能性。 具体实现的过程是将需要的现状数据与规划数据分别提取出来，以文本的形 式提供给算法程序进行运算。得到的结果也是以文本文件输出，系统将该信息展 示给用户。这时展示给用户的信息就是新建或者改造项目列表。 1 4 2 项目的综合擎冽与辅助决策 影响电网建设的因素非常多。除了潮流、接线模式、运行方式等可以用成熟 的数学模型解决的问题之外，还有相当多的影响因素是难以用数值方式描述的， 环境因素、人文、历史、建筑布局的合理性、美观等因素等等。这些因素都对电 网项目的建设直接或者间接地产生影响。而由于这些因素的非数值化特性，难以 对其进行评判决策的，所以决策的随意性还是普遍存在的。 针对于1 3 2 中提出的项目决策随意性问题本文为解决问题应用了一种基 于区间的层次分析【1 2 1 4 1 5 】，将影响项目建设的难以量化的指标纳入该架构，通过 专家干预对这些因素对项目的影响进行量化评价。以人工干预的方式实现了专家 经验对于项目建设的指导，使得人的因素与程序处理的结合，互相取长补短，达 天津大学硕士学位论文 第，一章绪论 到最优化的效果。这个过程本身也体现了以人为本的思路。 由于一般情况下，电网项目的建设资金是不能满足所有建设项目要求资金的 总和的。为此，如何利用有限的资金产生最大的效益就成为人们追求的目标。考 虑到项目之间可能还存在着各种各样的逻辑关系，这实际上变成了一个规划的问 题。本文提出依据资金的具体额度，在考虑项目之间的逻辑关系的情况下，通过 规划分析得到满足条件的优选的项目组合。 优选之后得到的项目组合，可以认为是综合效益最佳的。它们的建设能够在 经济效益、环境效益、人文环境等诸多方面得到最佳的平衡，并且为社会带来最 大化的效益。 1 4 3 基于g i s 的项目管理 针对于本文1 3 3 中提到以往电网项目的建设信息都是以文字、表格的形式 提供给用户，而没有考虑到与g i s 系统的结合。本文提出将g i s 系统的功能引 入电网建设项目的管理中，使得所有相关的信息能够在g i s 图上直接进行标注、 选取，从而实现项目管理与g i s 系统的结合。通过两者的结合使得项目管理从单 纯文字转向图文结合、从抽象转向形象。 电网建设项目一般在地理范围上跨度较大，输电线路和两端的变电站就是典 型例子。如果在项目管理软件中将电网项目在地理图上展现，抽象的文本信息将 转换为形象的图形信息。决策人员和项目管理人员有直观的感受，从而提高决策 的科学性和管理的准确性。 1 4 4 电同项目统翻 鉴于电力系统的资金密集型特点【5 】，本文将从项目管理的角度阐述电网项目 建设的特殊性。针对于1 3 4 提出的项目管理缺乏统一协调的情况，本文将着重 对于项目管理最为重要的内容资金管理进行分析，使得所有项目在这一核心问 题上进行统一管理。 1 4 5 基于g i s 的电网规划建设项目管理与辅助决策系统 综上所述，本文提出了对电网规划建设软件中存在的几个问题的解决办法， 实现从电网项目的产生、到评判优选、再到在建项目管理这一完整流程。本文将 其命名为“基于g i s 的电网规划建设项目管理与辅助决策系统”，如图1 1 ： 天津大学硕士学位论文第- 一章绪论 基于gis 的电网规划项目管理与辅助决策系统 图卜1 系统总体功能 在实际开发中，系统依托天大求实的c i t yn e t w o r kp l a n4 0 ( c n p 4 0 ) 平台，在 其内部实现上述功能。c n p 4 0 的g i s 系统采用e s r i 的a r c g i s 平台。除非特别 声明，本文所提到的平台都是指c n p 4 0 。 本文将按照如下方式进行：在第一章是全文的绪论；第二章介绍电网建设项 目自动生成功能；第三章对于生成的项目列表中的项目进行综合评判，并进行优 选：第四章实现电网项目与g i s 系统的结合，实现对电网项目的资金划拨、统计、 协调以及总体管理；第五章给出全文结论。 