110kV電網網架綜合評價指標體系研究

國網揚州供電公司 李培培 陳正華 鄧杰 陳浩

1 引言

本文基于揚州配電網網架的規劃，通過綜合評價方法建立兼顧安全性、經濟性和可行性等各種因素的指標體系，將各個因素按不同層次聚集組合，確定指標權重，并采用模糊隸屬度方法確定指標評分標準，形成一個多層次的電網網架綜合評價方法。

2 電網綜合評價體系

研究電網網架時，通常根據電網現狀和發展情況，可以設計和考慮多種可行的優化方案。而評價這些方案的優劣，選擇最優方案則是本文研究的重點。如圖1所示為綜合評價指標體系，包括安全性、經濟性和可行性等一級指標[1～3]，以及各一級指標的下級指標。

圖1 110kV電網網架評價方法體系結構

3 綜合評價方法

3.1 評價指標

3.1.1. 安全性指標

電網供電安全性指標可以通過數值大小來衡量電網安全性好壞。本文的安全性指標主要包括：主變負載率。主變通過容量占額定輸送容量的比值；線路負載率。線路通過容量占額定輸送容量的比值；“N-1”通過率。“N-1”的線路條數占線路總數的比值；短路電流。通過三相短路電流計算，判斷變電站主接線形式和一次電氣設備選型的合理性，為電網采取限值短路電流措施提供依據，進而提高電網網架合理性；同塔雙回線“N-2”情況下的損失負荷。同塔雙回架設的線路發生“N-2”故障時，負荷損失的值；是否達到目標網架。110千伏電網應充分利用現有電網結構的資源，因地制宜，因網制宜，逐步形成以鏈式結構為主的目標網架，減少輻射方式供電。

3.1.2. 經濟性指標

經濟性指標由年費用F_ann描述，與電網網絡損耗和建設成本有關，可用如式（1）～（7）所示的表達式描述。

表1 分級標準

表2 綜合評價體系各指標權重

式中，Ftot為工程建設總投資，F_T_tot、F_L_tot分別為變電投資和線路投資；η為資金回收系數，i為投資收益率，y為計算期，η為0.146；F_op_ann為年運行費用，F_con_ann、F_los分別為維護費和網損費，W_ann為全年電能損耗，ΔP為最大負荷時功率損耗，t為損耗小時數。

3.1.3. 可行性指標

方案可行性通常需要從站址和路徑的可行性，接入母線間隔是否充裕，是否需跨越其他線路或鐵路、高速、河流等因素決定。

3.2 指標得分標準

指標的定性描述須通過量化轉換成規范的定量數據，這是由不同的底層指標是基于不同含義和目的設計而決定的。另外，量化后的數據往往具有不同的量綱和數量級，需要規范化后才能進行比較或者綜合。這種利用一定的標度體系將各種原始數據轉化為可用于直接比較的規范化格式就是指標得分標準[4]。

制定指標得分標準的方法采用最為廣泛的是模糊隸屬度法，利用隸屬度函數反映被考察對象某種模糊性質或隸屬某個模糊概念的程度，即建立一個從論域（被考察對象的全體）到[1，5]上的映射。實際工程中，隸屬度函數通常可以分為成本型、效益型和適中型三類[5]。指標的得分標準實際就是該指標的隸屬度函數。隸屬度函數多為單點模糊評估，在計算得到指標的具體數值后，直接對照該指標的隸屬度函數，便可獲得指標的得分，即某項指標對應其隸屬度函數上的一個確定隸屬度。

本報告將典型網架分為5級，分級標準見表1。

3.3 綜合評價方法

指標權重是指各項考察指標的相對重要性程度及其在整體中所占價值比例的量化數據[6]。平級指標權重之和為1，平級指標的權重大小反映其相對于其他指標重要性的高低，一般可用向量表示，如具有n項指標的某層權重可表示為{X1，X2，…，Xn}，且X1+X2+…+Xn=1。指標數量不多時，通常由專家直接確定其權重；指標數量較多時，專家很難兼顧全局，此時通常按照兩兩比較的方式確定其權重大小。

輸入收集到的指標原始數據，依據指標的計算公式，以指標的評估判據作為判斷閥值計算指標數值，對照指標的評估標準將指標數值規范化。

采用層次分析法對指標權重進行賦值和優化，以提高優化的可行性和合理性，權重優化結果如表2所示。

采用如式（8）所示的表達式對各級指標進行綜合計算，求得綜合評價指標。

需要說明的是，綜合評分分值越高優化方案越好。

表3 綜合評分1

表4 綜合評分2

4 算例分析

以變電站X為例，評價其優化方案的優劣。經計算，變電站X兩個優化方案的綜合評分如表3、4所示。

由上表可見，對變電站X而言，方案一比方案二綜合評分高，即方案一優于方案二。

5 結論

本文以變電站X為例，基于揚州電網現狀網架和遠景規劃，遵循A、B類供電區域優先優化的原則，設計優化方案，首先計算其安全性和經濟性指標，然后通過現場踏勘，分析相關變電站站址和線路路徑的可行性；最后，考慮各方案的實際可行性。兼顧上述各項因素，建立綜合評價模型，計算綜合評價指標，判斷方案優劣，具備科學性和合理性，并有一定的可復制性。