一种基于层次分析法的中低压配电网电能损耗综合评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于节能降损与电能质量综合控制领域，涉及一种采用层次分析的数学方 法，建立中低压配电网电能损耗综合评估模型，特别突破了传统单一指标和单一角度电能 损耗计算和评价的局限，形成了较全面的、实用配电网的电能损耗综合评估体系，为电网 安全稳定运行和进一步实现节能降损提供技术和数据支持。
【背景技术】
[0002] 中低压配电网组成主要是覆盖我国广大城市和农村，中低压配电网的运行要保证 电能质量合格、电能损耗低。电能损耗是在电力网运行中发生的，它的出现不可避免，要采 取措施降低电能损耗需要从各个方面分析。目前国内电力行业电能损耗率比多数发达国家 高2% - 2. 5%，相当于一年多损耗电量350亿千瓦时，大体相当于我国中部地区一个省一年 的用电量。电网能耗主要集中在IOkV以下的中低压配电网络，特别是0.4kV等级的配电网 络中损耗率更大，随着现代工业的发展，各种非线性设备容量的增长率超过了电网发电设 备容量的增长率，大量的电力电子用电负荷、电弧炉、电力机车等干扰源设备接入电网，这 些设备在运行中对电网电能质量造成严重的污染，导致供电设备本身的安全性降低，严重 降低电能的使用效率，并在电网和电气设备上造成附加损耗。由发电厂发电机发出的电能， 经过导线和电压器等输、配电设备到用户，由于导线和变压器都具有电阻和电抗，因此电流 在电网中流动时，将会产生有功和无功的电能损耗。电力损耗的大小与流过导线电流的平 方成正比。有功电流所产生的损耗是无法避免的。而无功电流所产生的损耗是可以极大程 度上消除的。在中低压配电网中，目前主要采用无功集中补偿，提高功率因数。利用常规固 定电容器分组投切，降低变压器空载损耗，提高变压器运行效率。但是，国内尚无一套完整 的中低压配电网节能和电能质量综合控制系统，现有的节能或电能质量治理装置只是单点 分布，既没有节能相关数据的综合数据平台，也没有装置的优化运行控制系统，基于此，本 发明提出一种从全方位来考虑基于层次分析法的中低压配电网电能损耗综合评估方法，将 电能损耗从技术、成本、管理、效率等多方面来综合评估，为后期优化协调控制各节能和电 能质量治理装置的投入提供可靠的技术支持，能方便应用于综合优化协调控制节能系统， 便于市场推广和应用。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于层次分析法的 中低压配电网电能损耗综合评估方法，用于优化协调各节能和电能质量治理装置的投入和 运行方式综合控制系统之中，该方法具有系统性好、简洁实用、所需定量数据信息少，降低 了使用本发明的设备的成本，有利于使用本发明设备的市场推广。
[0004] 本发明所采用的技术方案是：本发明方法采用层次分析法来对中低压配电网电能 损耗进行评估，该方法包括以下步骤： (1) 建立阶梯层次结构及模型：以降低电能损耗作为目标层A，以影响电能损耗的因素 作为准则层B，以降低电能损耗的因素影响的方案作为方案层D，建立评估模型；其中，所述 准则层B包括若干个下属的因素 B1、B2、B3、……、811，所述下属的因素价、82、83、……、 Bn又包含有若干个下属的因素 C1、C2、……、Cn，所述方案层D包括若干个下属的因素 D1、 D2、......、Dn ; (2) 构造判断矩阵：步骤（1)中每一个具有向下隶属关系的元素作为判断矩阵的第一 个元素，该元素位于判断矩阵的左上角，隶属于该元素的各个元素依次排列在其后的第一 行和第一列，其它行和列的元素为相应行的第一列的元素与相应列的第一行的元素之比； 记判断矩阵为 A= (aij) ηΧη，其中，i, j=l, 2,......，η, η 为 A 的阶数； (3) 对步骤（2)中的判断矩阵元素进行赋值：根据在线监测设备采集信息和现场调研， 比较两个因素的重要程度，根据两个因素的重要程度，对由两个因素相比得到的判断矩阵 中的元素进行1至9数值的赋值，得到以步骤（1)所述的模型构造得到的判断矩阵； (4) 层次单排序、总排序与一致性检验：利用和法计算权向量进行单排序，对于一致性 判断矩阵，每一列归一化后就是相应的权重；对于非一致性判断矩阵，每一列归一化后近似 其相应的权重，在对这η个列向量求取算术平均值作为最后的权重；在层层排序中，同时进 行矩阵一致性检验；总排序时每一个判断矩阵的各因素针对目标层A的相对权重，采用由 上而下地执行层次单排序的方法，逐层合成，最后实现层次总排序，并进行一致性检验； (5) 获取分析结果：直至所有排序和一致性检验完成，选择方案层D的权重最大的方案 为最适合的方案。
[0005] 进一步地，在所述步骤（1)中，所述准则层B包括技术因素 Bl、成本因素 Β2和效益 因素 Β3,所述技术因素 Bl包括电能质量污染因素 C1、无功损耗因素 C2和设计与老化因素 C3,所述成本因素 Β2包括一次投入成本因素 C4和维护成本因素 C5,所述效益因素 Β3包括 环境效益因素 C6和管理效益C7 ;所述方案层D包括APF/SVG/综合协调控制技术因素 D1、 更换、新增设备及增加维护费用因素 D2和加强运行管理力度因素 D3。
