基于数据包络和模糊理论的地区电网防灾安全评价方法.pdf

上海史力
2016年第4期
基于数据包络和模糊理论的地区
电网防灾安全评价方法
蒋中晨
(国网上海市电力公司市北供电公司,上海200072)
摘要:结合电网防灾特点,针对地区电网防灾的要求,分析不同综合评价和决策方法的优缺点,选取跟地区
电网运行方式相关的几儿类参数指标,采用模糊隶属度方法对所得指标进行隶属度化,运用数据包络方法作出
评价。实际应用结果表明,该评价方法是合理和适用的。
关键词:数据包络分析;模糊理论;地区电刚;防灾安全评价方法
中图分类号:TU4702文献标志码:A
0引言
相关知识在不断的渗入,使得多指标综合评价方
法不断丰富,有关这方面的研究也不断深人。目
电网既是国民经济的基础设施和重要的公用前,国内外提出的综合评价方法已有几十种之多,
事业,又是国家能源战略布局的重要组成部分。但总体上可归为两大类:主观赋权评价法和客观
着现代化水平的不断提高.社会对电力可靠供赋权评价法。前者多是采取定性的方法,由专家
应的依赖程度日益增强。在2008年的冰灾过程根据经验进行主管判断而得到权数,例如层次分
中,电网遭受严重自然灾害,局部地区电力供应中析法、模糊综合评价法;后者根据指标之间的相关
断,给通信、交通、居民生活带来了严重影响。此关系或者各项指标的变异系数来确定权数,如灰
次冰灾也使电网的功能和作用引起了全社会前所色关联度法、 TOPSIS法、主成分分析法等。
未有的高度关注,冰灾表明,电网安全可靠运行是1.2层次分析法基本原理与特点分析
保障国民经济和人民生活正常秩序的重要基础.
层次分析法把定性分析和定量分析有机结
必须提高对电网发展和安全问题的认识,把电网合,通过两两比较标度值的方式,较好的考虑和集
发展和电网安全列入国家能源与安全发展战略。成了综合评价过程中各种定性和定量信息,但是
要高度重视电网建设与管理,把电网发展与电网在应用中仍然摆脱不了评价过程中的随机性和评
安全提升到关乎国家安全的高度
价专家主观上的不确定性及认识上的模糊性。
随着我国电网的迅猛发展以及智能化电网的 TOPSIS分析法原始数据的利用比较充分,信息损
建设,地区电网运行方式将变得更为复杂,可行的失少,但是不能解决评价指标之间相关造成的评
运行方式大大增多,而如何结合电网结构、负荷特价信息重复问题。灰色关联度分析计算简单、通
性以及系统自动配置,建立一套能够科学地评价俗易懂,数据不必进行归一化处理,但是不能全面
地区电网防灾安全的评价指标体系及方法,对于反映事物之间的联系。主成分分析法解决了指标
在保证电网运行的安全可靠性前提下提高电网防间的信息重复问题,又简化了原指标体系的指标
灾能力具有重要的理论和现实意义。
结构,但是计算过程比较繁琐,且对样本量的要求
本文将在对地区电网运行特点进行深人分析较高。
的基础上,探讨对地区电网防灾安全评价指标体1,3模糊综合评判法基本原理与特点分析
系的建立及综合评价和模型的研究。
模糊综合评判法以模糊数学为基础,应用模
1综合评价和决策方法简述
糊关系合成的原理,将一些边界不清、不易定量的
因素定量化,进行综合评价的方法。它是模糊数
1.1综合评价和决策方法简介
学在自然科学领域和社会科学中应用的一个重要
近年来,围绕着多指标综合评价,其它领域的方面。模糊综合评判法的基本原理:它首先确定
2016年第4期
上电力
被评判对象的因素(指标)集L=(x1,x2,xm)和评
价集V=(1,の2,vn),x;为各单项指标,为对其
3基于数据包络和模糊理论评价模型建立
评价等级层次,一般可分为五个等级:V=1优
目前在实际操作过程中,主要采用的是AHP
良,中等,较差,差|。再分别确定各个因素的权或者模糊综合评判法,但是这些方法仅能体现各
重及它们的隶属度向量,获得模糊评判矩阵。最个指标的优劣程度,不能完全体现各个指标的弱
后把模糊评判矩阵与因素的权重集进行模糊运算点以及无效的原因,并且指标权重的确定主要依
并进行归一化,得到模糊评价综合结果。模糊综据评价者的主观判断来确定,带有较强的主观性,
合评判法实现了定性和定量方法的有集合,解决很难排除人为因素带来的偏差。鉴于此,将数据
了判断的模糊性和不确定性问题,且结果包含的包络分析和模糊理论相结合的评价方法引人地区
信息量丰富,但不能解决评价指标间相关造成的电网防灾安全评价体系。数据包络分析法能够对
信息重复问题,且各因素权重的确定带有一定的各个指标的相对有效性做出评价,找出各个指标
主观性。
的弱点以及无效的原因,并且它无须任何权重假
2数据包络基本理论
设,每一输入输出的权重不是根据评价者的主观
判断来确定,而是根据实际数据求得最优权重,从
2.1理论的来源
而排除了人为因素带来的偏差,具有很强的客观
1957年, Farrell 1在进行英国农业生产力分析性。
时首次提出了包络( envelope)思想。此后,在发3.1指标体系
展运等学理论及实践应用的基础上这种思想逐渐
安全可靠经济是电网供电的基本要求;由于
发展成为主要依赖线性规划技术的非参数方法,电网规划方案一般是按照负荷预测水平确定,而
该方法常用于经济定量分析。1978年,査恩斯负荷预测具有不确定性,因此规划电网在满足负
(A. Charnes)、库伯(W.W. Cooper)以及罗兹(E.荷当前需求的基础上,还应该满足一定时间阶段
Rhodes)首先提出了一个被称为数据包络分析的内负荷增长要求;同时,考虑到电网的整体一致
方法,用来评价部门间的相对有效性。他们的第性,需要对电网的协调配和性作量化分析。综合
一个模型被命名为CCR模型。DEA方法以相对上述考虑,建立的电网评价指标体系包括对供电
效率概念为基础,用于评价具有相同类型的多投可靠性、电能质量、经济性、短路电流、运行操作复
人、多产出决策单元是否技术有效的一种非参数杂度、检修方式特性以及运行人员的经验评价等
统计方法。
八个方面的评价指标(见图1)。
2.2理论的基本思路
防灾运行
方式综合
基本思路是把每一个被评价对象作为一个决
指标OMC
第
策单元(DMU)。众多DMU构成了被评价群体,
通过对投人和产比率的合分断,以的?1??
算,确定有效生产前沿面,并根据各DMU与有效
标过c括際标合指.综验评
0指标价指
生产前沿面的距离状况,确定各DMU是否DEA
线路系统
配变
有效,同时还可借助投影方法对造成那些非DEA
间「平均短路』姿商线损平电能
的像停电『电流』负教「率;开类损失
第三层
有效或弱DEA有效的DMU的原因进行分析,并
移能时间!類标』発不「故影」动在L
指出应改进的方向和程度。
为」使电『ドでい始电「.
水[可靠
度追//方式/数POL
2.3理论的应用
性
路最
操作
功配
高负
次数
目前,这一方法应用的领域正在不断地扩大
载率
合格
它可以用来研究多种方案之间的相对有效性(例
比例
如投资项目评价);研究在做决策之前去预测一
图1运行方式评价指标体系
旦做