一种基于改进TOPSIS的台区低电压治理措施优选评价方法与流程

本发明属于低电压治理
技术领域：
，具体涉及一种基于改进topsis的台区低电压治理措施优选评价方法。
背景技术：
：经过国家一、二期农网改造升级工程的大力建设，农村地区电力基础设施落后的状况得到了明显改善，农网运行管理水平不断提升。然而，受投资规模和历史局限性所限，农网建设也存在着设计标准不高，建设基础较差，缺乏合理规划等问题，相对于城市电网仍有一定的差距。随着农村经济社会的快速发展和“家电下乡”等惠民政策的实施，部分地区农网供电能力不足的问题日益凸显，特别是低压台区尤为严重，表现为配变容量不足、导线截面偏小、供电半径较长、“卡脖子、低电压”等问题突出，这些已经成为制约农村地区进一步发展的重要因素，严重影响了广大农村居民的生产和生活水平。目前对配电网电压质量问题的研究主要侧重于新理论与新方法的应用，但对于治理措施的实施效果却缺乏相应的评估手段，使得电力人员在面对多项措施比选时往往只能根据工作经验确定，导致整个低电压治理工作缺乏系统性和针对性。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种基于改进topsis的台区低电压治理措施优选评价方法，能够有效评价各项治理措施的优劣程度，对台区低电压治理工作具有一定的参考意义。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于改进topsis的台区低电压治理措施优选评价方法，包括以下步骤：(1)构建电压评估指标，所述电压评估指标包括节点电压合格率，节点电压最大值，节点电压最小值及主干线2/3处电压值；(2)根据电压评估指标，计算指标改善率；(3)确定低电压治理方案，构建规范化目标决策矩阵；(4)构建加权规范化目标决策矩阵；(5)确定加权规范化目标决策矩的正理想解和负理想解；(6)计算各方案与正、负理想解得距离；(7)计算各方案与正理想解得相对帖进度，得到方案集排序。上述方案中，步骤(2)中，所述计算指标改善率，采用以下公式：其中，uij为采取第i种治理措施后第j个指标值，u0j为第j个指标初始值，umax为最大允许电压。上述方案中，步骤(3)中，所述构建规范化目标决策矩阵，具体包括以下步骤：(31)构建目标决策矩阵r：其中，r＝(rij)m×n，rij为第i个方案的第j个指标值；i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n，rij＝δuij；(32)采用以下公式，对目标决策矩阵进行规范化处理，形成规范化目标决策矩阵z：上述方案中，步骤(4)中，所述构建加权规范化目标决策矩阵,具体包括以下步骤：(41)建立判断矩阵：其中a＝(aij)m×n，aij表示指标i对指标j的相对重要程度；aij＝1/aji；aii＝1；i,j＝1,2,...,n；(42)计算判断矩阵的最大特征根：其中，λmax为判断矩阵的最大特征根，ω表示特征向量；(43)对判断矩阵的最大特征根进行一致性检验，若检验通过则进行下一步，否则返回步骤(3)：(44)采用以下公式，构建加权规范化目标决策矩阵:v＝(vij)m×n＝(ωjzij)m×ni＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；其中，ωj为特征向量中的元素。上述方案中，步骤(7)中，所述计算各方案与正理想解得相对帖进度，得到方案集排序，采用以下公式计算得到：其中，ci表示方案i对正理想解的相对贴近度；ci越大，表明方案越接近正理想解，在优劣排序中的位置越靠前。由上述技术方案可知，本发明所述的一种基于改进topsis的台区低电压治理措施优选评价方法，通过层次分析将专家经验量化为相应的特征向量，进而引入目标决策矩阵形成方案集的正、负理想解，以各项治理措施与正、负理想解的距离及相对贴近度判断方案的电压改善效果。本发明能够有效评价各项治理措施的优劣程度，对台区低电压治理工作具有一定的参考意义。附图说明图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的某台区电网结构图。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步说明：如图1所示，一种基于改进topsis的台区低电压治理措施优选评价方法，具体包括以下步骤：s1：构建电压评估指标，所述电压评估指标包括节点电压合格率，节点电压最大值，节点电压最小值及主干线2/3处电压值；(1)计算节点电压合格率：台区节点电压合格率是指电压合格的节点数占总节点数的比率，可以直观地反映台区电压改善前后的整体水平。根据国家标准《gb/t12325-2008》的规定，20千伏及以下三相供电电压偏差为标称电压(un)的±7％，若节点电压偏差超过此范围，则认为该节点电压不合格。节点电压合格率计算公式如下：x1＝n1/n(1)其中，x1为节点电压合格率，n1为电压合格的节点数，n为总节点数。(2)计算节点电压最大值：台区节点电压最大值可直观地反映台区电压越上限情况，计算公式如下：x2＝max{u1,u2,...,ui,...,un}(2)其中，x2为节点电压最大值，ui为台区第i个节点的电压值；ui为台区第i个节点的电压值；若ui＞1.07un，则台区存在电压越上限问题。