天津大学硕士学位论文 第二章项 1 自动生成模块 2 1 概述 第二章项目自动生成模块 如前所述，电网建设项目如果采用人工生成会产生各种问题：产生错误概率 高、效率低、主观因素强等。有鉴于此，本文在这里提出项目自动生成的方法并 实现。它的基本思路是：电网数据一般分为现状数据和规划数据两大部分，在规 划数据中还可能分为短期规划与中长期规划：系统将对规划数据逐条进行比较， 从而得到哪些项目需要新建、哪些项目需要改造、哪些项目没有发生变化。将得 到的结果形成数据，从而自动生成新建、改造项目列表。 项目生成之后，系统将对该部分数据进行统计分析。并在平台上分电压等级 展示变电项目信息、输电项目信息、统计分析信息。 2 2 项目自动生成流程 由于电网数据量巨大，一般情况下平台将现状数据存放在一个数据库里面， 而不同规划年份的数据分别存放在不同的数据库里面。要实现项目的自动生成功 能，可以总体分为三个部分实现。工作流程如图2 1 ： 弋，乡 曩毫曩一，现状i t 据形j i l l 文本文件组 之乡 l 自动生虞新t ，馥鼍项目 弋，乡 将项目爿衰存掐 t i f 合晨示 图2 - 1 项目生成流程 8 - 天津大学硕士学化论文 第_ 审项f 1 自动生成横块 算法程序以文本文件作为输入。算法的输入文件分为三组，第一组文件为现 状文件、第二组为规划信息文件、第三组为辅助文件。算法程序将自动生成上述 三类文件，如图2 2 所示。为用户方便，系统允许有一个现状年份，允许有多个 规划年份。 图2 2 形成输入文件流程 2 2 2 自动生成新建改造项目列表 自动生成新建、改造项目列表算法图2 3 所示。如果某元素在电网规划数据 中存在，而在现状数据中不存在，则表示该元素是规划后才产生的，其相应的建 设项目就是新建项目。新建项目的产生过程如下：从规划电网数据文件中提取某 一元素的关键字，到现状数据中查找对应的元素。显然，现状数据中并不会存在 该元素。因此，新建项目的生成过程就省去了规划元素数据与现状元素数据的比 较过程，故可直接从规划元素数据巾提取有用的数据输入到输出文件中，形成电 网建设的新建项目。 天津大学硕士学位论文第一二章项目自动生成模块 如果某元素在电网规划数据与电网现状数据中都存在，但该元素的规划数据 与现状数据存在差异，则表示该元素原先就存在只是规划时作了改动，因此其相 应的建设项目就是改造项目。与新建项目不同的是，改造项目的生成过程中先要 将现状电网元素的数据与规划电网元素的数据进行比较。如果某元素的现状与规 划状态的数据完全相同，则不作任何处理，不会有改造或新建项目生成，直接转 入下一项目的生成过程；如果该元素的现状与规划状态的数据不相同，则对不相 同的数据分别进行处理，将处理结果写入到输出文件中以形成电网建设改造项 目。 ：五磊 厂一 l、。 图2 - 3 建设项目自动生成流程图 天津大学硕士学位论文第幸项h 自动生成模块 2 - 2 3 项目的存档及综合展示 在正确生成了项目列表后，系统将生成的文本文件信息进行解析，并将信息 抽取到数据库里面，算法如图2 - 4 。对于分别形成的变电项目与输电项目，系统 将分别计算其相应的统计信息。 图2 - 4 生成的项目综合展示 2 3 项目自动生成模块的数据结构 为对项目信息进行展示，平台中用到以下表格：规划变电站信息存放在表2 - 1 中，该表里除了存放规划的变电站的信息之外，还包含了变电站内的主变信息； 规划线路的信息在表2 - 2 中；统计信息存放在表2 - 3 中。 