基于可拓云的配电网经济运行评价指标及模型构建方法探讨

基于可拓云的配电网经济运行评价指标及模型构建方法探讨

袁光沧

贵州电网有限责任公司凯里供电局 贵州省凯里市  556000

摘要：实现配电网经济高效运行是电力系统的重要目标,因此合理有效地对其经济运行进行评价具有理论和实际意义。随着电力改革工作的推进,电力企业为追求更高的经济效益,更加重视电网的经济运行水平的提高。对配电网经济运行状况进行评价分析,不但能够考核现有配电网的运行状况,而且可以发现配电网运行中的薄弱环节,对配电网运行、控制、降损、规划建设具有重要的现实意义。本文基于可拓云提出一种递阶层次的配电网经济运行评价模型，论述了评价模型中指标值关于经济运行情况的灵敏度分析方法，为配电网优化改造方案的制定提供了参考。

关键词：配电网；经济运行评价；可拓云；灵敏度分析

1配电网经济运行评价指标

随着我国经济的快速发展和电力负荷需求的不断增长,以及大规模分布式能源的并网,让传统配电网面临更大的挑战,因此主动配电网（Active Distribution Networks,ADN）应运而生。主动配电网对分布式能源的消纳和需求侧管理等都有很大的影响,因此主动配电网做为一个更加复杂的大电网对其进行经济运行评价具有很高的理论和实际意义。对其经济运行进行评价,不但能发现影响经济运行的薄弱环节,对部门自身开展节能降损工作及规划建设提供理论依据,还对解决能源与气候问题有积极的作用。

1.1电网负荷

电网负荷包含3种因素层指标，即负荷率、功率因数及负荷三相不平衡度。负荷率。电网中的负荷受工业生产、生活习惯等因素影响常处于波动状态。定义电网的负荷率为一定时段内平均供电负荷与最大负荷的比值。通常情况下，较大的负荷率表示电网负荷相对较重且波动较小，电网产生的电能损耗相对越小，电网中各设备的利用率和电网的经济运行水平相对越高。待评价电网负荷率的表达式为Kf=（Pav/Pmax）×100%，式中Kf表示待评价电网的负荷率；Pav、Pmax分别表示一定时段内电网平均供电负荷及最大负荷。

电网的功率因数表示电网中有功功率与视在功率的比值，反映了电网上无功功率流动的情况，对电网的损耗水平有较大影响。记电网的有功功率为P，视在功率为S，则待评价电网的功率因数cosφ

为cosφ=P/S。负荷三相不平衡度。由于电网中存在大量单项负载和不平衡负载，使得电网在正常运行时常出现三相电流不平衡情况。负荷的三相不平衡度定义为电网三相电流中最大和最小相电流的基波有效值之差与额定电流的比值，其表达式为：

式中Imaxφ表示最大相电流的基波有效值；Iminφ表示最小相电流的基波有效值；In表示额定电流。

1.2配电网设备

高耗能变压器占比指电网中高耗能变压器的变电容量与电网总变电容量的比值。记待评价电网运行的变压器总容量为S0，其中高耗能变压器的总容量为Sh，则高耗能变压器占比η1=Sh/S0×100%。导线截面合格率。导线的截面积越小，等效阻抗越大，相同传输功率情况下的损耗越大。在实际工程中，采用大截面的导线能有效降低线路损耗和电压降落，但采用大截面导线的成本较高，因此需结合实际需求对导线截面进行合理选择。工程上，通常根据线路潮流采用经济电流密度计算法来确定需要的导线截面。定义导线截面合格率为电网中导线截面合格的配电线路条数占总配电线路条数的比例。记待评电网中运行线路总数kl0，截面积合格的线路总数为kls，则导线截面合格率η2=kls/kl0×100%。变压器负载合格率。根据电网结构和实际负荷的不同，变压器通常具有最优经济运行区域。记待评电网所有运行变压器数量为kb0，处于经济运行区间的变压器数量为kbs，则变压器负载合格率η3=kbs/kb0×100%。

1.3网架结构

网架结构包含导线变压器匹配度、供电半径合格率、容载比3个因素层评价指标。变压器容量匹配度。配电网在满足负荷用电需求的情况下，当变压器经济负载率与配电线路经济电流相匹配时具有最优的负荷承载能力和网架结构。实际工程中，由于变压器型号和线路型号限制，变压器经济负载率与配电线路经济电流通常不能完全匹配，一般认为两者偏差小于20%即相互匹配。配电网变压器与导线的匹配度η4=kpps/k∑×100%。式中kpp表示待评电网中变压器与导线相互匹配的设备总数；k∑表示待评电网中所有的变压器和线路设备总数。供电半径合格率指供电半径未超标准的线路条数占线路总条数的比例。记kL∑表示待评电网中运行线路总数，kgh表示待评电网中供电半径合格的线路数，则供电半径合格率η5=kgh/kL∑×100%。

