电网规划评价业务的计算机实现过程研究

冯建雷，魏芳，曹世亮，邵晓萌

（1.国网北京经济技术研究院，北京　102209；2.上海欣能信息科技发展有限公司，上海　200025）

电网规划评价业务的计算机实现过程研究

冯建雷1，魏芳2，曹世亮2，邵晓萌2

（1.国网北京经济技术研究院，北京102209；2.上海欣能信息科技发展有限公司，上海200025）

在开展电网规划理论研究时，有必要建立科学、高效的规划评估手段和实现方式。通过对现有的电网规划评价指标体系进行分析，以一体化电网规划设计平台为基础，构建电网规划评价指标库，分析其对评价指标的数据支撑程度，结合数据抽取的技术实现方式，提出一种新的电网规划评价方法。该方法有利于摸清电网的状况和电网特点、衡量不同方案的优劣并有助于把握电网的发展趋势，对提高电网规划的科学性和有效性有重要作用。

电网规划；指标体系；评价业务

电力行业是国民经济的支柱产业之一，随着城市化进程的加速，经济快速发展带动供电需求不断增大，而公众对供电安全性的期望却在不断提升，电力系统规划正面临着一系列亟需解决的新问题新矛盾［1-2］。因此，在开展电网规划理论研究时，需要建立科学、高效的规划评估手段和实现方式。

1　电网规划评价指标体系

评价电网规划方案是否最优、城市电网结构是否合理，需要依据评价指标体系［1-3］来实现。电网规划评价指标分为发展速度与规模、电网安全与质量、电网发展效率与效益、资产效益、成本控制、电价政策、低碳化、其他政策等几类。这些指标从不同的角度加以量化，真实有效地评估各种电网规划方案的优劣。

2　一体化规划设计平台现状

一体化电网规划设计平台将数据分为社会经济、能源数据、电力供需、电网设备、电源设备、电网运行、典型参数、地理信息共八大类数据。在此基础上，建立了规划数据的基础数据库、规划过程库和规划成果库。基础数据库主要包括社会经济、能源资源等八类数据，规划过程库主要包括规划项目涉及的社会经济、电网设备等数据，规划成果库主要包括规划项目投资数据。

3　电网规划实现方法

电网规划评价实施流程如图1所示。由图1可知，电网规划评价实施过程包括评价指标设置和评价2部分内容。在评价指标设置阶段，主要完成评价指标选择、指标评价判据和评分标准选择以及指标权重设定等任务。在评价阶段，先导入电网规划评价原始数据，再对指标的设置进行单项评价和综合评价。

图1　电网规划评价实施流程Fig.1　Realization process of network planning evaluation

3.1构建评价指标体系

需要构建评价指标库。评价指标可分为单项指标和复合指标。对于单项指标，分析其计算所需的原始数据和数据来源；对于复合指标，利用单项指标或已有复合指标设置指标计算公式。

基于评价指标库，在进行电网规划评价前，依据评价侧重方向选取指标库中的一部分指标构建本次评价的指标体系［3］。具体步骤如下。

3.1.1选择评价指标

在评价指标设置阶段需分析影响电网结构的城市特点和负荷特性，根据城市特点和负荷特性确定该城市需采取什么样的电网结构，得到对该城市进行电网规划需满足的原则。

3.1.2确定指标评分标准

在对电网进行评价的过程中，需要确定指标数值的合理范围。当某参数位于这个合理范围之内时，表明从这个角度而言，电网的参数或其表征的系统运行状态基本满足要求；反之则不然。指标的这个“合理范围”即指标的评价判据。

指标评价判据有2种表现形式，即点值和区间。对于前者，只要指标数值超过或不超过这个点值，指标数值即合乎要求；对于后者，指标数值只有在这个区间之内或者区间之外才合乎要求。指标评价判据的确定，不仅要考虑相关专业技术导则的规定，还要结合专家的长期运行或工作经验。

评分标准指通过一定的标度体系，将各种原始数据转换成的可直接比较的规范化格式。评分标度多采用百分制、十分制和五分制。确定指标评分标准的方法有很多，例如，可采用模糊隶属度方法［4-5］。模糊隶属度方法用隶属程度而非绝对的“属于”或“不属于”来描述因素差异的中介程度，是用精确的数学语言对模糊性的一种描述。

3.1.3设置指标权重

评估指标体系还需要确定指标之间的重要程度，即为指标权重。指标权重用归一化的向量来表示。权重的大小反映了该指标相对于其他指标重要性的高低。假设有2个指标参与比较，二者若具有同等重要性，则可用向量｛0.5，0.5｝来表示其权重；若前者较后者重要性更强，则前者权重值比后者权重值大，例如权重向量为｛0.6，0.4｝。

在设定过程中，需要考虑指标的重要程度和发生概率的大小［6］，且同一层指标的权重之和为1。例如，“‘N－1’通过率”、“‘N－1’最大负荷损失率”和“‘N－1’平均负荷损失率”为3个同层指标，设定其权重分别为0.2，0.4和0.4，三者权重之和为1。

3.2电网规划评价实现过程

电网规划评价实现过程如图2所示。由图2可以看出，构建指标体系后，还需完成数据抽取及校验、指标计算以及指标评价。

图2　电网规划评价过程Fig.2　Evaluation process of network planning

3.2.1数据抽取及校验

构建统一的数据交换和数据共享平台，将指标计算所需的原始数据按照统一的公共数据模型进行集中存储和统一管理。其构成如图3所示。

各数据层的具体功能如下：

1）数据加载层（ETL）。ETL平台负责接入抽取各业务应用系统的数据，按照统一的公共数据模型进行转换，加载到数据中心。

2）数据共享层（ODS）。ODS按照统一的公共数据模型，整合存储了企业各业务应用系统的数据及业务系统数据镜像。同时，提供了企业数据共享交换平台，为各业务数据交换提供统一的支撑。

