一种基于主成分分析法及熵权法的中压配电网运行状态模糊综合评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及IOkV中压配电网运行评价领域，具体设及IOkV中压配电网运行状态评 价指标、权重及综合体系的确定。
【背景技术】
[0002] 在IOkV中压配电网的运行过程中，为了比较实际情况下配电网运行方式的优劣 性、得出最优运行方式，往往会对不同配电网的运行方式进行评估。通过对比评估结果，可 W遽选出最优运行方案，从而确定配电网的最佳运行方式。然而，一般的配电网评估只针对 若干评价指标得出相对结果，不能反映网络的整体性，所得结果相对狭隘。因此，为全面考 察IOkV中压配电网运行方式的合理性，需要建立一个能够综合反映网络性态、协调各个评 价指标的配电网运行综合评价体系。就目前而言，常见的配电网运行方式主要有W下两类：
[0003] 1.赋权法
[0004] 1)主观赋权法。主观赋权法主要采用决策者的主观思维进行指标赋权，该方式的 特点在于计算步骤相对简单，具有一定的定性分析和理论基础，但是无法体现指标间的相 对重要程度，并容易造成随大流的情况，缺乏一定客观性和合理性。主要方法包括二项系数 法、层次分析法、专家打分法、德尔菲法等。
[0005] 2)客观赋权法。客观赋权法主要依据原始数据之间的相关关系通过一定的数学方 法来确定权重，其判断结果不依赖于人的主观判断，有较强的数学理论依据。但是由于其对 已有数据的依赖性强，因此可能导致产生的随机误差较大的情况，且通用性和参与性较差， 不能体现主体对于不同属性指标的重视程度。主要方法包括赌权法、标准离差法、CRITIC法 (Criteri曰 Importence Though Intercrieri曰 Correl曰tion)等。
[0006] 2.综合评价法
[0007] 1)模糊综合评价法。模糊综合评价法主要依据模糊数学的理念，根据隶属度原则 将定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出总体评 价。具有结果清晰、系统性强等优点，对于关系模糊、难W量化的问题W及非确定性情况具 有较好的效果。但其同时有计算较为复杂，确定指标权重时主观性较强等劣势。
[000引2)层次分析法。层次分析法把研究对象视为一个系统，将与决策相关的全部因素 逐步分解为目标、准则、方案等层次，从而在此基础之上进行定性和定量分析和决策。该方 法量化了每个因素对结果的影响程度，计算过程简单、明确，但是其定性成分较高，分析结 果的科学性较差。在指标数目较多时，数据的统计量大，难W确定权重，求解精确特征值等 过程较为复杂。
[0009] 3)人工神经网络评价法。人工神经网络评价法主要通过神经网络的自学习、自适 应能力和强容错性建立更加接近人类思维模式的定性和定量相结合的综合评价模型。训练 好的神经网络将专家的评价思想W连接权的形式赋予于网络中，其不仅可W模拟专家进行 定量评价，并相应避免了主观影响和不确定性。但由于其具有高度的非线性及复杂性，因此 难W分析神经网络的各项指标，且构建体系的通用性较差。
[0010] 4)灰色综合评估法。灰色综合评估法主要W灰色关联度理论为依据，基于专家评 判进行综合评估，对于少数据、贫信息W及不确定性问题具有较好的评价效果，且其计算量 很小。但是，该方法中的指标权重和分辨系数等需要人为制定，具备一定主观影响。
【发明内容】
[0011] 针对目前中压配电网运行状态综合评价中各类评估方式所存在的缺点，本发明提 出了一种基于主成分分析并融合客观权重的中压配电网运行模糊综合评价体系，全面考虑 了配电网运行指标间的关联性和模糊性。利用主成分分析法确定描述IOkV配电网运行情况 的主成分，并利用赌权法对新的评价指标进行客观赋权，最终形成中压配电网运行方式的 模糊综合评价体系，使得评价结果辨识度更高，兼具一定的科学性和理论性。
[0012] 本发明所采用的技术方案包括如下步骤：
[0013] 1)根据构建的IOkV中压配电网运行状态综合评价指标体系，针对每一个子体系下 的各个指标，从当前运行的配电网中采集数据计算得到各个指标的值，数据采集分为多次 进行，次数至少为2且不宜过多，每次采集数据后均需要记录各个指标的值；
[0014] 2)根据所构建的IOkV中压配电网运行状态模糊综合评价体系，利用主成分分析法 对原有指标体系进行降维，生成一组包含绝大部分信息量的新的主成分；
[0015] 3)根据步骤2)所得到的各个主成分表达式计算得到不同方案对应主成分的取值， 利用赌权法计算得到各个主成分的客观权重；
[0016] 4)根据步骤2)和步骤3)所得到的主成分表达式及相应客观权重，W及步骤2)中计 算得到的不同方案对应各个主成分指标的取值，利用模糊综合评价法计算得到各个方案的 模糊综合评价向量；
[0017] 5)对于步骤4)所得的各个方案的模糊综合评价向量，利用最大隶属度原则对比分 析，最终计算得出IOkV中压配电网运行状态综合评价结果，
[0018] 上述步骤1)所述IOkV中压配电网运行状态综合评价指标体系，具体包括=个子体 系:供电能力体系、供电质量体系W及经济性评估体系。其中，隶属不同子体系的各个指标 的计算公式具体如下：
[0019] A.供电质量体系：
[0020] a)馈线供电半径合格率:该指标统计对象为全网或220kV片网当中的IOkV馈线，统 计其供电半径的合格比例。
[0021]
(1)
[0022] B.供电质量评估
[0023] a)配变平均最高负载率:该指标统计对象为全网或220kV片网当中的IOkV配变，统 计其平均最高负载率水平，即取全年负荷最高的25天的日最高负荷平均值。
[0024]
(別
[0025] b)母线电压合格率:该指标统计对象为各变电站的IOkV中压侧母线，统计其电压 合格情况。 su_i=每条母线电压合格的累计时间Xioo .
