一种实用的配网规划综合评价方法

1、精选优质文档-倾情为你奉上A Practical Comprehensive Evaluation Method on the Distribution Network PlanningAN Jing1, YANG Jing-yan21,2. School of Electrical & Electronic Engineering, North China Electric Power University, NCEPU, Beijing, China1. fengyao029, 2. yangjingyanwAbstract: Firstly, the principles of

2、making assessment index system for distribution network planning are briefly discussed. Aiming at distribution network planning, comprehensive satisfaction index is proposed in this paper. Based on the planning for 10kV distribution system of a substation from a municipality in Shandong, the assessm

3、ent index of the plan is evaluated using the self-made program. Studies indicate that the method not only can take into account of the key elements quantitatively, but also help the power supply company make the right decisions. Keywords: distribution network planning; assessment index system; compr

4、ehensive satisfaction index; utility function一种实用的配网规划综合评价方法安静1， 杨京燕2 1,2.华北电力大学电气与电子工程学院，北京，中国，1. fengyao029, 2. yangjingyanw【摘要】本文简要介绍了对配网规划方案的指标评价体系的制定原则，在此基础上，对10kV低压配网规划提出了一种综合评价方法，即综合满意度指标。并结合某市10kV站中压配网规划的案例，说明了该指标评价体系在工程实际中的应用。实用算例表明，所提出的评价方法能够全面反映规划方案的特征要素，量化描述规划的优劣，引导供电公司做出正确的决策。【关键词】配电网规划

5、；指标评价体系；综合满意度指标；效用函数专心-专注-专业1 引言随着国民经济的发展和人民生活的提高，人们对于电能的消费有了更高层次的要求。近年来，国家对于城市以及农村的电网改造投入了大量资金，各市供电部门坚持落实当地的电网网架的优化规划工作，其中10kV中压配网因为与人们的生活最为密切，而成为电网规划中的重要环节。为在电网规划方案确定前，把握未来电网的运行水平，并对网架优化程度进行准确预测和分析，强化对电网的管理，需要对电网规划方案进行综合评价。这样才能使电网规划质量和用户要求的电能质量和可靠性水平得到保证。综合评价的方法很多，目前广泛使用的主要有：层次分析法、模糊评判法、专家评价法、综合指数

6、法、因子分析法、多目标效用法、熵值法等1。层次分析法也称AHP2，针对所需分析的系统多为多层次、多变量、多环节的特点，将其按关联和隶属关系分解，由高到低排为树状层次，最后通过比较和加权等数学方法，进行排序和评分，从而解决问题。模糊评判法3是运用模糊数学和模糊统计方法，通过对影响某事物的各个因素的综合考虑，对该事物的优劣做出科学地评价。本文在计及配电网潮流的约束条件下，选用一种新的综合评价方法，即采用满意度指标对10kV中压配网的规划方案进行综合评价，并通过具体算例，说明这种规划方法的实用性和可行性。2 综合评价指标体系建立原则目前，评价配电网规划方案的指标主要有技术性指标和经济性指标两种。本文

7、只研究技术性指标。通常可以基于可靠性指标、电能质量指标、相关运行指标等多种技术性指标对配电网网架进行评估。综合评价指标体系就是根据规划项目预期产生的效果，在多种指标中进行筛选，选出最能够体现规划方案优劣的指标进行组合。综合评价体系的建立，离不开对于评价对象的深入分析和研究，建立指标体系来评价电网规划方案需要满足以下的基本原则：系统性，实用性，可比较性，科学性4。系统性：将配电网网架作为一个整体，进行全面地评估和衡量，力求完整、客观的反映该网架在规划前后不同的技术特点和运行情况。实用性：评价指标体系要便于理解和使用，使相关人员能够很快的熟练应用。此外还应满足，对于量化的指标可以运用收集资料得到的

8、数据度量计算，对于定性的指标可以清晰反映其变化的趋势。可比较性：因为指标体系的主要用途就是作为规划方案评价和比较的依据，所以可比较性是建立指标体系最为重要的原则。利用指标体系，我们不仅可以对新设计的方案进行横向的比较，得到最优方案；也可以将规划方案与配电网络的现状进行纵向的比较，掌握规划后网架结构的优化程度等关键数据。科学性：各个评价指标的选取要充分依据电力系统的专业知识和数学理论，并且指标体系对于规划方案的评价结果与工程实际情况须具有高度的一致性。评价指标内涵清楚，各个指标尽量避免交叉，减少关联。3 满意度综合评价体系满意度指标来源于由美国心理学家提出的顾客满意理论（CS理论）5。主要指顾客

