一种输电网结构形态评估方法与流程
本发明涉及电网评估技术领域，尤其涉及一种输电网结构形态评估方法。
背景技术：
随着全世界范围内对于能源需求的不断增长以及战略储备态势的加强，能源已然成为影响未来社会可持续发展的根本性因素；面对化石能源的逐步短缺以及不断增长的环境压力等种种因素，在综合考虑经济发展、能源储备、能耗水平、需求预测、环境制约等多种条件下，大力发展并合理利用可再生能源已成为现阶段面对能源危机和环境恶化的重要途径；为了适应能源可持续发展的大环境，电网作为最重要的能源传输网络，必须对其当前发展形态进行转变和改善；在全球新能源变革的背景下，未来电力能源将逐步由传统化石能源向可再生能源转变，消纳高比例可再生能源已成为未来电力系统的必然发展趋势和重要能力；
由于未来场景下的电力系统并没有确切清晰的结构可供研究，只能通过电网规模水平的发展、能源负荷分布预测及发展趋势、以及各行各业对电能需求的增长情况等对未来电力系统做出规划；因此，对于未来电力系统发展形态的综合评价在一定程度上可以具象化为对未来电力系统规划的综合评价；在综合考虑未来电力系统的各个特性的情况下，将建设安全可靠、灵活稳定、环保经济的能够消纳高比例可再生能源的电力系统作为目标，选择最符合电力系统未来发展形态的电力系统规划方案，对于电力系统的发展具有至关重要的意义；
而由于电网建设的投资成本数额巨大，且需投入大量的时间和人力物力，同时需要投资的项目也很多，所以对于电网规划产生的大量待建项目不能尽数实现，往往受到投资预算或电网实际建设环境的限制，因此对电力系统规划方案进行评价决策则是至关重要的；在电网不断发展的过程中，电力系统综合评价体系被提出并广泛研究，提出具有良好适用性和实践性的评价方法对电网综合评价结果有着重要的影响；对电网规划方案进行综合决策的过程中需要考虑到多方面的问题，例如不仅会投入数额庞大的资金和大量的人力物力，而且一旦投入建设后再对规划方案进行改动将会面临更大的问题；因此如果电网规划项目的决策实施性较差或者存在不合理的地方，不仅会带来大量资金、人力、物力的无谓浪费，还会对社会以及环境等造成负面影响；
传统的电力系统综合评价工作主要包括当前电网的脆弱性、可靠性、安全性以及经济性等方面的评价，而未来的电力系统在电网结构、输电技术、管理模式以及潮流控制等方面与传统电网都有所区别，尤其是在现今风电、光电等具有非线性、不确定性的分布式电源高比例接入电网的情况下，未来电网的交直流连接方式将更加复杂，电力系统运行方式也将呈现出更多样的可能性；因此在未来的强不确定性环境下，针对更复杂的电网结构以及更多样化的系统运行方式的评价指标体系将更为复杂，需要对未来电力系统结构及运行方式进行全面的评估，才能对电网规划方案的经济性、安全性、可靠性、环保性、适应性和可持续性有清晰全面的认知，因此，本发明提出一种输电网结构形态评估方法以解决现有技术中存在的问题。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提出一种输电网结构形态评估方法，该方法深入学习研究了复杂网络理论基础以及电网的复杂网络特性，利用复杂网络理论从电网结构上判断节点与网络的系统关联性，并利用电力系统元件特征对电网特性进行分析，探究电网结构与性能的关系，实现整体与个体的结合，构建了一个较为全面、有效的电网规划方案综合评价指标体系。
为了解决上述问题，本发明提出一种输电网结构形态评估方法，包括以下步骤：
步骤一：确定电力系统综合评价指标选取的基本原则
确定电力系统综合评价指标选取的基本原则，一方面是要全面客观地对电网各个特性进行真实的反映，包括电网结构拓扑特性和运行特性，确保评价指标体系的实用性和可操作性，不遗漏任何重要指标；另一方面要考量电网实际情况，以及指标数据的获取性难易、计算难度等问题，保证计量的真实性，避免出现指标计算重复的问题，并且各指标之间应该具有内在的联系，与评价目的相一致，共同反映电网的特性；
步骤二：确立描述实际电网的拓扑结构时的简化原则
应用复杂网络理论分析电网结构，在描述实际电网的拓扑结构时对其进行简化分析，作出简化原则：
(1)研究对象主要是输电网和配电网，同时不考虑发电厂和变电站的主接线结构，把发电机和低压侧母线上连接的电源和负荷均抽象为在相应母线上注入一定的有功功率；
