低壓配電網運行狀態評估

鄒 宇，池小兵，麥海波，張思洋

（1.廣西電網有限公司欽州供電局，廣西 欽州 535000；2.三峽大學 電氣與新能源學院，湖北 宜昌 443000）

0 引 言

低壓配電網運行狀態的好壞影響用戶用電的電能質量和可靠性，結構復雜，設備眾多，導致其運行時采集數據困難，增加了配電網運行狀態評估的難度。目前，有效率地評估配電網的運行狀態是一個研究熱點。文獻[1]分析了配電網的運行狀態，提出了評估指標體系，但是最終提出的評估指標不適用復雜的配電網；文獻[2-3]使用德爾菲法分別對配電網的電能質量和停電故障進行分析與評估；文獻[4-6]采用層次分析法從電壓質量、網損等方面研究了配電網的運行狀態；文獻[7-10]使用熵權法分別從配電網運行狀態的可靠性、項目風險、降損潛力等方面進行評估；文獻[11]采用AHP-Delphi方法確定指標權重比例，從而確定單項的指標評分公式；文獻[12]運用專家打分法、模糊層次分析法和魚骨分析法三種方法建立配電網運行狀態評估模型，分別從現狀、運營效能和經濟效益等方面進行定量評估。本文詳細總結配電網運行狀態評估方法，闡述了各方法的優缺點，以期為配電網優化運行提供參考意見和建議。

1 低壓配電網運行狀態的影響因素

導致低壓配電網運行狀態差的影響因素有許多，主要可以歸納為3個方面。第一方面，用電量快速增長，使變壓器和線路難以達到需求；第二方面，設備運行狀態差，如線路的絕緣老化會導致出現低電壓，在用電高峰時因為線路線徑較小，用戶需求時電壓質量達不到用戶需求的標準，末端電壓質量不能保證。第三方面，大量單相負荷任意接到配電網中，負荷隨時會產生波動，導致三相負荷嚴重不平衡，由此電壓質量差。

2 評估指標體系

2.1 評估體系基本要素

綜合所有的評估方法，評估體系構成要素大致相似[13-15]。將這些評估配電網狀態的方法運用到配電網系統中，其基本構成要素如圖1所示。其中，評估指標集由單個層次和多個角度的指標構成；權重指數表明評估指標在評估體系中所占的重要比。評估指標的權重系數越大，說明這個指標對評估對象越重要。

圖1 評估體系基本構成要素圖

2.2 配網狀態評估主要指標參數

目前，配電網運行時重要的6大類指標[16-17]構成了如圖2所示的指標體系。

下面對一些評估指標做出說明。

（1）電壓質量指標

圖2 配電網運行狀態評估指標體系

電壓質量參數由高壓配電網電壓合格率、中壓配電網電壓合格率、低壓配電網電壓合格率和綜合電壓合格率組成。電壓合格率的計算公式如下：

（2）運行故障參數

故障率參數一般折算到每年，公式如下：

（3）供電可靠性指標

供電可靠性指標的具體計算公式如下：

（4）線損參數

線損參數是反映電網運行積極性的指標，統計線損率計算公式如下：

（5）三相不平衡指標

三相不平衡指標定義如下：

3 低壓配電網運行狀態評估方法

目前，低壓配電網運行狀態評估方法主要有主觀賦權法和客觀賦權法兩類。常用的主觀賦權法一般為德爾菲法和層次分析法，常用的客觀賦權法為熵權法。下面將分別介紹這三種方法。

3.1 德爾菲法

德爾菲法是一種主觀賦權法，綜合了專家經驗和知識對某一事物進行評價，使用不記名方法詢問相關專家的建議，然后綜合處理專家各種建議的一種方法。下面是德爾菲法在評估指標權重時的計算流程。

首先，計算意見集中度E：

其次，計算意見離散度δ，即標準差計算公式為：

其中E表示認可程度，δ表示意見分歧度。

最后，判斷征詢是否結束，根據問題設定集中度、意見分歧度的下限值E0和δ0，滿足式（10）時停止征詢：

因為德爾菲法具有較強的主觀意識，一般不單獨使用，常與其他評估方法結合使用。

3.2 層次分析法

層次分析法主要是把問題的定性與定量相結合，把具體問題層次化，通過下層指標和上層指標間進行對比、下層指標互相對比，最終得到權重排序結果。利用層次分析法方法確定指標權重時，一般會在建立兩兩比較矩陣的過程中引入德爾非法方法。層次分析法引入德爾菲法后的流程如圖3所示。

圖3 層次分析法流程圖

層次分析法具有一定的獨特性，特別適合處理一些很難定量的復雜問題。文獻[18]使用基于層次分析法建立了配電網“低電壓”治理綜合評估體系，通過構造判斷矩陣和輔助求和矩陣計算指標權重，從治理效果、經濟效益以及發展適應性三個方面對治理方案進行了評估分析。

3.3 熵權法

熵權法主要是根據每個指標變異的程度來表示權重。指標變異性越大，權重越高；指標變異性越小，則權重越小。熵權法的具體計算步驟如下：

步驟1：設由n個評價指標、m個評價對象構成評價矩陣：

按式（12）將指標數據進行標準化處理：

步驟2：根據信息熵定義，第i個指標的熵值為：

式中，當Eij=0時，令EijlnEij=0。

步驟3：第i個指標的熵權可表示為：

作為一種客觀賦權法，熵權法計算簡單、客觀性強，彌補了主觀賦權法的不足，處理不定量的復雜問題具有優勢，可在許多領域得到普遍應用。

綜上所述，德爾菲法和層次分析法是屬于主觀賦權的兩種方法，主要是以專家的主觀性意見做決策，但是主觀性過強也是一種缺點。熵權法作為一種客觀賦權法，以具體數據為基礎，但是缺少專家的主觀意見也會帶來一些問題。所以，一般可以采用組合賦權的方法。文獻[19]中，首先采用德爾菲法對各指標進行直觀對比評價，其次采用層次分析法和熵權法兩種方法確定其權重，最后加權求和得到綜合得分，建立了評價體系。所以在實際應用中，可以采用組合賦權法來結合幾種方法的優勢，同時互補幾種方法的缺點，得出更加準確的權重系數。

4 結 論

本文對低壓配電網運行狀態評估進行探討，介紹了評估指標體系的負載率、電壓質量、運行故障、供電可靠性、線損和三相不平衡，并對德爾菲法、層次分析法和熵權法三種配電網評估方法進行總結與分析，提出可以將幾種方法結合即組合賦權法來確定權重的觀點。未來，配電網運行狀態評估方法還需要繼續進行完善和優化。