[0026] 旨 C 3) /；^统计期间内每条母线的运巧时间
[0027] C)配变功率因数合格率:该指标统计对象为全网或220kV片网当中的配变，统计其 低压侧功率因数的合格情况。 %__，= E每合主变功率因数合格妨累计时间X100 、
[0028] 晴' /；￡统计期间内每台主变的运巧时间
[0029] C.经济性评估体系：
[0030] a)理论线损率:该指标统计对象为全网或220kV片网的配变和线路，统计其总计的 理论线损率水平。
[0031] SIII-I = 100-理论线损率 （5)
[0032] 上述步骤2)所述利用主成分分析法对原有评价指标进行降维生成新的主成分，具 体过程如下：
[003引A.设定一个P维评价指标列向量:X =化，X2，X3，? ? ?，Xp)及n个相关样本。每个样 本数据包含一组具体评价指标，即为：Xi = (Xii，Xi2，Xi3，? ? ?，Xip)T，其中i = 1,2，…，n，j = 1， 2,…，9，且11>口。
[0034] B.标准化处理矩阵元素。构造样本阵，利用式(6)对样本阵元进行标准化变换：
[003引 巧）
[0036] 火而得到标准化矩阵Znxp
[0037] C.利用式(7)构建相关系数矩阵Rpxp:
[00測 巧
[0039] 扭
[0040] D.求解相关系数矩阵R的特征根。得到入1，入2,…，入P，且其中存在入l>入2>…>入p> 0。特征值的大小反映与之相关的主成分包含的新信息所占比重。
[0041] E.利用式(8)得到前i个主成分的特征值与全体主成分之和的比重，从而表征主成 分的累巧靑献莖。疏巧倍息量阔值为0.85，即选取累积贡献率大于0.85的主成分个数。
[0042]
货）
[00创 F.求解方程组Rbi = Aibi依次得到Ai对应的特征向量bi, i = 1,2,…,m。在将标准化 后的指标变量转化为主成分时，利用式(9)组合特征向量最终得到主成分。
[0044] Wii 二却i (9)
[0045] 其中，1 = 1,2, 即共有m个主成分。
[0046] 上述步骤3)所述利用赌权法求取各个主成分的客观权重，具体过程如下：
[0047] A.利用式(10)计算指标j对于评价方案的相对重要程度的不确定性。
[004引 化0)
[0049]
[0050] B.利用式(11)对式(10)进行标准化，得到表征每个评价指标重要程度的赌值。
[0051 ]
(11)
[0052]其中，各评价指标的赌值取值范围是:0 < e(yj) < 1。
[0化3] C.利用式（12)构建由指标赌值e(yi)组合而成的权重表达式为评价指标j的相 应权值，即最优权重向量A = ?{約，錢，…，。
(12)
[0054]
[005引其中，0《巧《1，i>, =1。护,越大则表明指标j的重要程度越高。 i=l
[0056] 上述步骤4)所述利用模糊综合评价法得到各个方案的模糊综合评价向量，具体过 程如下：
[0057] A.确定指标集
[005引采用步骤1)中所得的主成分指标集M=Imi,m2,…，mm}用于下一步的计算。
[0059] B.确定评价集
[0060] 根据问题的实际情况建立评价集V=Wl，V2,…，VnK相应选取合适的集合W及细 化程度。
[0061] C.构建模糊评价集
[0062] 对于某一模糊综合评价问题，选取t位决策者根据评价集针对指标集中的各个指 标进行评价。首先建立关于各个指标不同评价程度的专家评价示意