天津大学硕士学化论文第二章项闷自动生成模块 表2 - 1 规划变电站表结构 j q i d ff r 伽y e a r ft o y e a r 9 y d j fi d fm 6 t t fb e g m c h fe n d ：h fb t 2 4 l s h fd x x h fx l c m ) f f q 分区i d 开始年份 结束年份 电压等级 编码 名称 首端名称 末端名称 并联i 廿1 路数 导线型号 线路长度 分区 1 2 - 字符型 整型 整型 整型 字符型 字符型 字符型 字符型 整型 字符型 浮点型 字符型 天津大学硕士学化论文第_ 章项h 自动生成模块 fg 姒f 规划年份整型 f - g ) ( 珊 规划性质 整型 ff r o m y e a r ft o y e a r f - d y d j fb d 甜x z s h fb d 殂x z r l f - b d z h x z d j 开始年份 结束年份 电压等级 变电站新增数 变电站新增容量 变电站新增单价 变电站新增总价 f _ b d z h g z s h 变电站改造数 f _ b d z h g z r l 变电站改造容最 f _ b d z h g z d j 变电站改造单价 f _ b d z h z j s h变电站在建数 f _ _ b d z h z j r l变电站在建容量 f _ _ b d z h z j d j 变电站在建单价 f _ b d z h z j z j 变电站在建总价 fx l x z s h fx l x z c h d f x l x 窈j f x l x z z j fx l g z s h fx l g z c f _ x l g z d j 线路新增数 线路新增长度 线路新增单价 线路新增总价 线路改造数 线路改造长度 线路改造单价 线路改造总价 线路在建数 线路在建长度 线路在建单价 1 3 - 整型 整型 整型 整型 浮点型 浮点型 浮点型 整型 浮点型 浮点型 整型 浮点型 浮点型 浮点型 整型 浮点型 浮点型 浮点型 整型 浮点型 浮点型 浮点型 整型 浮点型 浮点型 i 律大学颈学位沧女 项目自自生模块 f _ x z j z j l q 线路建总* m 日总价 4 # 2 自动生成界面 在正确生成项目列表并进行统计、计算之后，系统将展示相应的信息。对 于变电项目将展示信息如图2 - 4 所示。系统将展示不同的变电站新建与改造项 目，并且将指出在该站里面的变压器状况。为方便起见，系统提供分不同电压等 级的展示。对于输电项目，也有类似的情况，这里不再重复。 豫。- 。，! ，。 一 * = a 。”。磐一“尊+ ，二警：”鬻” 百v = 一* *o 图2 _ 4 某城市变电项目信息的自动生成结果 系统还提供了相应的统计功能( 如图2 - 5 ) 所示。系统将依据不同年份以及电 压等级的变电项目新建、改造个数，金额等输电项目的新建改造个数，长度， 金额等统计信息。在图2 - 5 的左边，界面提供了一个树型结构。该结构有三个叶 节点，分别是：项目信息汇总、变电项目信息、输电项目信息。其中项目汇总信 息展示的是统计信息、变电项目信息将展示所有变电站信息、输电项目展示所有 输电项目信息。强谓一点的是在这里采用的是电压等级降序的形式完成的。为方 便用户并能够与其它程序的无缝连接，平台上提供了将数据导出到e x c e l 的功 能。利用该功能，系统可以将文件导出到e x c e l 表格。 天津走学研学位论女第= 目自自生横块 荔船1 蒿釜：譬一畔：，一 围2 _ 5 某城市自动生成项目的“项目汇总信息”结果 由于用户的查询要求是差异性的。在实际操作过程中平台上提供了用户自行 自惺查询过滤条件的功能。当用户要设定自己所需要的查询条件的时候，可以设 定条件如图2 - 6 所示，用户的设置条件可咀很复杂。在查询条件设定完毕之后 可以将该条件储存到数据库之中，以各将来使用。 在图2 - 6 中就是一个简单的例子用户可以查询信息。用户要查询2 0 1 0 年的 统计信息。