110kV電網(wǎng)網(wǎng)架綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系研究

國(guó)網(wǎng)揚(yáng)州供電公司 李培培 陳正華 鄧杰 陳浩

1 引言

本文基于揚(yáng)州配電網(wǎng)網(wǎng)架的規(guī)劃，通過(guò)綜合評(píng)價(jià)方法建立兼顧安全性、經(jīng)濟(jì)性和可行性等各種因素的指標(biāo)體系，將各個(gè)因素按不同層次聚集組合，確定指標(biāo)權(quán)重，并采用模糊隸屬度方法確定指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，形成一個(gè)多層次的電網(wǎng)網(wǎng)架綜合評(píng)價(jià)方法。

2 電網(wǎng)綜合評(píng)價(jià)體系

研究電網(wǎng)網(wǎng)架時(shí)，通常根據(jù)電網(wǎng)現(xiàn)狀和發(fā)展情況，可以設(shè)計(jì)和考慮多種可行的優(yōu)化方案。而評(píng)價(jià)這些方案的優(yōu)劣，選擇最優(yōu)方案則是本文研究的重點(diǎn)。如圖1所示為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，包括安全性、經(jīng)濟(jì)性和可行性等一級(jí)指標(biāo)[1～3]，以及各一級(jí)指標(biāo)的下級(jí)指標(biāo)。

圖1 110kV電網(wǎng)網(wǎng)架評(píng)價(jià)方法體系結(jié)構(gòu)

3 綜合評(píng)價(jià)方法

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

3.1.1. 安全性指標(biāo)

電網(wǎng)供電安全性指標(biāo)可以通過(guò)數(shù)值大小來(lái)衡量電網(wǎng)安全性好壞。本文的安全性指標(biāo)主要包括：主變負(fù)載率。主變通過(guò)容量占額定輸送容量的比值；線路負(fù)載率。線路通過(guò)容量占額定輸送容量的比值；“N-1”通過(guò)率。“N-1”的線路條數(shù)占線路總數(shù)的比值；短路電流。通過(guò)三相短路電流計(jì)算，判斷變電站主接線形式和一次電氣設(shè)備選型的合理性，為電網(wǎng)采取限值短路電流措施提供依據(jù)，進(jìn)而提高電網(wǎng)網(wǎng)架合理性；同塔雙回線“N-2”情況下的損失負(fù)荷。同塔雙回架設(shè)的線路發(fā)生“N-2”故障時(shí)，負(fù)荷損失的值；是否達(dá)到目標(biāo)網(wǎng)架。110千伏電網(wǎng)應(yīng)充分利用現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的資源，因地制宜，因網(wǎng)制宜，逐步形成以鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)為主的目標(biāo)網(wǎng)架，減少輻射方式供電。

3.1.2. 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)由年費(fèi)用F_ann描述，與電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗和建設(shè)成本有關(guān)，可用如式（1）～（7）所示的表達(dá)式描述。

表1 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表2 綜合評(píng)價(jià)體系各指標(biāo)權(quán)重

式中，F(xiàn)tot為工程建設(shè)總投資，F(xiàn)_T_tot、F_L_tot分別為變電投資和線路投資；η為資金回收系數(shù)，i為投資收益率，y為計(jì)算期，η為0.146；F_op_ann為年運(yùn)行費(fèi)用，F(xiàn)_con_ann、F_los分別為維護(hù)費(fèi)和網(wǎng)損費(fèi)，W_ann為全年電能損耗，ΔP為最大負(fù)荷時(shí)功率損耗，t為損耗小時(shí)數(shù)。

3.1.3. 可行性指標(biāo)

方案可行性通常需要從站址和路徑的可行性，接入母線間隔是否充裕，是否需跨越其他線路或鐵路、高速、河流等因素決定。

3.2 指標(biāo)得分標(biāo)準(zhǔn)