(2)电网拓扑模型中的节点只包括电源点、负荷节点、和中间节点，忽略大地零点，并且各个节点均默认为完全相同无差别的节点；
(3)忽略传输线电压等级的差异、不同传输线的物理结构特性和电气参数特征的不同，即认为所有传输线的拓扑特性都是相同的，且所有的边都不考虑其权重；
(4)在电网拓扑模型中，将所有输电线、变压器支路都抽象为边，且所有边都不考虑其方向；
(5)不考虑并联的电容支路，将同杆并架的输电线进行合并，以此来避免电网拓扑模型中出现的多重边和自环，从而形成一个简单图；
步骤三：基于复杂网络理论的电网结构类指标
根据步骤二的简化规则，一个具体网络可抽象为一个无向无权网络g＝(v,e)，其中v表示网络中所有节点的集合，e表示所有边的集合，节点数为n,边数为l，根据经典复杂网络理论中的定义选取如下重要参数来描述网络结构特性：
(1)节点度k
在复杂网络中，度对于单独节点来说是一个既简单又十分重要的属性，也是在复杂网络结构中研究最为广泛的一个参数，节点i的度数ki定义为与该节点相连接的所有边l的数量，
其中：ki为节点i的度数，lij为节点i与节点j相连的边，
节点的度越大则表明该节点在整个网络中的重要性越高，网络中每个节点都有各自的度，对所有节点i的度数ki求和并取平均值即可得到整个网络的节点平均度，记为<k>，
其中：ki为节点i的度数，n为总节点数，
(2)节点度分布p(k)
网络中节点度的分布状况可由分布函数p(k)来表示，即该网络中所有度为k的节点在整个网络的节点中所占比例，
其中：nk是节点度数为k的节点数，n为总节点数，
在表示网络连通性大小时用到度分布的概念，来对该网络中每个节点的度数进行总体描述，不同类型的网络通常会表现出截然不同的度分布特性，相反的，根据度分布的不同则可以区分不同类型的各种类型，如规则网络的度分布为δ分布，其分布函数的形状为单尖峰；而随机网络的度分布则与泊松分布相似，其分布函数在远离函数峰值的地方表现出指数下降的趋势，无标度网络的度分布则呈幂律分布，也称为无标度分布，在实际应用中，一般用累积分布的形式表征节点度分布，
其中：p(k)节点度分布函数，k为节点度，γ为度分布指数，
(3)节点度相关knn
度分布完全决定了不相关网络的统计性质，然而大量的真实网络网络都是相关的，不同度数的节点之间存在相互依赖性，在这个意义上，一个度数为k的节点连接到另一个度数为k'节点的概率与k有关，在这种情况下，引入条件概率pc(k'|k)，定义为从度数为k的节点指向度数为k'节点的概率，
pc(k'|k)＝pc(k')≈k'p(k')(2-5)
其中：k'为节点度数，p(k')表示一个节点的度为k'的概率，
度相关即通过测量度数为k的节点的平均最近邻接连通性得到，判断连接的节点是否具有相同的属性，如相似度，
其中：k'为节点度数，条件pc(k'|k)表示一个节点度为k的节点指向度为k'的节点的概率，
(4)网络直径d
网络中节点i和j之间距离dij的定义为将这两个节点相连的最短路径所经过的边数，所以网络的直径d则定义为网络中任意两个节点之间的距离的最大值，
d＝maxdij(2-7)
其中：dij为节点i与节点j之间的最短路径所经过的边数，
(5)特征路径长度l
在网络的拓扑结构中，特征路径长度也称为网络的平均路径长度，其定义为网络中任意两节点之间距离的平均值，它是衡量一个网络中的质量或信息传输效率的一种方法，
其中：n为总节点数，dij为节点i与节点j间最短路径所经过的边数，
从全局角度来看，特征路径长度体现出了网络中各个节点之间联系的紧密程度，能对网络的整体结构特性有清晰的了解，对特征路径长度的具体计算，在图论领域中有应用广泛的算法，包括dijkstra、floyd算法，其主要思想为计算复杂网络中每两两配对的节点之间的最短距离；
(6)介数b
介数是衡量节点在网络中的中心性的一个标准指标，通过计算经过一个节点的最短路径数目，给出该节点在路径规划中的重要性信息，假定网络中两节点间的能量或者信息在传播过程中沿着节点间的最短路径，节点或边在网络传播过程中所起的作用则根据给节点或边通过的最短路径次数来表征，次数越多则贡献越大，其重要性也相应更大：