用户可以自己设定查询的名称然后设定查询的过滤条件。查询的条 件可以是一个，也可以是多个，在用户查询完毕之后可咀将该过滤条件存放到 数据库里面，方便以后使用。 天津大学颧 论! 第二 日目自自生模块 囤2 - 6 定利童询的结果 z 5 小蕾 本章在总结电力系统建设项目人工比较不足的基础之上，提出了自动生成的 算法，给出了项目自动生成之后的统计功能。主要工作如下 ( 1 ) 将现状数据与规划数据分类，并将其使用算法程序提取出来+ 形成文本 文件，作为自动生成的输入， ( 2 ) 调用比较算法，比较现状电网与规划电网的区别得到新建与改造的数 据。该信息是以文本文件的形式输出的。 ( 3 ) 将比较结果提取到数据库，得到变电项目，输电项目的信息。对该结果 进行分析汇总，将结果展示给用户。 ( 4 ) 允许用户对查询的结果进行自主设定查询过滤条件，进行统计分析。 至此，本文完成的项目自动生成的功能， 天津大学硕士学化论文第章项h 综合评判与辅助决策模块 3 1 概述 第三章项目综合评判与辅助决策模块 通过项目自动生成功能的运行，系统得到了所有要新建与改造的项目列表。 但是在项目的计划安排中，往往由于资金的限制，列表中的所有项目不能完全实 施。这就需要对项目进行优选，优选的依据是对项日用综合评判方法量化地衡量 其实施后对电网的贡献的大小。电网项目的投资大【5 】、项目多、建设周期较长。 因此项目综合评判与优选的意义重大。 目前的电力系统规划软件对于电力系统的主要方面都有涉及，并能很好地完 成诸如短路计算、可靠性计算、潮流计算等功能。这些功能模块之所以能够实现， 有一共同的特点就是有坚实的数学基础和成熟的算法，并且上述问题也能够比较 方便地转化为数学模型。然而实际工作中，有些问题是难以转换为数学模型进行 求解的。例如变电站建设中的选址对于当地环境、生物多样性、文化历史古迹、 人文风貌等因素的影响就是难以转换为数学模型的范例。这时往往采用综合评判 的决策方法。 此外，电力系统的项目众多，各个项目之间可能存在着各种各样的关系，有 的明显、有的隐含、有的关联、有的互斥。因此对于电力项目的建设与否、哪些 项目投建哪些项目停止、哪些项目缓建决策的重要性不言而喻。如果没有经过仔 细的论证，就匆忙开始建设，所造成的损失是难以挽回的。 为解决上述问题，就要将定性指标量化，为科学严谨地决策提供可靠的依据。 本文将运用项目综合评判的方法，对于项目建设的可行性给出一个判断依据。对 于电网项目的立项过程给出选择的依据。使得选定的项目组合能够产出最大的综 合效益。 3 2 项目综合评判功能 3 2 1 项目的综合评判同意 城市电网分为近期规划( 1 - 5 年) 和中长期规划( 5 - 1 5 年) 。作为一个长期的渐 进的过程，基本的方法是以当前的电网现状为基础，结合城市规划的具体情况以 及资金等重要的约束条件，确定项目建设的次序规模。电网建设的项目以及配套 设施非常多，项目之间牵涉关系复杂，如何确定哪些项目应该建设、哪些项目应 该缓建、哪些项目不能够建设都是综合评判要考虑的问题。 3 2 2 综合评判的过程 天津大学硕士学位论第章项目综合评判与辅助决策模块 由于一个电网项目涉及的因素众多，不同的项目考虑因素的侧重点往往是不 相同的。要想对一个电网巾的众多项目进行综合评判就需要对其有影响的所有重 要因素都进行分析，这就要求建立一套有效的评判机制。s a t t y 在文献 2 7 中详 细地阐述了基于层次分析法( a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s sa h p ) 的基本原理，为 多属性综合评判提供了理论基础。目前，基于a h p 的算法有着较为深入的研究， 并且有成熟的应用1 3 6 3 7 。 