本发明涉及电网运行综合评估领域，具体涉及一种基于雷达图的电网运行综合评估方法及装置。
背景技术
长期以来，电网调度运行管理人员始终希望能够找到一种科学有效的方法，从电网运行大量的单项评估指标基础上综合形成一到两个综合指标，以定量地评价电网运行的整体水平，为电网运行人员评估工作水平、定位工作缺陷，提升调度业务提供有力支撑。当前电网运行有大量的单项评估指标，每个电网运行评估指标能够反映电网运行某一方面水平。然而实际电网运行需要综合安全、经济、节能、公平等多维度的综合效益。因此，建立一种从单项评估指标到综合评估指标的计算规则与方法，是电网运行综合评估的核心问题。
围绕电网运行综合评估，国内外学者提出了大量方法，主要包括专家法、层次分析法、模糊评价法、变异系数法、多目标优化法、复相关系数法、主成分分析法等，这些方法或基于人工设定或利用数理统计、多目标优化、线性变换、概率论及多元统计等数据方法，确定各指标的权重系数，从而综合得到电网运行评估综合指数。
但在实际执行过程中，上述方法往往存在不够直观，不易理解的问题，评估方法的理论基础过于生涩，评估方法的中间过程不够透明，评估方法所提出的最终评估指标物理含义不够明确，以上方面因素都在很大程度上限制了当前综合评估方法的应用，造成综合评估方法难以指导实际电网运行评估工作。
因此，如何采用最简洁明了的方法步骤，开发过程清晰，含义明确的综合评估方法，成为电网运行综合评估方法设计中的难点。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明旨在在至少一定程度解决上述问题，提供一种基于雷达图的电网运行多维指标综合评估方法及装置，该方法及装置以雷达图为载体并以电网运行综合评估雷达图的特征量反映电网运行整体水平，能够形象直观的评估电网运行水平。
为此，本发明第一方面实施例提供一种基于雷达图的电网运行多维指标综合评估方法，所述方法包括如下步骤：
s100选择电网运行的评估维度，并针对不同维度选择关键绩效指标(keyperformanceindex)。
s200对各个维度的关键绩效指标进行无量纲化处理，并计算各个维度的电网运行效益值；
s300以每个评估维度作为雷达图的一个辐射轴，并根据其电网运行效益值绘制电网运行多维指标的雷达图；
s400计算所述雷达图的周长和面积特征量，根据所述周长和面积特征量量化评估电网运行的整体效益以及电网运行多维度目标的协调性。
作为一种示例，所述无量纲化处理包括：将电网运行指标
其中，对于极大型指标，处理方法如下：
式中，
其中，对于极小型指标，处理方法如下：
式中，
其中，对于区间型指标，处理方法如下：
式中，[a,b]为指标的最佳稳定区间，
具体地，所述步骤s300包括如下子步骤：
s301绘制电网运行综合评估雷达图底图；
s302依据电网运行评估指标无量纲化指数值在辐射轴上描点；
s303依次将辐射轴上的点连线，形成电网运行综合评估雷达图。
作为一种示例，所述步骤s301包括：作单位圆，设所选择的电网运行评估指标数量为n，从圆心绘制n条射线，将圆等分，从而得到电网运行综合评估雷达图底图，每条等分射线称为电网运行综合评估雷达图的辐射轴。
作为一种示例，所述步骤s302包括：为每个电网运行评价指标匹配唯一一条辐射轴，并在辐射轴与单位圆的交点与圆心形成的线段上，根据电网无量纲化指数数值等比例的进行描点；其中，圆心与该交点之间的距离应等于该指标无量纲化指数数值。
作为一种示例，所述步骤s400中计算所述雷达图的周长和面积特征量具体包括：
设s为雷达图面积，l为雷达图周长，并假设在雷达图上辐射轴之间的夹角为α，则有：
式中，γi为第i个指标无量纲化指数数值，p为电网运行评价指标数量。
作为一种示例，所述步骤s400中根据所述周长和面积特征量量化评估电网运行的整体效益具体包括：根据雷达图的面积评估电网运行水平，雷达图面积越大，电网运行水平越高；反之，电网运行水平越低。
作为一种示例，所述步骤s400中根据所述周长和面积特征量量化评估电网运行多维度目标的协调性具体包括：根据雷达图的周长评估电网运行均衡性；雷达图周长越大，电网运行多维度目标的协调性越差；反之，电网运行多维度目标的协调性越好。
本发明第二方面实施例提供用于实现如第一方面实施例所述电网运行多维指标综合评估方法的装置，所述装置包括：
选择模块，用于选择电网运行的评估维度，并针对不同维度选择关键绩效指标；
第一计算模块，用于对各个维度的关键绩效指标进行无量纲化处理，并计算各个维度的电网运行效益值；
绘图模块，用于以每个评估维度作为雷达图的一个辐射轴，并根据其电网运行效益值绘制电网运行多维指标的雷达图；
第二计算模块，用于计算所述雷达图的周长和面积特征量，根据所述周长和面积特征量量化评估电网运行的整体效益以及电网运行多维度目标的协调性
通过以上技术方案，实施本发明实施例方法及装置具有如下有益效果：