9、满意与否，取决于顾客接受产品或服务的感知同顾客在接受之前的期望相比较后的体验。目前，这种评价方法广泛应用于服务行业，帮助分析人们对于政府部门、商品经销商、餐饮业者所提供的服务的满意程度。结合满意度指标的基本特点，我们可以应用该指标对电网规划方案进行综合评价。即一种方案能否被决策者接受，取决于决策者对于配网规划的预期与该方案施行后网架优化成果相比较的结果。评价规划方案的优劣, 主要考察其是否满足配电网潮流的要求, 全面系统分析新的配电网架的供电可靠性以及故障情况下的负荷转供能力的情况，以及对区域的经济和社会发展的适应情况。根据上一章提出的建立综合评价指标体系的原则，满意度综合评价体系要建立在对规

10、划方案进行全面、系统、综合分析的基础上。结合以上的要求，本文建立了一个配网满意度指标体系如表1所示。Table 1. Comprehensive satisfaction index system表1 满意度指标体系序号项目指标1可靠性分析系统平均停电持续时间，平均供电可用率2潮流分析负载率，最大支路电压降落，电压偏移率本文将综合满意度指标分为互无交集的两个层次，即可靠性综合满意度分析和潮流综合满意度分析6,7，下面对这两种指标分别做以介绍。4 满意度分析的初始指标4.1 配电可靠性评价指标电力公司衡量可靠性的常用指标分为两类：与系统相关的可靠性指标、与负荷和电量相关的可靠性指标。与系统相关的

11、可靠性指标主要有：系统平均停电频率指标、系统平均停电持续时间指标、用户平均停电时间指标、平均供电可用率指标、平均供电不可用率指标。与负荷和电量相关的可靠性指标主要有：电力不足指标、平均电力不足指标。以上指标中，系统平均停电持续时间指标和平均供电可用率指标是我们判断规划方案的优劣性的最可靠的依据，所以在制定可靠性满意度指标时，我们选择这两种指标进行无量纲处理。（1）系统平均停电持续时间指标SAIDI式中：为负荷点的平均年停运时间；为负荷点的用户数。（2）平均供电可用率指标ASAI国家要求的平均供电可用率达到的目标是99.96%。4.2 潮流评价指标分析潮流评价指标时，要分析指标变差的条件，选择最

12、恶劣的故障情况进行分析。如分析负载率指标时要选择与目标线路联络的线路首端故障，目标线路转带其全部负荷的情况。而分析电压指标时则选择目标线路首端断开，相联络线路转带其全部负荷的情况。（1）负载率指标上述式中： 为某条线路的负载率，为该条线路的运行实际电流，为该条线路的额定电流。单联络线路模式中，线路负载正常运行时不超过50%；两分段两联络模式中干线正常运行负载率不超过67%；三分段三联络模式中干线正常运行负载率可以达到75%。（2）电压降落指标式中：为电网电压降落指标；为始端电压向量；为末端电压向量。（3）电压偏移率指标式中：为网络上某点电压偏移百分数；为该点实际电压；为网络额定电压。 中低压配

13、网的用户运行受电端的电压允许的偏移值限定为：。5 满意度综合评价指标分析5.1 可靠性满意度分析5.1.1 基于效用函数的可靠性指标无量纲处理分析前面介绍的初始指标，由于其量纲以及实际意义、表现形式等彼此不同，不具有直接的可比性，所以需要对其进行无量纲处理。考虑到上面的指标，有些指标是正指标，有些是逆指标，还有一些是适度指标8。为此，本文采用效用函数的方法对各指标进行无量纲处理。在决策理论中, 效用函数是一个重要的概念。效用值是一个相对的无量纲指标，反映一种主观愿望的满意程度 。一般可以规定：决策者最爱好、最倾向、最愿意的事物的效用值为1，而最不爱好、最不愿意的事物的效用值为0，整个效用值的范

14、围为0，1。通过函数计算出的效用值可以将某些难以量化、有质的差别的事物量化9,10。对可靠性指标进行无量纲处理时，首先要对ASAI和SAIDI两项初始指标分别建立效用函数，将可靠性指标通过效用函数转换为满意度指标，然后加权叠加得到可靠性综合满意度指标。使用的效用函数如下11,12：(1) 系统平均供电可靠率指标ASAIASAI是越大越好,其效用函数应该用递增型的效用函数。我们取ASAI>99.99%时效用值为1，ASAI<99.93%时效用值为0。因为国家对全国可靠率的指标提出了99.96%的要求，所以在99.96%附近的变化对可靠性的影响是非常敏感的，因此采用“S”型效用函数。构