其中：njk为连接节点j和k的最短路径数，njk(i)为连接节点j和k并通过节点i的最短路径数，
(7)聚类系数c
聚类系数是描述一个网络的集聚性的参数，衡量网络节点聚集和离散的程度，假设节点i与ki个节点直接相连，那么对于无向网络来说，这ki个相邻节点之间可能存在的的边数最大为
其中：ki为节点i邻近的节点数，ei为节点i与邻近节点相连的实际边数，
从几何角度可以定义为：
对整个网络所有节点的聚类系数ci求平均即可得到网络的聚类系数c：
其中：ci为节点i的聚类系数，n为总节点数，0≤c≤1，如果c＝0，则说明整个网络的所有点都是孤立的，没有互相的连接，如果c＝1，则说明网络中所有节点两两之间都有边连接，网络的c越大，表明整个网络的聚集程度越高；
(8)效率e
将公式(2-8)中的求和仅限于属于最大连接的节点对，考虑测地线(即两点间经历边数最少的简单路径)的调和平均值，并引入网络效率的定义：
其中：n为总节点数，测地线的边数dij为两节点i、j之间的距离，其倒数即为两节点间的效率，对网络中所有节点对的效率取平均值，得到整个网络的全局效率，衡量节点间的信息传递速度，当节点i、j之间没有路径连通时，dij＝∞，而e＝0，所以效率适合度量非全通网络；
(9)容错概率fc
在研究电网对于大型级联错误和攻击的容忍度时，常用的方法是寻找节点删除(不需要重新分配网络)和全局连通性(在删除节点之后连接部分的存在性和相对大小)的关系，传统的分析方法以渗透理论为基础，在这个意义上，网络渗透到临界概率以下与特定数量的边的存在与否相关，它的研究被映射到网络面对误差和攻击的标准渗透问题，根据复杂网络理论，在网络中存在一个大的连接部分的条件为：
其中：k为节点度数，p(k)为节点度分布函数，
对于随机删除的节点来说，其容错概率定义为：
考虑到电网各节点指数度分布，得到<k>＝γ以及<k2>＝2γ2，所以：
其中：γ为节点度分布指数；
步骤四：其他指标
考虑电网运行时的安全可靠问题，以及高比例清洁能源与分布式发电技术的接入，使得电网在运行过程中面临着不确定性的问题，选取如下指标以实现电网全方面综合的评价：
a、可靠性类指标：指电力系统按照规定条件下的质量和数量标准，将电力从电源端输送电力至受电端以满足供电负荷电力和电量需求的能力，通过定量的可靠性指标进行度量；
(1)线路负载率
该指标反映输电网220kv线路的利用率,具体分为线路最大负载率、最小负载率和平均负载率：
220千伏线路最大负载率＝线路年最大有功功率/线路热稳极限(2-17)
220千伏线路最小负载率＝线路年最小有功功率/线路热稳极限(2-18)
220千伏线路平均负载率＝线路年平均有功功率/线路热稳极限(2-19)；
(2)容载比rs
指在规定供电区域内的变电设备总容量(kva)与相对应的总负荷(kw)的比值，采用如下方法估算容载比：
其中:sei为该电压等级变电站i的主变压器容量(kva)，pmax为该电压等级下的全网最大预测负荷(kw)，
(3)系统供电可靠率iasa
系统供电可靠率的定义为在一定规定时间内系统不停电的小时总数和要求满足的总供电小时数之比：
其中：g为负荷节点；ωf为系统中所有类型的负荷节点的位置集合；
(4)系统平均停电持续时间isaid
系统平均停电持续时间为在一定规定时间内系统中平均每个用户经受的总停电时间：
其中：ug为负荷点g的平均停电持续时间(h/年)；
b、安全性类指标：指电力系统在发生事故时的安全性以及避免级联故障而不引起系统崩溃和大面积停电的能力，
(1)系统平均停电频率isaif
系统平均停电频率为在一定规定时间内电网平均经受的持续性停电的次数：
其中：λg为负荷点g的年故障停运频率(次/年)；
(2)系统整体安全性指数iis
供电安全性是指故障条件下，系统转供负荷的能力，根据配电网规划设计技术导则中对“n-1安全准则”的定义，提出系统整体安全性系数iis.系统通过计算在系统“n-1”条件下不同重要程度负荷的转移率来定量评价有源配电网整体的供电安全性水平：