指標(biāo)的定性描述須通過(guò)量化轉(zhuǎn)換成規(guī)范的定量數(shù)據(jù)，這是由不同的底層指標(biāo)是基于不同含義和目的設(shè)計(jì)而決定的。另外，量化后的數(shù)據(jù)往往具有不同的量綱和數(shù)量級(jí)，需要規(guī)范化后才能進(jìn)行比較或者綜合。這種利用一定的標(biāo)度體系將各種原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可用于直接比較的規(guī)范化格式就是指標(biāo)得分標(biāo)準(zhǔn)[4]。

制定指標(biāo)得分標(biāo)準(zhǔn)的方法采用最為廣泛的是模糊隸屬度法，利用隸屬度函數(shù)反映被考察對(duì)象某種模糊性質(zhì)或隸屬某個(gè)模糊概念的程度，即建立一個(gè)從論域（被考察對(duì)象的全體）到[1，5]上的映射。實(shí)際工程中，隸屬度函數(shù)通常可以分為成本型、效益型和適中型三類(lèi)[5]。指標(biāo)的得分標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際就是該指標(biāo)的隸屬度函數(shù)。隸屬度函數(shù)多為單點(diǎn)模糊評(píng)估，在計(jì)算得到指標(biāo)的具體數(shù)值后，直接對(duì)照該指標(biāo)的隸屬度函數(shù)，便可獲得指標(biāo)的得分，即某項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)其隸屬度函數(shù)上的一個(gè)確定隸屬度。

本報(bào)告將典型網(wǎng)架分為5級(jí)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

3.3 綜合評(píng)價(jià)方法

指標(biāo)權(quán)重是指各項(xiàng)考察指標(biāo)的相對(duì)重要性程度及其在整體中所占價(jià)值比例的量化數(shù)據(jù)[6]。平級(jí)指標(biāo)權(quán)重之和為1，平級(jí)指標(biāo)的權(quán)重大小反映其相對(duì)于其他指標(biāo)重要性的高低，一般可用向量表示，如具有n項(xiàng)指標(biāo)的某層權(quán)重可表示為{X1，X2，…，Xn}，且X1+X2+…+Xn=1。指標(biāo)數(shù)量不多時(shí)，通常由專(zhuān)家直接確定其權(quán)重；指標(biāo)數(shù)量較多時(shí)，專(zhuān)家很難兼顧全局，此時(shí)通常按照兩兩比較的方式確定其權(quán)重大小。

輸入收集到的指標(biāo)原始數(shù)據(jù)，依據(jù)指標(biāo)的計(jì)算公式，以指標(biāo)的評(píng)估判據(jù)作為判斷閥值計(jì)算指標(biāo)數(shù)值，對(duì)照指標(biāo)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)將指標(biāo)數(shù)值規(guī)范化。

采用層次分析法對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行賦值和優(yōu)化，以提高優(yōu)化的可行性和合理性，權(quán)重優(yōu)化結(jié)果如表2所示。

采用如式（8）所示的表達(dá)式對(duì)各級(jí)指標(biāo)進(jìn)行綜合計(jì)算，求得綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

需要說(shuō)明的是，綜合評(píng)分分值越高優(yōu)化方案越好。

表3 綜合評(píng)分1

表4 綜合評(píng)分2

4 算例分析

以變電站X為例，評(píng)價(jià)其優(yōu)化方案的優(yōu)劣。經(jīng)計(jì)算，變電站X兩個(gè)優(yōu)化方案的綜合評(píng)分如表3、4所示。

由上表可見(jiàn)，對(duì)變電站X而言，方案一比方案二綜合評(píng)分高，即方案一優(yōu)于方案二。

5 結(jié)論

本文以變電站X為例，基于揚(yáng)州電網(wǎng)現(xiàn)狀網(wǎng)架和遠(yuǎn)景規(guī)劃，遵循A、B類(lèi)供電區(qū)域優(yōu)先優(yōu)化的原則，設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，首先計(jì)算其安全性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，分析相關(guān)變電站站址和線路路徑的可行性；最后，考慮各方案的實(shí)際可行性。兼顧上述各項(xiàng)因素，建立綜合評(píng)價(jià)模型，計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，判斷方案優(yōu)劣，具備科學(xué)性和合理性，并有一定的可復(fù)制性。