在实际的工作中，由于追求的目标可能较多( 项目投资节省、建发剧期短、 见效快、经济效益优良等) ，但是不可能所有的目标都达到最优，只能将所有目 标共同关注、相互协调，争取达到综合效益最优化的结果。这是一个比较典型的 多目标的a h p 问题。关于多目标a h p 的相关内容不是本文研究的重点，对此文献 2 8 有详细的描述与分析。 对于电网项目的建设，文献 1 2 1 3 提出了基于区间分析的综合评判 ( i n t e r v a la h pi a h p ) 过程，为综合评判提出了一种合理规范的方法。由于项目 的风险、收益等相关因素都是在指定的范围内变化，这些因素可以用区间数学的 方法来处理。从而将风险限制在可控的范围之内。 项目实现的具体方法在文献 1 4 - 1 5 中介绍，其基本思路是： ( 1 ) 建立项目评判的层次结构 ( 2 ) 然后建立项目属性决策表 ( 3 ) 标量化形成判断矩阵 ( 4 ) 判断矩阵是否一致 ( 5 ) 判断项目的综合权重 ( 6 ) 项目综合权重计算 3 2 3 建立综合评判的层次结构 在综合评判的过程中，首先建立的就是关于属性的a h p 结构。从结构上看这 是一个树状的结构。其根节点是该层次结构的总体目标。从根节点开始，每个节 点的子节点代表的是该节点代表属性的子属性，直到叶节点。由于每个评判结构 所关注的方向不同，所以形成的树状结构也是互异的。建立层次结构的算法如图 3 - 1 所示： 天津大学硕士学位论文第章项 j 综合评判与辅助决策模块 图3 1 建立层次结构的程序流程 每个层次结构的建立，实际卜都代表着一个评判体系的生成。为做到可复用， 该结构将保存到数据库中。相关的主要表格表为：表3 - 1 存放所有a h p 结构的索 引信息，每个评判结构在这里对应一个评判结构编码；表3 - 2 存放每个结构的所 有节点的明细信息，在本表中存在fi n f 代表的是区间下限、fs u p 代表的是区 间的上限、f _ _ p v a l u e 代表的是区间的点值。 这里要声明的是，由于本文基于i a h p 原理，凶此对于数据的表示将采用1 - 9 互反区间标度矩阵。矩阵中的元素可以是数值，也可以是区间数。矩阵主对角线 的元素为1 、或者 1 0 ，1 0 ，并且关于主对角线线对称的元素乘积为l 。相关内 容在文献 2 7 中有详细的介绍。 天津大学硕士学何论文第三章项口综合评判与辅助决策模块 表3 - 1 评判方案的索引表结构 为说明层次结构，本文引用文献 2 9 中的一个典型结构。该实例描述一个典 型的电网规划建设项目所要考虑的主要因素，如图3 - 2 ( a ) 所示。由于该例子是 英文描述，文献 1 6 将其译为中文，如图3 2 ( b ) 所示。 从3 - 2 ( b ) 中可以看到，总体目标细化为：“可靠性贡献a ”、“社会公共效 益b ”、“经济性c ”：“经济性c ”下的目标又细化为“竞争力提升c 1 ”、“系 统效率c 2 ”；“竞争力提升c 1 ”下的目标再次细化为“本地战略c 1 1 ”、“边 际效益c 1 2 ”、“技术革新c 1 3 ”。评判结构的建立就是一个从上至下逐步细化 的过程。随着层级结构的不断加深，评判结构所考虑的因素也就越来越细化，对 电网建设项目的指导意义也就更深入。 由于对于综合评判的情况存在点值、区间数这两种情况。本文为统一起见， 除非特别声明，一律采用区间数据进行计算。对于点值情况的数据也将化为区间 数据进行操作。例如某点值数据为0 5 4 ，本文将化为 0 5 4 ，0 5 4 。这样对于所 有数据的处理方法将统一。 天津大学硕士学位论文 第三章项目综合评判与辅助决策模块 图3 2 ( a ) 层次结构示例( 英文) 图3 - 2 ( b ) 层次结构示例( 中文) 层次结构的界面如图3 3 。