式中：m为电力系统中可能会发生故障的第m个元件(负荷点所接支线及其上的开关不计入计算)；ωm为第m个元件故障时影响的负荷节点的集合；en为电力系统中可能会发生故障的元件总数；wg表示负荷的重要程度，wg∈{1,2,3,5}，分别为三级负荷、二级负荷、一级负荷和特级负荷；τmg为表征在第m个元件故障时负荷g成功转供的概率，τmg∈[0,1]，τmg值越大则代表转供的成功率越大；
(3)系统停电风险指数iensr
将电网的抗风险能力纳入供电安全性的考虑范围，抵抗风险能力是指在规定时间内电网抵御事故发生，降低电网运营者经济损失的能力，由于系统内不同类型用户失负荷所导致的后果严重度不尽相同，为此提出了系统停电风险指数iensr以表征系统的抗风险能力：
式中：um为系统中元件m的平均停电持续时间(h/年)；fm为元件不可靠度，其中
c、经济性类指标：指电网在运行时，供电成本低，发电能源消耗少并且网损率小；
(4)电网网络损耗率ln
以线损率作为评价电网的网络损耗情况：
ln＝(供电量-售电量)/供电量×100％(2-26)
(5)系统投资成本finv
电力系统投资成本主要考虑输电线路的建设成本：
其中，finv表示投资成本，ci-j为节点i和j之间单条输电线路造价，ni-j为节点i和j之间新建输电线路的数量；
(6)单位电网投资增售电量
表示单位电网投资对应的增售电量，反映出电网投资的经济效益：
单位电网投资增售电量＝(当年售电量-上一年售电量)/上年电网投资
(2-27)；
d、环保性类指标：包括接入分布式电源和高比例可再生能源的电网所带来的环保效应包括节约的碳排放带来的低碳效应、可再生能源渗透率以及节省的土地；
(2)可再生能源渗透率
(2)低碳收益ec
在面向未来的电网规划下，可再生能源的规模化接入将改变该地区电力系统的固有能源结构，从而在发电侧产生低碳收益ec1，根据下式求得:
其中，εc,coal为主网的碳排放系数(kg/gce)；ccoal为主网单位电量对应的煤耗(gce/h)；pw,g,t为时段t内外部电网向待规划电网的注入功率(mw)；δt为时段t的持续时间，
而在终端用电环节产生低碳收益ec2：
其中，
因此有：
ec＝ec1+ec2(2-31)；
步骤五：电力系统综合评价方法
根据步骤三和步骤四建立的评价指标，选择两种方法应用于综合决策并对其进行比较，一种是熵权法和topsis法相结合，另一种是秩和比法，
a、熵权法与topsis法相结合
(1)熵权法
在综合评价指标体系中，由于每个评价指标的作用、意义和影响各有不同，所以为了能把它们放在同一个评价体系模型里进行评价，必须依据每个指标体现出的重要程度大小对其赋予合理的权重占比，各指标的权重将直接关系到该指标对总体评价目标的贡献度大小，因此，综合评价的核心和重点为确定各个综合评价指标的权重，
熵权法是一种客观权重法，依据各评价指标所传递的信息量大小来确定指标的权重值，根据熵权法分别对不同指标的计算值进行处理，然后根据不同指标的熵值计算情况，确定各指标权重，具体计算过程如下：
1)建立评价指标样本矩阵
目前有3个待评估的电网规划方案s1,s2,s3；采用23个评价指标进行评价，分别为a1,a2,...a23.设第i个规划方案si在评价指标aj下的值为pij，建立3×23阶指标样本矩阵p：
2)建立规范化的无量纲指标
由于样本矩阵p中各评价指标存在数量级和量纲上的差异，为了便于评价，需先对评价进行规范化处理，即指标数据类型一致化，使其具有可比性，规范化处理方法如下：
令
效益型指标规范化公式：
成本型指标规范化公式：
3)确定各指标的权重
根据熵的定义得到评价指标的熵为：
式中
取各指标的权重向量为：w＝(w1,w2,...,w23)t；
(2)topsis法
应用topsis法进行评价，主要步骤如下：
1)形成决策矩阵
现有参与综合评价的多指标体系的规划方案集为s＝(s1,s2,s3)，指标集为a＝(a1,a2,...a23)，方案si下指标ai的值为pij，则形成的决策矩阵p为：
2)将决策矩阵规范化
由于各指标有不同的量纲，为消除不同量纲对综合决策带来的影响，应对该决策矩阵进行规范化处理，得到规范化决策矩阵b＝(bij)m×n：
根据各指标权重构成加权规范矩阵c＝(cij)m×n，各指标权重向量为w：
cij＝wj·bij(3-8)