(3)计算节点电压的最小值：台区节点电压最小值可直观地反映台区电压越下限情况，计算公式如下：x3＝min{u1,u2,...,ui,...,un}(3)其中，x3为节点电压的最小值；若ui＜0.93un，则台区存在电压越下限问题。(14)计算主干线2/3处电压值：由于台区低电压往往发生在线路末端，因此选取主干线2/3处电压值反映离配变较远区域的电压分布状况:x4＝u2/3(4)式中：u2/3为主干线距配变2/3处的电压值；若x4＞0.93un，则台区大部分线路电压均为合格，若x4＜0.93un，则台区至少有1/3的线路存在低电压问题。s2：根据电压评估指标，计算指标改善率：在构建上述台区电压评估指标的基础上，以电压指标改善量与初始值的比值作为电压指标改善率，用以表征某种治理措施实施后的电压指标改善状况，并作为台区电压改善效果的评估指标。在对台区中后段低电压的治理过程中，某些治理措施可能会造成原来电压合格的节点越上限，此时电压指标改善率为负，体现该措施对低电压治理的不足之处。因此，对于节点电压最大值、节点电压最小值、主干线2/3处电压值，其指标改善率的计算公式如下：式中，uij为采取第i种治理措施后第j个指标值；u0j为第j个指标初始值；umax为最大允许电压。对于节点电压最大值指标来说，u0j＝x2′，uij＝x2″，x2′、x2″分别为公式(2)中x2在采取治理措施前后的值。对于节点电压最小值指标来说，u0j＝x3′，uij＝x3″，x3′、x3″分别为公式(3)中x3在采取治理措施前后的值。对于主干线2/3处电压值指标来说，u0j＝x4′，uij＝x4″，x4′、x4″分别为公式(4)中x4在采取治理措施前后的值。对于节点电压合格率，其指标改善率的计算公式如下：式中：u0j＝x1′，uij＝x1″，x1′、x1″分别为公式(1)中x1在采取治理措施前后的值。若δuij＞0，表明该治理措施提高了台区的节点电压合格率，电压指标改善率为正；若δuij＜0，表明该治理措施降低了台区的节点电压合格率，电压指标改善率为负。s3：确定低电压治理方案，构建规范化目标决策矩阵：s31：设待评价的治理措施有m个，每个治理措施包含n种指标，形成目标决策矩阵r＝(rij)m×n如下：式中：rij为第i个方案的第j个指标值；i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n；rij＝δuij。s32：目标决策矩阵规范化：由于各种指标之间的单位、性质、数量级等可能存在较大差异，因此对r进行规范化处理，形成规范化目标决策矩阵z＝(zij)m×n。式中：s4：构建加权规范化目标决策矩阵：s41：基于ahp的加权规范化目标决策矩阵构造采用1～9标度原则由专家进行打分，建立判断矩阵a＝(aij)n×n如下：式中：aij表示指标i对指标j的相对重要程度；aij＝1/aji；aii＝1；i,j＝1,2,...,n。s42：在判断矩阵构建完毕后，计算a的最大特征根λmax与特征向量ω＝(ω1,ω2,...,ωn)t，其中：s43：此过程为指标的层次排序，为了验证指标层次排序的有效性，还需要对其进行一致性检验：式中：ri为a的平均随机一致性比率；cr为a的随机一致性比率；若cr＜0.1时，认为a具有满意的一致性，否则需要重新调整a的评分使之具有满意的一致性。s44：将判断矩阵的特征向量引入目标决策矩阵，构建基于ahp的加权规范化目标决策矩阵如下：v＝(vij)m×n＝(ωjzij)m×ni＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n(12)式中：ωj为特征向量中的元素。s5：确定加权规范化目标决策矩的正理想解和负理想解：设i1是效益型指标集，i2是成本型指标集，则正理想解v+与负理想解v-分别为：s6：计算各方案与正、负理想解得距离：用二阶范数分别表示各方案与正、负理想解的距离：s7：计算各方案与正理想解得相对帖进度，得到方案集排序：式中：ci表示方案i对正理想解的相对贴近度；ci越大，表明方案越接近正理想解，在优劣排序中的位置越靠前。本发明选取某县级供电公司的实际台区作为分析对象，电网各项参数与结构分别如表1、图2所示，配变采用s11型200kva变压器，低压线路由lj-50、lj-35、lj-25构成，最大供电半径535米。表1节点i节点j支路阻抗(欧/km)节点j有功(kw)节点j无功(kvar)230.0374+j0.01935.642.73340.0370+j0.01906.323.06450.0386+j0.01993.531.71560.0382+j0.01974.242.05670.0378+j0.01956.333.07780.0395+j0.02033.901.89890.0505+j0.01866.142.978100.0435+j0.01615.442.6310110.0470+j0.01748.033.8911120.0447+j0.01657.353.5612130.0651+j0.01837.733.7412140.0714+j0.02008.163.952150.0391+j0.020111.185.4115160.0431+j0.02218.043.8916170.0479+j0.02466.763.2717180.0540+j0.01998.784.2517190.0511+j0.01886.203.0019200.0418+j0.01545.592.71根据前推回代法的潮流计算结果，节点10、11、12、13、14的电压偏差大于7％，存在低电压问题。