(1)本发明实施例所提出的电网运行综合评估方法，以雷达图为载体，能够高效整合不同类型的电网运行指标。
(2)本发明实施例基于电网运行情况不同，电网运行评估指标不同，雷达图的样式也不相同，通过雷达图来使得评估结果一目了然。
(3)本发明实施例以雷达图的周长和面积两个特征量来描述不同样式的雷达图，可以形象直观的评估电网运行水平，符合使用者的直观认识，便于理解。
(4)本发明实施例所提出的电网运行综合评估方法，流程简单，计算量小，开发难度低，物理含义明晰，实用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述基于雷达图的电网运行综合评估方法的流程图；
图2为本发明实施例所述方法步骤s300的子步骤流程图；
图3为本发明实施例所述电网运行综合评估雷达图的一种样式示意图；
图4为本发明实施例所述基于雷达图的电网运行多维指标综合评估装置模块结构示意图。
附图标记：选择模块-1，第一计算模块-2，绘图模块-3，第二计算模块-4。
具体实施例
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定装置结构、技术之类的具体细节，以便透切理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的装置、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例结合附图来进行说明。
如图1为本发明第一方面实施例提供的一种基于雷达图的电网运行多维指标综合评估方法的流程图，由图1可知所述方法包括如下步骤：
s100选择电网运行的评估维度，并针对不同维度选择关键绩效指标(kpi，keyperformanceindex)；
s200对各个维度的关键绩效指标进行无量纲化处理，并计算各个维度的电网运行效益值；
s300以每个评估维度作为雷达图的一个辐射轴，并根据其电网运行效益值绘制电网运行多维指标的雷达图；
s400计算所述雷达图的周长和面积特征量，根据所述周长和面积特征量量化评估电网运行的整体效益以及电网运行多维度目标的协调性。
本发明实施例方法以雷达图为载体，能够高效整合不同类型的电网运行指标；电网运行情况不同，电网运行评估指标不同，雷达图的样式也不相同；以雷达图的周长和面积两个特征量来描述不同样式的雷达图，可以形象直观的评估电网运行水平，符合使用者的直观认识，便于理解；同时该方法流程简单，计算量小，开发难度低，物理含义明晰，实用性强。
其中，步骤s100中的关键业绩指标(keyperformanceindicator，kpi)，指的是能够有效反映电网运行核心效益价值的指标，通过对kpi指标的分析，能够以点带面地把握电网运行的综合效益，起到提纲挈领的作用。需要指出的是，kpi指标选择是本评估方法的基础步骤之一，用户可根据实际评估需要和电网运行特点灵活选择kpi指标。
由于步骤s100中所选择的kpi指标往往具有不同的量纲，为了能够将具有不同物理含义、不同量纲的电网评估指标绘制在同一雷达图上，需要对所选择kpi指标进行无量纲化处理，从而实现不同类型指标的横向可比。根据实际使用需要，可灵活选择指标的无量纲处理方法。
而在本发明的一些实施例中，所述无量纲化处理方法具体包括：将电网运行指标
对于极大型指标，处理方法如下：
式中，
对于极小型指标，处理方法如下：
式中，
对于区间型指标，处理方法如下：
式中，[a,b]为指标的最佳稳定区间，
显然，如上的无量纲处理方法能够保证三种类型指标的无量纲化结果
需要特别说明的是，本实施例中三类指标无量纲化方法中所涉及的参数，包括极大型指标取值上下限
途径一：参考电网安全运行导则，对于有明确考核要求的电网运行指标，对上述数据项进行设定；
途径二：对于没有明确考核要求的电网运行指标，依据指标的历史数据，分析其分布规律，设定指标取值的上下限，在本实施例无量纲处理方法中规定指标取值的上下限能够保证5％的历史取值无量纲化能够取值1，5％的历史取值无量纲化能够取值为0。
在一些实施例，如图3所示，所述步骤s300包括如下子步骤：
s301绘制电网运行综合评估雷达图底图；
s302依据电网运行评估指标无量纲化指数值在辐射轴上描点；
s303依次将辐射轴上的点连线，形成电网运行综合评估雷达图。
其中，所述步骤s301具体包括：作单位圆，设所选择的电网运行评估指标数量为n，从圆心绘制n条射线，将圆等分，从而得到电网运行综合评估雷达图底图，每条等分射线称为电网运行综合评估雷达图的辐射轴。
其中，为将单位圆等分，辐射轴的数量应该与电网运行评价指标的数量相同，因此，在本发明实施例的步骤s302中，具体包括：为每个电网运行评价指标匹配唯一一条辐射轴，并在辐射轴与单位圆的交点与圆心形成的线段上，根据电网无量纲化指数数值等比例的进行描点，并规定圆心与该点之间的距离应等于该指标无量纲化指数数值。