3)确定正理想解c+和负理想解c-
设正理想解c+的第j个指标值为
对于正理想解：
对于负理想解：
4)计算各评价对象距离正理想解与负理想解的远近程度
方案si到正理想解的距离
方案si到负理想解的距离
5)计算各方案综合评价指数
按照fi+的大小对各评价方案的优劣次序进行排列；
b、熵权法与秩和比法结合
秩和比法的具体计算过程如下：
1)编秩
根据n个评价对象的m个评价指标构建n行m列矩阵，得到每个指标评价对象的秩，对于a1,a2,...a23指标样本，其顺序统计量是a(1),a(2),...a(23)，若ai＝a(k)，则称k为ai在样本中的秩，记为ri，对每一个i＝1,...23,称ri是第i个统计量，r1，...,rn总称为秩统计量，对效益型指标按从小到大的顺序编秩，成本型指标按从大到小的顺序编秩，同一指标数据相同的则编平均秩，得到的秩矩阵记为r＝(rij)n×m；
2)计算秩和比(rsr)
根据秩和比的数学表达，结合电网规划方案综合评估的特点，秩和比法的rsr计算
表达式为：
其中：n为待评价规划方案数目，m为评价指标数，r为根据评价对象排序得到的每组指标的秩次，
当各评价指标的权重不同时，计算加权秩和比(wrsr)，其计算公式为：
其中wj为第j个评价指标的权重，
3)计算概率单位
将得到的wrsr的值由小到大排列，列出各组频数fi，计算各组的累积频数∑fi，然后计算累积频率pi：
pi＝∑fi/n(3-16)
然后将pi转换为概率单位probiti，probiti为标准正态分布的pi分位数u加5；
4)计算直线回归方程
将累积频率所对应的概率单位probiti作为自变量，以wrsri的值为因变量，计算直线回归方程：
wrsr＝a+b×probit(3-17)
5)分档排序
按照前面所得到的回归方程推算对应的wrsr估计值，并对评价对象进行分档排序。
进一步改进在于：所述步骤一中，评价指标体系构建应遵循的原则主要有：数据可测和可比性、评价指标独立性、实用性、针对性以及定量分析与定性分析相结合、客观性、全面性原则。
进一步改进在于：所述步骤二中，简化分析的依据为：由于电力系统复杂网络的拓扑特性并不依靠节点在网络中所处的位置和连接边的情况体现出来，因此无需考虑实际节点的具体位置、大小形状，同时忽略实际边的曲直以及实际地理距离，基于此建立电网的拓扑结构模型，并选取描述电网拓扑结构的参数作为指标，目前小世界模型是定义为无向、无权、简单、稀疏的连通图，并且考虑到数据获取的实际情况。
进一步改进在于：所述步骤四中，选取如下指标反映电网运行的可靠性、脆弱性、安全性、经济性、环保性。
进一步改进在于：所述步骤五中，选择两种方法应用于综合决策并对其进行比较的依据为：由于各指标的意义以及重要性程度存在差异，因此在评价过程各指标所占权重也各有不同。
本发明的有益效果为：本发明深入学习研究了复杂网络理论基础以及电网的复杂网络特性，利用复杂网络理论从电网结构上判断节点与网络的系统关联性，并利用电力系统元件特征对电网特性进行分析，探究电网结构与性能的关系，实现整体与个体的结合，构建了一个较为全面、有效的电网规划方案综合评价指标体系，明确各评价指标的计算方法及规范要求，客观地给与各指标权重值并结合电网规划方案评估的多目标决策方法对电网进行评价；
且本发明选择熵权法与topsis法以及熵权法和秩和比法相结合的两种综合评价方法评价电网规划方案，得出的各方案相对优劣程度一致，但由于topsis法和秩和比法对指标计算侧重点的不同，各方案的综合评价优劣具有差别，同时，采用熵权法和秩和比法相结合的综合评价方法更适用且更具有统计学的意义，综上，本发明所提评价指标体系能够考虑到电网的结构特征以及主要技术特征，实现了对电网结构、安全性、可靠性、脆弱性、经济性及环保性的较为全面和深入的评估，在面向未来的电网规划建设阶段能够起到很好的参考作用。
附图说明
图1为本发明的电力系统综合评价指标体系示意图；
图2为本发明的多指标体系综合评价模型示意图；
图3为本发明的应用方案1示意图；
图4为本发明的应用方案1示意图；
图5为本发明的应用方案2示意图。
图6为本发明的应用方案2示意图
图7为本发明的应用方案3示意图
