一种基于拉格朗日函数的电网规划质效多时段评价方法与流程

本发明涉及电力行业中配电网规划工程技术与管理领域，针对于配电网规划管理评审工作中具体电网规划过程中多时段质量与效益进行评价分析。

背景技术：

配电网的规划发展不仅是配网规划技术的优化改良和应用，同时宏观层面应与经济社会发展一系列需求有效对接。“有效”为配电网规划发展的评判标准，不单是电网企业的“自我感受”，还应考虑到社会方方面面对配电网改革发展成效的感受。中观层面，配电网规划发展需与电网企业新战略有机对接，以企业新战略为指引，优化配电网规划发展的目标函数、把准重点方向，承接新战略落地。因此，有必要开展配电网规划质效评价指标体系的搭建及应用，可从配电网规划质量与效率两方面入手，评价规划存在的薄弱环节，可优化投资决策，为配电网规划投资提供依据，也为配电网规划项目的评审工作提供支撑手段。

目前，针对于配电网规划的评价均从整体技术质量方面进行评价，并未涉及不同时段评价规划过程中的各阶段质量与效率指标评价，各指标评价也仅是简单的加权和评价方法，并且缺乏与经济性联系，对配电网投资决策存在一定的片面性。因此对于电网规划过程中不同时段质量和效率指标合理的评价，是配电网规划过程中掌控质量和进度把控的必不可少环节，为配电网规划后续的有序推进奠定结实的基础。

技术实现要素：

本发明要解决的问题在于提供一种基于拉格朗日函数的电网规划质效多时段评价方法，其能够对配电网规划全过程中的质量和效率进行评价，从而为配电规划质量和进度的把控奠定基础，也为配电网规划投资决策提供依据。

所述的一种基于拉格朗日函数的电网规划质效多时段评价方法，包括以下步骤：

s1.基于常规配电网规划经验及规划要求，进行配电网规划全过程划分及时段分解；

s2.基于全过程划分及时段分解，构建各时段配电网规划工作的质量和效率指标；

s3.采取线性规划的数学模型和方法，基于拉格朗日乘子—影子价格的经济学意义，建立拉格朗日函数模型，对已构建的电网规划质效指标值进行综合量化评估。

进一步地，所述步骤s1中的全过程划分及时段分解包括：配电网规划全过程划分为7个时段数据收集、现状电网分析、负荷预测、电源规划、高压配电网规划、中压配电网规划、投资估算与规划方案评估阶段；对每个时段进行时间分解为占据配电网规划工作总工期的比例分别为数据收集30％、现状电网分析时间10％、负荷预测时间10％、电源规划时间10％、中压配电网规划时间20％、投资估算与规划方案评估时间10％；

进一步地，所述步骤s2中的质量和效率指标包括：规划质量从安全性指标、可靠性指标、经济性指标、网架结构、装备水平、清洁智能六方面构建为一级指标；效率指标从人为因素指标、风险因素指标两方面构建为一级指标。

所述的安全性指标包含有供电能力、供电质量及“n-1”满足的二级指标，二级指标供电能力包含有10kv重载配变占比、10kv重载线路占比2个三级指标；供电质量包含有“低电压”用户数占比、综合电压合格率2个三级指标；“n-1”满足包含有10kv线路n-1通过率1个三级指标。

所述的可靠性指标包含供电可靠性、停电指标的二级指标，二级指标供电可靠性包含有供电可靠率1个三级指标；停电指标包含有用户平均停电时间、用户年平均停电次数及用户平均停电频率3个三级指标。

所述的经济性指标包含电网指标、成本指标的二级指标，二级指标电网指标包含有电网损耗1个三级指标；成本指标包含有10kv电网单位供电成本、单位资产增供电量2个三级指标。

所述的网架结构指标包含线路联络指标、满足导则要求指标的二级指标，二级指标线路联络指标包含有10kv线路联络率1个三级指标；满足导则要求指标包含有10kv线路平均供电半径、10kv线路分段合理率、10kv电网标准接线率3个三级指标。

所述的装备水平指标包含配变指标、线路指标的二级指标，二级指标配变指标包含有高损配变占比、老旧配变占比2个三级指标；线路指标包含有10kv架空线路绝缘化率、老旧线路占比、10kv线路电缆化率3个三级指标。

所述的清洁智能指标包含智能设备覆盖率指标及非化石能源发电指标的二级指标，二级指标智能设备覆盖率指标包含有配变自动化覆盖率、智能电表覆盖率比2个三级指标；非化石能源发电指标包含有非化石能源上网电量占比3个三级指标。

所述的人为因素指标包含承包方因素与业主因素的二级指标，二级指标承包方因素包含有工作完成时间1个三级指标；业主因素包含有项目进度变更、项目内容变更2个三级指标。

所述的风险因素指标包含技术因素与政治因素的二级指标，二级指标技术因素包含有技术变化1个三级指标；政治因素包含有政治变化1个三级指标。

进一步地，所述步骤s3中的综合评价方法，是基于拉格朗日函数所建立。由于步骤s2已建立的综合指标中，对应的评价指标具有不同的量纲，所以不能简单的以各种指标的加权和作为综合指标，而必须寻找各种指标之间换算的量纲。此问题可以等值为如下的拉格朗日函数：

l(x,u,α,β)＝f(x,u)+α^t[g(x,u)-cg]+β^t[h(x,u)-ch]