[0006] 进一步地，在所述步骤（3)中，对判断矩阵中的元素进行赋值1~9,其中1表示 两个因素相比，具有同等重要性；3表示两个因素相比，前者比后者稍微重要；5表示两个因 素相比，前者比后者明显重要；7表示两个因素相比，前者比后者强烈重要；9表示两个因素 相比，前者比后者极端重要；2表示两个因素相比，前者比后者的重要性位于同等重要性与 稍微重要之间；4表示两个因素相比，前者比后者的重要性位于稍微重要与明显重要之间； 6表示两个因素相比，前者比后者的重要性位于明显重要与强烈重要之间；8表示两个因素 相比，前者比后者的重要性位于强烈重要与极端重要之间。
[0007] 更进一步地，在所述步骤（4)中，对于判断矩阵，取最大特征根η的归一化特征向 量j
【主权项】
1. 一种基于层次分析法的中低压配电网电能损耗综合评估方法，该方法采用层次分析 法来对中低压配电网电能损耗进行评估，其特征在于，该方法包括以下步骤： (1) 建立阶梯层次结构及模型：以降低电能损耗作为目标层A，以影响电能损耗的因素 作为准则层B，以降低电能损耗的因素影响的方案作为方案层D，建立评估模型；其中，所述 准则层B包括若干个下属的因素 B1、B2、B3、……、811，所述下属的因素价、82、83、……、 Bn又包含有若干个下属的因素 C1、C2、……、Cn，所述方案层D包括若干个下属的因素 D1、 D2、......、Dn ; (2) 构造判断矩阵：步骤（1)中每一个具有向下隶属关系的元素作为判断矩阵的第一 个元素，该元素位于判断矩阵的左上角，隶属于该元素的各个元素依次排列在其后的第一 行和第一列，其它行和列的元素为相应行的第一列的元素与相应列的第一行的元素之比； 记判断矩阵为 A= (aij) ηΧη，其中，i, j=l, 2,......，η, η 为 A 的阶数； (3) 对步骤（2)中的判断矩阵元素进行赋值：根据在线监测设备采集信息和现场调研， 比较两个因素的重要程度，根据两个因素的重要程度，对由两个因素相比得到的判断矩阵 中的元素进行1至9数值的赋值，得到以步骤（1)所述的模型构造得到的判断矩阵； (4) 层次单排序、总排序与一致性检验：利用和法计算权向量进行单排序，对于一致性 判断矩阵，每一列归一化后就是相应的权重；对于非一致性判断矩阵，每一列归一化后近似 其相应的权重，在对这η个列向量求取算术平均值作为最后的权重；在层层排序中，同时进 行矩阵一致性检验；总排序时每一个判断矩阵的各因素针对目标层A的相对权重，采用由 上而下地执行层次单排序的方法，逐层合成，最后实现层次总排序，并进行一致性检验； (5) 获取分析结果：直至所有排序和一致性检验完成，选择方案层D的权重最大的方案 为最适合的方案。
2. 根据权利要求1所述的一种基于层次分析法的中低压配电网电能损耗综合评估方 法，其特征在于：在所述步骤（1)中，所述准则层B包括技术因素 Bl、成本因素 Β2和效益因 素 Β3,所述技术因素 Bl包括电能质量污染因素 C1、无功损耗因素 C2和设计与老化因素 C3， 所述成本因素 Β2包括一次投入成本因素 C4和维护成本因素 C5,所述效益因素 Β3包括环 境效益因素 C6和管理效益C7 ;所述方案层D包括APF/SVG/综合协调控制技术因素 D1、更 换、新增设备及增加维护费用因素 D2和加强运行管理力度因素 D3。
3. 根据权利要求2所述的一种基于层次分析法的中低压配电网电能损耗综合评估方 法，其特征在于：在所述步骤（3)中，对判断矩阵中的元素进行赋值1~9,其中1表示两 个因素相比，具有同等重要性；3表示两个因素相比，前者比后者稍微重要；5表示两个因素 相比，前者比后者明显重要；7表示两个因素相比，前者比后者强烈重要；9表示两个因素 相比，前者比后者极端重要；2表示两个因素相比，前者比后者的重要性位于同等重要性与 稍微重要之间；4表示两个因素相比，前者比后者的重要性位于稍微重要与明显重要之间； 6表示两个因素相比，前者比后者的重要性位于明显重要与强烈重要之间；8表示两个因素 相比，前者比后者的重要性位于强烈重要与极端重要之间。
4. 根据权利要求3所述的一种基于层次分析法的中低压配电网电能损耗综合评估 方法，其特征在于，在所述步骤（4)中，对于判断矩阵，取最大特征根η的归一化特征向量 !I, ,且Σ11!=1,釁i即可表示下层第i因数对上层某因素影响程度的权值，对于非 M 1 一致阵，采用最大特征根对应的归一化特征向量对位权向量W，则
Il 由此得到一致性指标Cf = '^其中η为A的对角线元素之和，也是A的特征根 η 1 CJ 之和；当一致性比例€* =二<0J,则一致性程度不满足要求，重新检查归一化特征向量进 M 行调整，/?/为随机一致性指标。
【专利摘要】本发明旨在提供一种具有系统性好、简洁实用、所需定量数据信息少的基于层次分析法的中低压配电网电能损耗综合评估方法。本发明从技术方法、成本费用和管理效益三个方面进行综合考虑，将影响电能损耗的因素集中到一个数学模型中综合分析，对影响电能损耗的因素进行重要程度赋值，运用现行代数矩阵向量的特征值和层次迭代方法，得到各个因素对方案层权重的占比，以权重为最大值的方案层作为最适合方案，从而实现综合所有因素对电能损耗进行评估，给出最有降低电能损耗的解决方法。本发明可应用于电力节能领域。
【IPC分类】G06Q50-06
【公开号】CN104657909
【申请号】CN201410671589
【发明人】姚强, 陈国伟, 肖冰, 安国军, 史昌明, 刘长树, 吴兰旭
【申请人】国家电网公司, 国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院, 珠海泰坦科技股份有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年11月21日