鉴于篇幅所限，拟选取几种具有代表性的典型低电压治理措施如下：(1)集中补偿，在配变低压侧集中补偿无功80kvar；(2)分散补偿，在电压偏低的节点10、11、12、13、14、分别补偿25、4、3、4、4kvar；(3)集中补偿+分散补偿，在配变低压侧集中补偿55kvar，在电压明显偏低的节点12、13、14分别补偿17、4、4kvar；(4)逆调压，配变高压侧电压由10.3kv提高到10.5kv；(5)增大导线截面，将节点2至节点12的主干线更换为lj-70；(6)逆调压+分散补偿，配变高压侧电压由10.3kv提高到10.5kv，同时在节点12、13、14分别补偿17、4、4kvar；(7)逆调压+更换导线，配变高压侧电压由10.3kv提高到10.5kv，导线更换措施同(5)；(8)更换导线+分散补偿，导线更换措施同(5)，同时在节点12、13、14分别补偿17、4、4kvar。根据潮流计算结果，台区电压评估指标初值及8种治理措施实施后的值如表2所示：表2治理措施x1x2(v)x3(v)x4(v)初值0.737403.423338.695354.85610.737409.74346.381362.18621406.745360.098372.17830.947409.874359.389371.07440.789411.64348.679364.38251403.584359.547368.77560.895413.726363.854375.39470.947411.786368.826377.82381405.684373.433379.037(2)台区电压指标改善率计算在台区电压评估指标计算的基础上，进一步计算台区电压指标改善率，如表3所示：表3治理措施δx1δx2δx3δx410-0.0160.0230.02120.35700.0630.04930.285-0.0160.0610.04640.071-0.020.0290.02750.35700.0620.03960.214-0.0260.0740.05870.285-0.0210.0890.06580.35700.1030.068(3)构建目标决策矩阵并规范化：在得出不同治理措施下的台区电压指标改善率之后，构建目标决策矩阵并规范化如下：(4)基于ahp的加权规范化目标决策矩阵构造：对于台区低电压的治理，首要目的是提高节点电压合格率，同时防止过改善和欠改善，最后尽量保证台区绝大多数节点电压都在合格范围之内。根据专家打分结果，得出判断矩阵的最大特征根和特征向量，并进行一致性检验：λmax＝4.0278ω＝(0.5798,0.1637,0.1637,0.0929)tcr＝0.0103<0.1，一致性检验通过。将特征向量引入目标决策矩阵，构建加权规范化目标决策矩阵如下：(5)确定正理想解与负理想解根据式(13)、(14)确定正理想解与负理想解如下：v+＝{0.2682,0,0.0878,0.0453}v-＝{0,-0.0945,0.0196,0.0140}(6)计算各方案与正、负理想解的距离和相对贴近度，如表4所示：表4治理措施正理想解距离负理想解距离相对贴近度10.28450.03640.113320.03640.28700.887530.08830.22020.713740.23700.05800.196650.03990.28650.877760.14530.16840.536770.09430.22400.7037800.29410.9998因此，对8种低电压治理措施的排序依次为：(8)>(2)>(5)>(3)>(7)>(6)>(4)>(1)。在实际工作中，方案的选取还必须考虑投资成本。参考安徽省电网工程综合造价，lj-70线路的建设成本为5.1万元/km，无功补偿电容器成本为75元/kvar，安装盒2500元/个，各治理措施的投资成本如下：表5治理措施投资成本(万元)10.8521.5531.604052.4560.9472.4583.39由表5可以看出，由于线路的建设成本较高，因此涉及更换导线的措施(5)、(7)、(8)投资成本较大。措施(8)的治理效果最好，投资成本也最高；措施(5)的治理效果较好，投资成本较高，与措施(8)一样需要根据实际财力情况做出权衡；措施(7)的治理效果一般，且投资成本较高，不作为推荐措施采用；措施(6)、(1)、(4)虽然投资成本较小，但是治理效果较差，不作为推荐措施采用；措施(2)、(3)不仅治理效果较好，而且投资成本相对合理，是比较合适的低电压治理方案。以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。当前第1页12