图8为本发明的应用方案3示意图。
具体实施方式
为了使发明实现的技术手段、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
根据图1、2所示，本实施例提供了一种输电网结构形态评估方法，具体步骤如下：
步骤一：确定电力系统综合评价指标选取的基本原则
确定电力系统综合评价指标选取的基本原则，一方面是要全面客观地对电网各个特性进行真实的反映，包括电网结构拓扑特性和运行特性，确保评价指标体系的实用性和可操作性，不遗漏任何重要指标；另一方面要考量电网实际情况，以及指标数据的获取性难易、计算难度等问题，保证计量的真实性，避免出现指标计算重复的问题，并且各指标之间应该具有内在的联系，与评价目的相一致，共同反映电网的特性；
步骤二：确立描述实际电网的拓扑结构时的简化原则
应用复杂网络理论分析电网结构，由于电力系统复杂网络的拓扑特性并不依靠节点在网络中所处的位置和连接边的情况体现出来，因此无需考虑实际节点的具体位置、大小形状，同时忽略实际边的曲直以及实际地理距离，基于此建立电网的拓扑结构模型，并选取描述电网拓扑结构的参数作为指标，目前小世界模型是定义为无向、无权、简单、稀疏的连通图，并且考虑到数据获取的实际情况，因此在描述实际电网的拓扑结构时对其进行简化分析，作出简化原则；
步骤三：基于复杂网络理论的电网结构类指标
根据步骤二的简化规则，一个具体网络可抽象为一个无向无权网络g＝(v,e)，其中v表示网络中所有节点的集合，e表示所有边的集合，节点数为n,边数为l，根据经典复杂网络理论中的定义选取如下重要参数来描述网络结构特性：
(1)节点度k
在复杂网络中，度对于单独节点来说是一个既简单又十分重要的属性，也是在复杂网络结构中研究最为广泛的一个参数，节点i的度数ki定义为与该节点相连接的所有边l的数量，
(2)节点度分布p(k)
网络中节点度的分布状况可由分布函数p(k)来表示，即该网络中所有度为k的节点在整个网络的节点中所占比例，
(3)节点度相关knn
度分布完全决定了不相关网络的统计性质，然而大量的真实网络网络都是相关的，不同度数的节点之间存在相互依赖性，在这个意义上，一个度数为k的节点连接到另一个度数为k'节点的概率与k有关，在这种情况下，引入条件概率pc(k'|k)，定义为从度数为k的节点指向度数为k'节点的概率，
(4)网络直径d
网络中节点i和j之间距离dij的定义为将这两个节点相连的最短路径所经过的边数，所以网络的直径d则定义为网络中任意两个节点之间的距离的最大值，
(5)特征路径长度l
在网络的拓扑结构中，特征路径长度也称为网络的平均路径长度，其定义为网络中任意两节点之间距离的平均值，它是衡量一个网络中的质量或信息传输效率的一种方法；
(6)介数b
介数是衡量节点在网络中的中心性的一个标准指标，通过计算经过一个节点的最短路径数目，给出该节点在路径规划中的重要性信息，假定网络中两节点间的能量或者信息在传播过程中沿着节点间的最短路径，节点或边在网络传播过程中所起的作用则根据给节点或边通过的最短路径次数来表征，次数越多则贡献越大，其重要性也相应更大，
(7)聚类系数c
聚类系数是描述一个网络的集聚性的参数，衡量网络节点聚集和离散的程度，假设节点i与ki个节点直接相连，那么对于无向网络来说，这ki个相邻节点之间可能存在的的边数最大为
(8)效率e
将公式(2-8)中的求和仅限于属于最大连接的节点对，考虑测地线(即两点间经历边数最少的简单路径)的调和平均值，并引入网络效率的定义；
(9)容错概率fc
在研究电网对于大型级联错误和攻击的容忍度时，常用的方法是寻找节点删除(不需要重新分配网络)和全局连通性(在删除节点之后连接部分的存在性和相对大小)的关系，传统的分析方法以渗透理论为基础，在这个意义上，网络渗透到临界概率以下与特定数量的边的存在与否相关，它的研究被映射到网络面对误差和攻击的标准渗透问题，根据复杂网络理论，在网络中存在一个大的连接部分的条件为；
步骤四：其他指标
考虑电网运行时的安全可靠问题，以及高比例清洁能源与分布式发电技术的接入，使得电网在运行过程中面临着不确定性的问题，选取如下指标反映电网运行的可靠性、脆弱性、安全性、经济性、环保性，以实现电网全方面综合的评价：
