低压配电网运行状态评估

邹 宇，池小兵，麦海波，张思洋

（1.广西电网有限公司钦州供电局，广西 钦州 535000；2.三峡大学 电气与新能源学院，湖北 宜昌 443000）

0 引 言

低压配电网运行状态的好坏影响用户用电的电能质量和可靠性，结构复杂，设备众多，导致其运行时采集数据困难，增加了配电网运行状态评估的难度。目前，有效率地评估配电网的运行状态是一个研究热点。文献[1]分析了配电网的运行状态，提出了评估指标体系，但是最终提出的评估指标不适用复杂的配电网；文献[2-3]使用德尔菲法分别对配电网的电能质量和停电故障进行分析与评估；文献[4-6]采用层次分析法从电压质量、网损等方面研究了配电网的运行状态；文献[7-10]使用熵权法分别从配电网运行状态的可靠性、项目风险、降损潜力等方面进行评估；文献[11]采用AHP-Delphi方法确定指标权重比例，从而确定单项的指标评分公式；文献[12]运用专家打分法、模糊层次分析法和鱼骨分析法三种方法建立配电网运行状态评估模型，分别从现状、运营效能和经济效益等方面进行定量评估。本文详细总结配电网运行状态评估方法，阐述了各方法的优缺点，以期为配电网优化运行提供参考意见和建议。

1 低压配电网运行状态的影响因素

导致低压配电网运行状态差的影响因素有许多，主要可以归纳为3个方面。第一方面，用电量快速增长，使变压器和线路难以达到需求；第二方面，设备运行状态差，如线路的绝缘老化会导致出现低电压，在用电高峰时因为线路线径较小，用户需求时电压质量达不到用户需求的标准，末端电压质量不能保证。第三方面，大量单相负荷任意接到配电网中，负荷随时会产生波动，导致三相负荷严重不平衡，由此电压质量差。

2 评估指标体系

2.1 评估体系基本要素

综合所有的评估方法，评估体系构成要素大致相似[13-15]。将这些评估配电网状态的方法运用到配电网系统中，其基本构成要素如图1所示。其中，评估指标集由单个层次和多个角度的指标构成；权重指数表明评估指标在评估体系中所占的重要比。评估指标的权重系数越大，说明这个指标对评估对象越重要。

图1 评估体系基本构成要素图

2.2 配网状态评估主要指标参数

目前，配电网运行时重要的6大类指标[16-17]构成了如图2所示的指标体系。

下面对一些评估指标做出说明。

（1）电压质量指标

图2 配电网运行状态评估指标体系

电压质量参数由高压配电网电压合格率、中压配电网电压合格率、低压配电网电压合格率和综合电压合格率组成。电压合格率的计算公式如下：

（2）运行故障参数

故障率参数一般折算到每年，公式如下：

（3）供电可靠性指标

供电可靠性指标的具体计算公式如下：

（4）线损参数

线损参数是反映电网运行积极性的指标，统计线损率计算公式如下：

（5）三相不平衡指标

三相不平衡指标定义如下：

3 低压配电网运行状态评估方法

目前，低压配电网运行状态评估方法主要有主观赋权法和客观赋权法两类。常用的主观赋权法一般为德尔菲法和层次分析法，常用的客观赋权法为熵权法。下面将分别介绍这三种方法。

3.1 德尔菲法

德尔菲法是一种主观赋权法，综合了专家经验和知识对某一事物进行评价，使用不记名方法询问相关专家的建议，然后综合处理专家各种建议的一种方法。下面是德尔菲法在评估指标权重时的计算流程。

首先，计算意见集中度E：

其次，计算意见离散度δ，即标准差计算公式为：

其中E表示认可程度，δ表示意见分歧度。

最后，判断征询是否结束，根据问题设定集中度、意见分歧度的下限值E0和δ0，满足式（10）时停止征询：

因为德尔菲法具有较强的主观意识，一般不单独使用，常与其他评估方法结合使用。

3.2 层次分析法

层次分析法主要是把问题的定性与定量相结合，把具体问题层次化，通过下层指标和上层指标间进行对比、下层指标互相对比，最终得到权重排序结果。利用层次分析法方法确定指标权重时，一般会在建立两两比较矩阵的过程中引入德尔非法方法。层次分析法引入德尔菲法后的流程如图3所示。

图3 层次分析法流程图

层次分析法具有一定的独特性，特别适合处理一些很难定量的复杂问题。文献[18]使用基于层次分析法建立了配电网“低电压”治理综合评估体系，通过构造判断矩阵和辅助求和矩阵计算指标权重，从治理效果、经济效益以及发展适应性三个方面对治理方案进行了评估分析。

3.3 熵权法

熵权法主要是根据每个指标变异的程度来表示权重。指标变异性越大，权重越高；指标变异性越小，则权重越小。熵权法的具体计算步骤如下：

步骤1：设由n个评价指标、m个评价对象构成评价矩阵：

按式（12）将指标数据进行标准化处理：

步骤2：根据信息熵定义，第i个指标的熵值为：

式中，当Eij=0时，令EijlnEij=0。

步骤3：第i个指标的熵权可表示为：

作为一种客观赋权法，熵权法计算简单、客观性强，弥补了主观赋权法的不足，处理不定量的复杂问题具有优势，可在许多领域得到普遍应用。

综上所述，德尔菲法和层次分析法是属于主观赋权的两种方法，主要是以专家的主观性意见做决策，但是主观性过强也是一种缺点。熵权法作为一种客观赋权法，以具体数据为基础，但是缺少专家的主观意见也会带来一些问题。所以，一般可以采用组合赋权的方法。文献[19]中，首先采用德尔菲法对各指标进行直观对比评价，其次采用层次分析法和熵权法两种方法确定其权重，最后加权求和得到综合得分，建立了评价体系。所以在实际应用中，可以采用组合赋权法来结合几种方法的优势，同时互补几种方法的缺点，得出更加准确的权重系数。

4 结 论

本文对低压配电网运行状态评估进行探讨，介绍了评估指标体系的负载率、电压质量、运行故障、供电可靠性、线损和三相不平衡，并对德尔菲法、层次分析法和熵权法三种配电网评估方法进行总结与分析，提出可以将几种方法结合即组合赋权法来确定权重的观点。未来，配电网运行状态评估方法还需要继续进行完善和优化。