15、造效用函数如下 式中：为系统平均供电可靠性指标。 (2) 系统平均停电持续时间指标SAIDISAIDI是越小越好，其效用函数应该用递减型的效用函数。我们取SAIDI=0时效用值为1，SAIDI>0.5时效用值为0，构造效用函数如下式中：为系统平均停电持续时间。5.1.2 可靠性综合满意度指标可靠性综合满意度指标包含2个方面，都是评价规划可靠性的重要依据，因此，在计算可靠性综合满意度指标时，2个方面视为同等重要，按照平均赋权的方法确定权重，结果如下表13。Table 2. Weight factors of reliability evaluating indicator表2 可靠性评价指

16、标权重因子列表指标名称权重因子系统平均供电可靠率指标ASAI0.5系统平均停电持续时间指标SAIDI0.5合计1.005.2 潮流满意度分析5.2.1 基于效用函数的潮流指标的无量纲处理潮流指标同样根据效用理论进行无量纲处理，这里采用非线性的指数函数模型对指标进行量化，引入了人们对于各项指标的偏好信息，从而便于对潮流满意度进行量化评价。潮流满意度指标包括了线路负载率满意度指标、最大支路电压降落满意度指标与电压偏移率满意度指标。具体的效用函数形式如下14, 15。(1) 负载率满意度指标：当线路为单条线路，没有转带负荷时：式中： 为线路的负载率，是使满意度指标在最优时等于1的系数，。当线路转带了

17、其他相联络线路负荷时：式中：为线路的负载率，。(2) 最大支路电压降落 式中：为支路电压降落，为系统允许的最大电压降落，。(3) 电压偏移率 式中：为网络节点最大电压偏移率指标。10kV电压偏移率不超过-3%-7%。节点最大电压偏移为0时，满意度为1；而节点最大电压偏移超出电力系统允许的范围时，其满意度为0。所以，。5.2.2 潮流综合满意度评价在计算潮流综合满意度指标时，3个方面视为同等重要，按照平均赋权的方法确定权重，得到潮流综合满意度指标，表征了系统总体健康状况。Table 3. Weight factors of power flow evaluating indicator表3 潮流

18、评指标价权重因子列表指标名称权重因子线路负载率0.333最大支路电压降落0.333电压偏移率0.333合计1.005.3 满意度综合评价体系的程序流程根据以上理论，设计程序计算满意度综合评价指标。该程序以Visual C+作为平台进行开发，基于MFC编写，可完成潮流计算功能、可靠性计算功能、满意度计算功能，对低压电网配电网的规划工程进行分析。输出可靠性、潮流、综合满意度指标计算可靠性和潮流的初始指标计算综合满意度指标利用效用函数对初始指标进行无量纲处理输入原始数据Figure 1. Program flow diagram: comprehensive satisfaction evaluat

19、ion 图1 满意度综合评估程序流程6 计算实例下面以山东省某市房村站在规划前后的满意度评价指标情况说明该综合评估体系的实用性。房村站共有10kV出线7回，主干长度为41.073km，线路总长77.333km，柱上开关大部分为真空和油开关，以架空线为主。线路全部为单幅射线路，都不满足“N-1”校验。在联网方案中规划该站4回线路与站外拉手。本次评估范围为中压用户供电系统及其设施,即由各变电站10 kV出线母线侧刀闸开始至公用配电变压器二次侧出线套管为止。Figure 2. Grid structure of Fang-Cun Substation before transformation图2

20、规划前房村站线路情况示意图Figure 3. Grid structure of Fang-Cun Substation after transformation图3 规划后房村站线路情况示意图6.1 可靠性综合满意度分析Table 4. Reliability satisfaction analysis of Fang-Cun Substation 表4 房村站可靠性满意度分析表线路ASAI满意度SAIDI满意度可靠性指标综合满意度规划前规划后规划前规划后规划前规划后房村线0.012330.0.0.0.0.房东线0.0.0.0.0.0.49166林场线0.0.0.0.0.0.西住线0.0.0

21、.0.830880.0.乡城线0.0.0.0.0.0.周全线0.0.0.0.0.477050.房村站0.0.0.0.0.0.通过上表可以直观的看出规划后房村站及其各条线路的满意度指标都有所优化。房村站的综合满意度指标增加了18.75%，各条线路的可靠性综合满意度值都增加1.22%以上，其中林场线的增幅更是达到规划前的1.83倍。通过规划，各条线路和变电站的满意度值都达到0.4左右，其可靠性情况较为平均，而且规划成果与预期虽存在一定落差，但可以令决策者接受。6.2 潮流综合满意度分析由上面各项潮流指标的介绍可知，进行潮流满意度分析时，我们只分析有联络的线路。Table 5. Power Flow