图3　数据抽取及整合机制Fig.3　Data extraction and integration mechanism

3）数据存储层（EDW）。包括数据仓库（DW）和数据集市（DM）。DW依据统一的公共数据模型，按照数据主题对ODS数据进行轻量汇总加工并按期别存储。DM以DW数据为基础，为满足特定业务应用需求，按照多维方式进行存储，生成面向决策分析的数据立方体。

4）应用功能层。利用OLAP及BI展示技术，提供主题分析、指标监控分析、报表管理、查询统计及自定义功能区等功能，实现电力企业核心业务应用分析，满足公司决策层、管理层的数据应用分析需要。

再根据选取的指标确定需要抽取的原始数据，依照该方案进行数据抽取，同时根据指标库中设置的指标值合理区间进行数据校验。

3.2.2指标计算

数据抽取完成后，先根据指标依赖关系，确定指标计算顺序，再根据计算公式按序对指标进行计算。

3.2.3指标分析及评价

电话响起，“妈，小文怀孕了，你准备好，我后天去接您。妈，小文真听话，二胎政策刚下来，她就怀孕了。哈哈，妈你高兴不？”

对评价对象的综合评价过程［8-10］，首先，以指标的评价判据为判断标准计算指标数值；其次，将指标数值对照指标的评价标准计算其评分；最后，根据指标权重大小计算评价对象的总体评分。指标评价流程如图4所示。图中，实线箭头表示对单项指标的操作，虚线箭头表示对指标体系的操作。

图4　指标评价流程Fig.4　Evaluation process of index

3.2.3.1评价所需数据

从一体化电网规划平台中读取电网的规划基本信息，包括现状电网和规划电网的地理接线图、电气接线图以及电网基本统计数据，读取指标底层数据。电网规划评价指标体系底层指标计算所需数据，包括：

1）规划边界数据。

2）现状电网和各规划方案的地理接线图与电气接线图。

3）220 kV和110（35）kV变电站及110（35）kV线路“N－1”、“N－2”等。

4）校验通过率、负荷损失大小及损失率。

6）各等级电网的初投资、阶段投资、阶段经济收益等。

7）各等级电网阶段供电能力、电量和负荷。

8）各等级电网线损值和线损率。

9）各等级电网中设备（如变压器和线路）的负载值和负载率。

10）电网总体数据，如负荷水平、设备参数和设备属性等数据。

3.2.3.2评价过程

现状电网和单一规划方案的评价方法类似，其评价过程具体如下：

1）单项指标评分。完成规划数据导入之后，对照指标的评分标准，将指标底层数据规范化为百分制评分。

2）综合评分。根据指标之间的上下级和平级关系以及指标权重大小，计算整个评价指标体系的评分。为说明电网的整体状况，在计算完成各个底层指标的基础上，可以利用层次分析法逐层向上计算，直至计算得出整个电网的综合评分。

式中：S为层次结构中任一非低层指标的评分；n（n≥1）为指标S的下层指标个数；Si为下层指标i（1≤i≤n）的评分；Wi为下层指标i的权重。通过下层指标评分和权重加权求和，计算得出指标评分。如此逐层向上计算，可以得出规划方案A的综合评分。

3）评价结果。单方案（包括现状电网）评价是电网规划评价的基础。采用相同的方法，可以实现对现状电网、中间年各个规划方案和目标年各个规划方案的评价。

对于多个方案的评价［11-13］，可对多个规划方案逐一评价，将评价结果进行横向比较，包括对应指标的数值和评分大小，再对比较结果进行分析。按照评价指标体系结构，逐层向上对照不同方案的指标数值和评分，采用主导因素分析方法，可以按照影响程度的高低顺序，列出致使不同方案评分存在差距的前X（X=1，2，…）项指标，从而给出导致方案存在差异的主导指标，为电网管理者的决策提供依据。

4　结语

在对单一电网进行综合评价的基础上，通过采取不同的比较分析方式，可以摸清单一电网的状况和电网特点，衡量不同方案的优劣并有助于把握电网的发展趋势，对提高电网规划的科学性和有效性有重要作用。

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（编辑董小兵）

Study on Realization Process of Network Planning Evaluation by PC

FENG Jianlei1，WEI Fang2，CAO Shiliang2，SHAO Xiaomeng2
（1.State Power Economic Research Institute，Beijing 102209，China；2.Shanghai Shineenergy Information Technology Development Co.，Ltd.，Shanghai 200025，China）

In the research on grid planning theory，it is necessary to establish scientific and efficient planning evaluation means and methods.Based on the analysis of the present evaluation index system of grid planning and the integration network planning design platform，the paper builds an evaluation index database and analyzes the data support level of the evaluation index，and combined with the realization of the data extraction technology，finally，it puts forward a new realization method for network planning evaluation.The method proposed in this paper helps to find out the situation and the characteristics of the power grid，and to measure the pros and cons of different schemes and to grasp the development trend of the grid，and it plays an important role in improving the scientific and effective power grid planning.

grid planning；index system；planning evaluation

1674-3814（2015）11-0041-04

TM715

A

2015-03-26。

冯建雷（1984—），男，硕士，副教授，研究方向为电网规划设计、电力系统软件设计开发和信息化管理；

魏芳（1980—），女，工程师，研究方向为电力系统软件设计开发。

国家自然基金资助项目（51207101）；国网上海市电力公司科技项目（524400140003）。

ProjectSupported by the NationalNaturalScience Fund（51207101）；Technology Project of State Grid Shanghai Electric Power Company（524400140003）.