其中：α为对应等式约束的拉格朗日乘子；β为对应不等式约束的拉格朗日乘子。

由此可见，拉格朗日函数将代表经济性的目标函数，将代表质量和效率的等式约束和不等式约束转化为一个统一函数的形式，可以用拉格朗日函数来作为综合评价指标的基准。

对于任一10kv质效评估指标(x0,u0)有：

拉格朗日乘子的经济学含义是，将电网规划中各指标限制转化为经济性。也就是说，如果以增广的拉格朗日函数作为评价电力系统状态的综合指标，相当于将质量和效率指标转化为经济性指标，并与经济性指标进行综合评价。

现有的配电网规划评价方法均基于常规指标的计算进行评价，并未体现配电网规划全过程及时段性，并且缺乏与经济性联系，对配电网投资决策存在一定的片面性。本发明首先对配电网规划工作进行全过程划分及时段分解，然后建立配电网规划质量与效率综合评价指标，最后基于拉格朗日函数模型将各指标与经济性相联系，建立综合评价模型。本发明能够对配电网规划全过程的质量与效率进行系统的评价，进而与经济性紧密相连，从而可优化配电网规划投资策略，为配电网规划工作提供一定的参考依据。

附图说明

图1是一种基于拉格朗日函数的电网规划质效多时段评价方法流程示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明的一种基于拉格朗日函数的电网规划质效多时段评价方法流程示意图。

本发明的一种基于拉格朗日函数的电网规划质效多时段评价方法包括以下步骤：

s1.基于常规配电网规划工作，进行配电网规划全过程划分及时段分解；

本步骤中，配电网规划全过程依据以往规划的经验及要求，将配电网规划全过程划分为7个阶段为数据收集、现状电网分析、负荷预测、电源规划、高压配电网规划、中压配电网规划、投资估算与规划方案评估阶段。针对于每个阶段，进一步进行时段分解为占据配电网规划工作总工期的比例，每个时段分别为数据收集30％、现状电网分析时间10％、负荷预测时间10％、电源规划时间10％、中压配电网规划时间20％、投资估算与规划方案评估时间10％。

s2.基于全过程的划分及时段分解，构建各时段配电网规划工作的质量和效率指标；

本步骤中，各时段的质量和效率指标均由下列指标构成：规划质量从安全性指标、可靠性指标、经济性指标、网架结构、装备水平、清洁智能六方面构建为一级指标；效率指标从人为因素指标、风险因素指标两方面构架为一级指标。

所述的安全性指标包含有供电能力、供电质量及“n-1”满足的二级指标，二级指标供电能力包含有10kv重载配变占比、10kv重载线路占比2个三级指标；供电质量包含有“低电压”用户数占比、综合电压合格率2个三级指标；“n-1”满足包含有10kv线路n-1通过率1个三级指标。

所述的可靠性指标包含供电可靠性、停电指标的二级指标，二级指标供电可靠性包含有供电可靠率1个三级指标；停电指标包含有用户平均停电时间、用户年平均停电次数及用户平均停电频率3个三级指标。

所述的经济性指标包含电网指标、成本指标的二级指标，二级指标电网指标包含有电网损耗1个三级指标；成本指标包含有10kv电网单位供电成本、单位资产增供电量2个三级指标。

所述的网架结构指标包含线路联络指标、满足导则要求指标的二级指标，二级指标线路联络指标包含有10kv线路联络率1个三级指标；满足导则要求指标包含有10kv线路平均供电半径、10kv线路分段合理率、10kv电网标准接线率3个三级指标。

所述的装备水平指标包含配变指标、线路指标的二级指标，二级指标配变指标包含有高损配变占比、老旧配变占比2个三级指标；线路指标包含有10kv架空线路绝缘化率、老旧线路占比、10kv线路电缆化率3个三级指标。

所述的清洁智能指标包含智能设备覆盖率指标及非化石能源发电指标的二级指标，二级指标智能设备覆盖率指标包含有配变自动化覆盖率、智能电表覆盖率比2个三级指标；非化石能源发电指标包含有非化石能源上网电量占比3个三级指标。

所述的人为因素指标包含承包方因素与业主因素的二级指标，二级指标承包方因素包含有工作完成时间1个三级指标；业主因素包含有项目进度变更、项目内容变更2个三级指标。

所述的风险因素指标包含技术因素与政治因素的二级指标，二级指标技术因素包含有技术变化1个三级指标；政治因素包含有政治变化1个三级指标。

s3.采取线性规划的数学模型和方法，基于拉格朗日乘子—影子价格的经济学意义，建立拉格朗日函数模型，对已构建的电网规划质效指标值进行综合量化评价。

本步骤中，基于步骤s2已建立的综合指标，考虑到各评价指标具有不同的量纲，因此不能简单的应用专家打分法等方法确定权重，以各种指标的简单加权和作为综合指标。因此在本步骤中将各种指标之间换算的量纲，统一量纲在进行权重确定进行评价。此问题可以等值为如下的拉格朗日函数：

l(x,u,α,β)＝f(x,u)+α^t[g(x,u)-cg]+β^t[h(x,u)-ch]

其中：α为对应等式约束的拉格朗日乘子；β为对应不等式约束的拉格朗日乘子。

由此可见，拉格朗日函数将代表经济性的目标函数，将代表质量和效率的等式约束和不等式约束转化为一个统一函数的形式，可以用拉格朗日函数来作为综合评价指标的基准。

对于任一10kv质效评估指标(x0,u0)有：

拉格朗日乘子的经济学含义是，将电网规划中各指标限制转化为经济性。也就是说，如果以增广的拉格朗日函数作为评价电力系统状态的综合指标，相当于将质量和效率指标转化为经济性指标，并与经济性指标进行综合评价。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。