22、 satisfaction analysis of Fang-Cun Substation表5 房村站潮流满意度分析表线路名负载率满意度电压降满意度偏移率满意度综合满意度房西线0.0.0.0.林场线0.0.0.0.乡城线0.726020.0.0.周全线0.0.0.0.房村站0.0.0.567810.因为上表这些线路是在规划方案中新增加的联络，在规划前，没有转带负荷的能力，所以其潮流综合满意度指标都为0。由上表可以看出，规划后，各条有联络的线路潮流综合满意度都达0.83以上，可以说其潮流水平与预期目标已相当接近。而房村站的潮流综合满意度指标不足0.5，这是因为该站还有3条线路没有联络，当该站的线

23、路联络率达到100%以后，可以得到更高的满意度水平。林场线负载率满意度最高，说明负荷转移时该线路负载率较轻，具有充足的转供能力；各线路电压降满意度都接近1，说明线路负荷转移时的最大支路电压降落较低，各支路负荷比较均匀；同时四条线路的电压偏移率满意度大于0，可知线路负荷转移时末端电压满足系统要求，不需要加装无功补偿装置。综合满意度的值可以帮助我们在整体上掌握各条联络线路在负荷转移时的潮流情况，便于调度人员在故障情况下作出合理决策。7 结论目前配电网规划方案的评估指标尚不统一，针对不同的规划预期，人们多采用不同的评估指标进行组合，形成评估体系。本文首先分析了低压配网规划评估体系所需满足的基本原则，

24、在此基础上，提出了综合满意度评估指标体系对规划方案进行评估，并且针对初始指标量纲不统一的问题，给出了基于效用函数的无量纲处理方法。最后通过山东某市房村站的中压配网规划方案实例说明了满意度综合评估指标在具体问题中的应用情况。算例分析证明，本文所讨论的评估指标体系不仅具有较强的理论价值，而且在配网规划规划中具有很高的实用价值。References (参考文献)1 TAO Wen-bin, Research and Development of the Evaluation of Operation Economic in Transmission Grid. M.S.DISSERTATION OF

25、 N.C.E.P.U.,2003.陶文斌.输电网运营经济性评价系统研发.华北电力大学(北京)硕士学位论文,2003.2 YANG Bo, HU Rong, FU Yang. Economical Evaluation of the Country Distribution Network. China Academic Journal Electronic Publishing House.汤波,胡荣,符杨.区县级配电网规划经济性评估的研究.中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集.3 ZHAO Xia. Voltage Quality Evaluation based on

26、 Power Market. M.S.DISSERTATION OF N.C.E.P.U.,2004.赵霞.基于电力市场的电压质量综合评估.华北电力大学硕士学位论文,2004.4 SU Xin, TANG Wei. Index System of Rural Electric Network Performance Assessment. , Journal of Shenyang Agricultural University, 2005 - 12, 36 (6):P721 723.苏欣,唐巍.农村电网性能评价指标体系研究.沈阳农业大学学报, 2005 - 12, 36 (6) : 721

27、723.5 YANG Zhi-xiang, Construction and Implementation of Customer Satisfaction Measurement Model, M.B.A.DISSERTATION OF U.E.S.T.C.,2008杨志翔.汉为公司客户满意度评估指标体系的构建与实施.电子工业大学硕士学位论文,2008.6 WANG Wei, WANG Chun, CHENG Hong, ZHAO Yan. Preliminary frame of index system for evaluating power network. Power System

28、 Protection and Control, 2008-12,36(24):P14-18.万卫,王淳,程虹,赵彦.电网评价指标体系的初步框架.电力系统保护与控制,2008-12,36(24):14-18.7 YANG Ya-fang, The Integrated Evaluation System of Medium-Voltage Distribution. Journal of Guizhou University of Technology(Natural Science Edition), 2008-1,37(2):54-62.汤亚芳.中压配电网综合评估体系的建立和应用.贵州工业

29、大学学报(自然科学版),2008-1,37(2):54-62.8 ZHU Kong-lai. Nonlinear Dimensionless Fuzzy Handling of Evaluation Indexes .STATISTICS & INFORMATION TRIBUNE, 1997-3:10-15.朱孔来.评价指标的非线性无量纲模糊处理方法.统计与信息论坛,1997-3:10-15.9 TIAN Xin-shi. Theory and Practice of Management Decisions. Huazhong Technology University Press

30、.田新时.管理决策的理论与实践.武汉华中理工大学出版社.10 HU Ri-dong, WANG Zhi-jiang. Goal-Programming Model based on the Utility Function of the Decision- Maker. Chinese Journal of Management Science, 2000-11,8:31-38胡日东; 王志江.基于决策者效用函数上的目标规划模型.中国管理科学,2000-11,8:31-38.11 LV Jiang-wei, LI Ji-yuan, ZHANG Xin. Application of Utility Function Theory to Warship Combat Capability Evaluation. Ship E