该界面的主要功能是建立综合评判结构，而该结 构是以树状结构表示的。由于每增加一个节点，则该节点一定是叶节点。因而要 为其设置初始的贡献评分。为防止随意性，这里的评分要求是专家或者是有经验 的人士来设定。 * 津大学硼学也论z * = i 目# e * 判目辅决肇慎块 l 目# ：结日l m k e 目# 6 一日$ b 贡猷a i 日t 性目 啦# w t 能 一月p n 女 e * 日i 代b 墨互蜀霪 月p 盯 月p z ：b 4 一j 一争m 女* 口 $ 培目口1 * 际* a ： # ；错c 1 ： 一i ；最镕c 2 i * c 2 1 * 自暮静自眨 最怃日噼i 聪c 2 = 叵 日# 目日建群 际i 鬲习 j n 【l 斥翮 固+ 固增加目鞫口。、镕黜# 目矧镕 * 目e 圈3 - 3 层发结构界面 “层次结构”是结构层次的索引信息。下面的树结构是该层次结构的明细信 息。每个节点的明细信息在界面右面输入，分别是：节点编码、节点名称、节点 的下限、上限、点值和节点明细。系统会对数据的有效性进行检查。例如对于三 个数值要求：下限点值上限。 按钮“结构+ ”的作用是允许用户增加一个新的层次结构。考虑到层次结构 的建立要花费的时间和精力不允许用户删除层次结构。 按钮“增加”作用是为图中的评判树的当前节点增加个子节点，一旦“增 加幽”该信息将增加到评判结构里面。 图中的按钮“删除 ”作用是删除当前树的指定节点信息。为慎重起见， 系统将只允许删除叶子节点，而不允许删除分支节点。如果叶子节点已经参与过 评价某一项目组合，则该叶子节点也不能够被删除( f o r e i g n k e y ) 。 图中的按钮“怪改凹”作用是修改指定的节点的信息。 图中的按钮。保存国”作用是将修改后的信息保存 4 数据库里面。 天津大学硕士学位论文第章项h 综合评判与辅助决策模块 事实上对于任意评判体系来说，权重的设定不会一成不变，而是与时俱进的。 某些以前的主要因素可能变得不再重要了，而一些原来次要的因素后来变得重要 起来。例如在水电建设中，对于水生动物生存环境的影响在以往是很少考虑到的， 但是现在是一个很重要的因素了。 建立层次结构后，对于每一个非叶子节点都要得到其子节点相对于它的权重 信息。而且根据归一化条件【2 ，】，任何一个分支的子节点的相对权重之和一定为l ， 这对于点值和区间数据是一致的。关于区间数学的相关内容不是本文的重点，请 参考文献 1 3 ，1 5 1 6 】。得到了属性层次结构后，要从最低层次的叶子节点开始得 到每个分支节点的各个儿子相对于分支节点的权重信息。 通过图3 2 的层次结构，可以看到层次结构上的结点所代表的信息，比如： 可靠性贡献、社会公共效益、经济性等指标是非量化的。为量化评价各个指标对 其父节点的贡献，必须将其转化为数值类型。s a t t y 在文献 2 7 中详细地阐述了 基于层次分析法( a h p ) 的基本原理，为多属性综合评判提供了理论基础。本文将 采用其提出的卜9 互反区间标度判断矩阵。对于a h p 中的1 - 9 互反数方法曾经存 在一定的争议，而对其更深入的讨论导致了模糊a h p ，灰色a h p ，群体a h p 的出 现。对于这部分内容本文不做讨论，可参考文献 2 8 3 。 通过1 - 9 互反标度方法，得到所有权重信息的流程如图3 - 4 所示。在本流程 中，项目数据的处理方法包含了点值和区间两种情况。对于点值的情况可以依据 文献 2 7 中的方法进行处理，而对于区间的形式则要依据文献 3 0 的方法。 天津大学硕士学位论文 第三审项口综合评判与辅助决策模块 奠指定节点 量否量叶子节点t 1 囊该节点的所有子节点 2 如累丘来存在项目信一 曩囊出来 曩对应的特钲向量 li 膏l 毒尔遗代法， 舅特征向量的极i 信 l j 对于区闻曩据得舅特征向量 i z 对于点筐敦