2配电网经济运行评价模型构建

2.1确定评价物元

假设待评价电网共有m个指标参数、而评价电网经济运行等级的指标体系共有n个指标参数，则评价物元R0i可用n维物元来描述，式中N0i(i=1,2,…m)表示评价对象；Ci(i=1,2,…,n)为评价指标；Vi(i=1,2,…,n)为评价指标的具体量值：

2.2确定经典域和节域

根据确定的参数指标可以对电网经济运行评价结果划分等级。假设评价结果可以分为g个等级，则待评价对象的经典域Rj的关系矩阵可表示为

式中Nj(j=1,2,…g)表示电网经济运行等评价的等级，Vij表示待评价电网经济运行等级Nj关于评价指标Ci所确定的量值区间，也即Nj关于Ci的经典域。节域定义为电网经济运行评价结果的全部等级关于指标值所取的量值范围。节域RU的关系矩阵可表示为：

式中N表示电网经济运行等级的全体；ViU表示节域，即N关于指标Ci所取的整体量值范围，显然有Vij⊂ViU。

2.3确定待评价物元

通过计算分析待评价电网的指标参数数据，可以得到待评价电网经济运行等级的物元R0为：

式中N0表示待评价的电网；Vi0表示N0关于指标Ci的数值区间，即通过测量计算得到的待评价电网实际指标值。

2.4评价结果各等级的关联度分析

根据待评价物元评价结果的指标可将评价结果分为不同的运行等级，采用区间距、区位置等关联函数可确定各等级间的关联度函数，用于计算待评物元指标Ci关于等级Nj的关联度kj(Ci)，其表达式为：

式中：ρ(Vi0,Vj)表示待评价电网N0的第i个指标关于经济运行等级Nj的经典域的区间距；ρ(Vi0,ViU)表示待评价电网N0的第i个指标关于全部等级节域的区间距。

2.5确定各参数指标权重

本文基于区间层次分析法构建相关参数指标权重的计算模型并对各指标权重进行优化配置。采用区间层次分析法计算各指标的权重区间，得到权重区间的中值，利用改进的区间层次分析法得到各参数的指标权重如表1。

2.6确定待评价物元的综合关联度

待评价电网经济运行关于经济运行等级j的综合关联度的计算表达式为：

式中ωi表示指标i的权重系数，且ω1+ω2+…+ωn=1；kj(Ci)表示待评物元的指标Ci关于评价结果等级Nj（j=1,2,…m）的关联度。

2.7确定评估等级

根据式（1）计算得到的综合关联度，可得到待评价电网的经济运行状态及相应的评价等级。综合关联度的数值大小表征了电网经济运行状态与各等级的隶属关系，数值越大，表示符合程度越高，隶属于该等级的置信度越大，也就是说属于该评价结果等级。即如果

则判定待评价对象N0的经济运行等级属于等级j0。令kj'(N0)按式（2）进行取值，可得电网经济运行水平的级别变量特征值j*，用于判断评价结果等级j0偏向相邻等级的程度，如式（3）所示。

基于上述配电网经济运行评价模型的构建方法，可得该模型在配电网经济运行区间进行经济运行评价的流程为：开始-选定评价对象（配电网经济运行情况）-建立评价指标体系-确定经济运行等级划分-确定电网经济运行状态经典域、节域和待评价同征物元体-确定待评价物元关于各等级的关联度-确定各指标权重-电网经济运行状态等级确定-结束。

电力系统的运行状态是随着负荷大小不断变化而变化的，因此为全面反映电网整个时间段的运行状况，需集结多个时间段的多组运行数据进行经济运行等级的动态评价，以保证评价结果的全面性。

结语：

本文结合实际电网的运行经验，提出一种基于可拓云的配电网经济运行评估模型，详细介绍了评价模型的主要评估指标及评价模型的构建方法。提出的评价模型直接对原始数据建立各经济运行等级标准的可拓云模型，降低了信息丢失对评价结果的影响，并通过优化配置各指标权重，保证了评价结果的客观有效。

参考文献

[1]吴鸿亮,杜尔顺,等.面向低碳目标的电力系统节能与经济运行评价系统[J].2015,5.

[2]卢志刚,马丽叶.配电网经济运行评价指标体系的建立[J].电网技术,2011,3