a、可靠性类指标：指电力系统按照规定条件下的质量和数量标准，将电力从电源端输送电力至受电端以满足供电负荷电力和电量需求的能力，通过定量的可靠性指标进行度量；
(1)线路负载率
该指标反映输电网220kv线路的利用率,具体分为线路最大负载率、最小负载率和平均负载率；
(2)容载比rs
指在规定供电区域内的变电设备总容量(kva)与相对应的总负荷(kw)的比值，采用如下方法估算容载比，
(3)系统供电可靠率iasa
系统供电可靠率的定义为在一定规定时间内系统不停电的小时总数和要求满足的总供电小时数之比，
(4)系统平均停电持续时间isaid
系统平均停电持续时间为在一定规定时间内系统中平均每个用户经受的总停电时间；
b、安全性类指标：指电力系统在发生事故时的安全性以及避免级联故障而不引起系统崩溃和大面积停电的能力，
(1)系统平均停电频率isaif
系统平均停电频率为在一定规定时间内电网平均经受的持续性停电的次数，
(2)系统整体安全性指数iis
供电安全性是指故障条件下，系统转供负荷的能力，根据配电网规划设计技术导则中对“n-1安全准则”的定义，提出系统整体安全性系数iis.系统通过计算在系统“n-1”条件下不同重要程度负荷的转移率来定量评价有源配电网整体的供电安全性水平；
(3)系统停电风险指数iensr
将电网的抗风险能力纳入供电安全性的考虑范围，抵抗风险能力是指在规定时间内电网抵御事故发生，降低电网运营者经济损失的能力，由于系统内不同类型用户失负荷所导致的后果严重度不尽相同，为此提出了系统停电风险指数iensr以表征系统的抗风险能力；
c、经济性类指标：指电网在运行时，供电成本低，发电能源消耗少并且网损率小；
(7)电网网络损耗率
(8)系统投资成本finv；
(9)单位电网投资增售电量
表示单位电网投资对应的增售电量，反映出电网投资的经济效益：
单位电网投资增售电量＝(当年售电量-上一年售电量)/上年电网投资
(2-27)；
d、环保性类指标：包括接入分布式电源和高比例可再生能源的电网所带来的环保效应包括节约的碳排放带来的低碳效应、可再生能源渗透率以及节省的土地；
(3)可再生能源渗透率
(2)低碳收益ec
在面向未来的电网规划下，可再生能源的规模化接入将改变该地区电力系统的固有能源结构，从而在发电侧产生低碳收益ec1；
步骤五：电力系统综合评价方法
根据步骤三和步骤四建立的评价指标，由于各指标的意义以及重要性程度存在差异，因此在评价过程各指标所占权重也各有不同，选择两种方法应用于综合决策并对其进行比较，一种是熵权法和topsis法相结合，另一种是秩和比法，
a、熵权法与topsis法相结合
(1)熵权法
在综合评价指标体系中，由于每个评价指标的作用、意义和影响各有不同，所以为了能把它们放在同一个评价体系模型里进行评价，必须依据每个指标体现出的重要程度大小对其赋予合理的权重占比，各指标的权重将直接关系到该指标对总体评价目标的贡献度大小，因此，综合评价的核心和重点为确定各个综合评价指标的权重，
熵权法是一种客观权重法，依据各评价指标所传递的信息量大小来确定指标的权重值，根据熵权法分别对不同指标的计算值进行处理，然后根据不同指标的熵值计算情况，确定各指标权重，具体计算过程如下：
1)建立评价指标样本矩阵
目前有3个待评估的电网规划方案s1,s2,s3；采用23个评价指标进行评价，分别为a1,a2,...a23.设第i个规划方案si在评价指标aj下的值为pij，建立3×23阶指标样本矩阵p：
2)建立规范化的无量纲指标
由于样本矩阵p中各评价指标存在数量级和量纲上的差异，为了便于评价，需先对评价进行规范化处理，即指标数据类型一致化，使其具有可比性；
3)确定各指标的权重；
(2)topsis法
应用topsis法进行评价，主要步骤如下：
1)形成决策矩阵
现有参与综合评价的多指标体系的规划方案集为s＝(s1,s2,s3)，指标集为a＝(a1,a2,...a23)，方案si下指标ai的值为pij，则形成的决策矩阵p为；
2)将决策矩阵规范化
由于各指标有不同的量纲，为消除不同量纲对综合决策带来的影响，应对该决策矩阵进行规范化处理，得到规范化决策矩阵b＝(bij)m×n；