其中，在本发明实施例的步骤s302中，需要注意的是，只能连接相邻辐射轴上的点，不能出现连线穿过辐射轴的情况，所形成的电网运行综合评估雷达图例如附图中的图3所示。
在上述步骤2-3中，通过对电网运行评估指标的无量纲化，可以保证在该指标所反映的侧面，电网运行水平越高，指数评分越高。因此，在电网运行综合评估雷达图中，雷达图的面积能够反映电网运行水平，雷达图所占面积越大，电网运行水平越高；同时，不同指标的无量纲化指数不同，所产生的雷达图周长不同，雷达图周长反映了电网运行不同侧面的均衡程度。
因此，可以选择电网综合评估雷达图的面积和周长这两个特征量来刻画电网运行水平高低。其中，雷达图的面积反映了电网运行的整体水平，雷达图的周长反映了电网运行的均衡程度。同时面积和周长之间均有如下关系：根据“一个平面图形的周长一定时，圆的面积最大”这一定理，容易得出“一个平面图形的面积一定时，圆的周长最小”这一推论。当两个评价对象的雷达图面积相同时，其周长越小，雷达图的形状越趋近于圆形，说明该评价对象各指标的发展水平越均衡，不同维度之间协调性越好。
基于上述关于面积和周长的内容，在本发明的一些实施例中，所述步骤s400中计算所述雷达图的周长和面积特征量具体包括：
设s为雷达图面积，l为雷达图周长，并假设在雷达图上辐射轴之间的夹角为α，则有：
式中，γi为第i个指标无量纲化指数数值，p为电网运行评价指标数量。
同时，还可得到电网运行评价指标数量与辐射轴夹角之间的关系如下：
利用上述方法评估电网运行时，分别计算电网运行综合评估雷达图的面积和周长，从而可以横向比较不同情况下的电网运行水平。
具体而言，评估原则如下：
所述步骤s400中根据所述周长和面积特征量量化评估电网运行的整体效益具体包括：根据雷达图的面积评估电网运行水平，雷达图面积越大，电网运行水平越高；雷达图面积越小，电网运行水平越低。
所述步骤s400中根据所述周长和面积特征量量化评估电网运行多维度目标的协调性具体包括：根据雷达图的周长评估电网运行均衡性；雷达图周长越大，电网运行均衡性越差，即电网运行多维度目标的协调性越差；雷达图周长越小，电网运行均衡性越好，即电网运行多维度目标的协调性越好。
需要特别注意的是，采用相同的电网运行评估指标，如果在绘制雷达图时，指标的排列顺序不同，雷达图的形状就不同，因而雷达图的面积和周长就不同。在实际应用中，可以通过固定电网运行评估指标排列顺序的手段简洁地处理这个问题。
为了进一步验证基于雷达图的电网运行多维指标综合评估方法的有效性，本发明实施例采用了某一城市电网的综合评估来进行计算，采用某一城市电网运行的综合评估进行测试，我们把某一电网分为安全、经济、优质、环保、管理五个维度，得到的电网运行多维指标的雷达图如附图中图3所示，图3中的指标1-5表征上述安全、经济、优质、环保、管理五个维度。雷达图的面积反映电网运行水平，雷达图面积越大，电网运行水平越高；反之，电网运行水平越低。雷达图的周长反映电网运行均衡性；雷达图周长越大，电网运行均衡性越差；反之，电网运行多维度目标的协调性越好。
图4为本发明第二方面实施例提供一种基于雷达图的电网运行多维指标综合评估装置的模块结构示意图，所述装置用于实现如第一方面实施例所述电网运行多维指标综合评估方法，所述装置包括：
选择模块1，用于选择电网运行的评估维度，并针对不同维度选择关键绩效指标；
第一计算模块2，用于对各个维度的关键绩效指标进行无量纲化处理，并计算各个维度的电网运行效益值；
绘图模块3，用于以每个评估维度作为雷达图的一个辐射轴，并根据其电网运行效益值绘制电网运行多维指标的雷达图；
第二计算模块4，用于计算所述雷达图的周长和面积特征量，根据所述周长和面积特征量量化评估电网运行的整体效益以及电网运行多维度目标的协调性。
对于装置实施例而言，由于其对应于上述方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
通过以上技术方案，实施本发明实施例方法及装置具有如下有益效果：
(1)本发明实施例所提出的电网运行综合评估方法，以雷达图为载体，能够高效整合不同类型的电网运行指标。
(2)本发明实施例基于电网运行情况不同，电网运行评估指标不同，雷达图的样式也不相同，通过雷达图来使得评估结果一目了然。
(3)本发明实施例以雷达图的周长和面积两个特征量来描述不同样式的雷达图，可以形象直观的评估电网运行水平，符合使用者的直观认识，便于理解。
(4)本发明实施例所提出的电网运行综合评估方法，流程简单，计算量小，开发难度低，物理含义明晰，实用性强。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施例的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。