3)确定正理想解c+和负理想解c-
设正理想解c+的第j个指标值为
4)计算各评价对象距离正理想解与负理想解的远近程度；
5)计算各方案综合评价指数；
b、熵权法与秩和比法结合
秩和比法的具体计算过程如下：
1)编秩
根据n个评价对象的m个评价指标构建n行m列矩阵，得到每个指标评价对象的秩，对于a1,a2,...a23指标样本，其顺序统计量是a(1),a(2),...a(23)，若ai＝a(k)，则称k为ai在样本中的秩，记为ri，对每一个i＝1,...23,称ri是第i个统计量，r1，...,rn总称为秩统计量，对效益型指标按从小到大的顺序编秩，成本型指标按从大到小的顺序编秩，同一指标数据相同的则编平均秩，得到的秩矩阵记为r＝(rij)n×m；
2)计算秩和比(rsr)
根据秩和比的数学表达，结合电网规划方案综合评估的特点，秩和比法的rsr计算；
3)计算概率单位
将得到的wrsr的值由小到大排列，列出各组频数fi，计算各组的累积频数∑fi，然后计算累积频率pi；
4)计算直线回归方程
将累积频率所对应的概率单位probiti作为自变量，以wrsri的值为因变量；
5)分档排序
按照前面所得到的回归方程推算对应的wrsr估计值，并对评价对象进行分档排序。
评价应用
为了验证前文所建立的电力系统规划方案评价指标体系及评估
基本数据及参数
该研究区域为城市新建区域，区内主要为工业及商业用户，预计规划年最大负荷120mw，年用电量1.27×108mwh，区域包含1座220/110kv变电站，92条待选规划线路以及22个负荷节点。
针对该地区用电特点及需求，根据前期技术经济分析，规划部门拟定了3个电网规划建设方案。各规划方案均具有22个负荷点，若干断路器、熔断器和隔离开关。各规划方案的参数信息如表1所示。
表1各规划方案的参数信息
该规划电网各元件可靠性参数如表2。
表2元件可靠性参数
评价指标计算
电网结构指标
1、节点度、度分布、度相关
1)电网规划方案1，见图3、4
2)电网规划方案2，见图5、6
3)电网规划方案3，见图7、8
通过对三个方案节点度及度分布的计算与分析，分别得到了各方案的节点度、度分布图与度累积分布图，由计算结果可以看出基于小世界模型的无标度网络度分布不均衡，大部分节点的度都集中在1和2附近，只有少数节点的度达到了5，结构不稳定，结果均符合无标度网络的特性。各方案的平均度都接近2，也就是说平均每个节点约与其他2个节点直接相连。在单对数坐标下，各方案的节点度累积分布都呈现线性特征，可以采用指数函数对其进行拟合，根据公式(2-4)进行计算。对于指数分布函数，是其标度指数。越小，其分布越不均匀。由上述结果可以看出方案1节点平均度最高，且节点度分布相对最均匀，方案3次之，方案2最后。根据对各方案度相关的分析可得，各规划方案网络是度—度负相关的，度值大的节点更倾向于跟度值相对较小的节点连接。
本发明深入学习研究了复杂网络理论基础以及电网的复杂网络特性，利用复杂网络理论从电网结构上判断节点与网络的系统关联性，并利用电力系统元件特征对电网特性进行分析，探究电网结构与性能的关系，实现整体与个体的结合，构建了一个较为全面、有效的电网规划方案综合评价指标体系，明确各评价指标的计算方法及规范要求，客观地给与各指标权重值并结合电网规划方案评估的多目标决策方法对电网进行评价；
且本发明选择熵权法与topsis法以及熵权法和秩和比法相结合的两种综合评价方法评价电网规划方案，得出的各方案相对优劣程度一致，但由于topsis法和秩和比法对指标计算侧重点的不同，各方案的综合评价优劣具有差别，同时，采用熵权法和秩和比法相结合的综合评价方法更适用且更具有统计学的意义，综上，本发明所提评价指标体系能够考虑到电网的结构特征以及主要技术特征，实现了对电网结构、安全性、可靠性、脆弱性、经济性及环保性的较为全面和深入的评估，在面向未来的电网规划建设阶段能够起到很好的参考作用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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