一种电网抗灾兜底能力评估体系构建方法

1.本发明涉及电网抗灾指标评估技术领域，具体涉及一种电网抗灾兜底能力评估体系构建方法。


背景技术：

2.防灾抗灾是电力系统安全稳定运行面临的重大挑战之一。历年来由重大自然灾害引发的电力系统事故，都极大影响了社会正常的生产生活秩序。随着电力系统规模的不断增大，电力系统稳定性问题也逐渐复杂化，因此设置了三道防线来确保电力系统在遇到各种事故时的安全稳定运行，它在一定程度上对电力系统发生故障后继续保持稳定运行发挥了重要的作用。但是近年来全世界不断发生的大面积停电事故使人们深刻认识到，面对复杂的非线性动态电力系统，传统的系统稳定性分析和安全评估方法已经显出严重的不足。随着现代风险评估的概念被引入到电力系统安全的评估中，人们的视线从临时性的应急转向提高预防措施，虽然电网发生受灾停电的风险是始终存在的，但是，可以通过定期的评估来了解电网的抗灾水平、及时弥补电网在抵御灾害中的短板，这对降低灾害导致的损失和保证对负荷的供电具有非常重要的意义。为提升电网本质安全，推进电网创新发展，南方电网公司在《把握新时代特点推动高质量发展加快建成具有全球竞争力的世界一流企业》中明确要求“持续强化抗灾”，切实做好安全可靠的保底电网建设，对于推进电网综合防灾保障体系建设具有示范引领作用。
3.由于自然环境条件有好有坏，电网结构有强有弱，电力设备的抗灾水平也有高有低，因此电力系统面临的抗灾形势和抵御灾害风险的能力也存在差异，因此建立直观的评价指标非常重要。但现有的用于电网抗灾评价的指标体系普遍不够直观和量化，无法实现电网规划前后的对比，无法指导电网合理开展抗灾防灾的规划建设运维等工作。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，其能够解决现有的用于电网抗灾评价的指标体系不直观且不够量化的问题。
5.本发明通过下述技术方案实现：
6.一种电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，包括如下步骤：
7.建立城市抗灾保底电网；
8.根据自然环境条件、电网结构强度及设备抗灾水平3个维度指标，以所述城市抗灾保底电网为基础，得到所述城市抗灾保底电网的指标体系；
9.利用双重熵值修正指标赋权方法修正所述指标体系，分别计算得到3个维度指标的修正指标；
10.根据3个维度的所述修正指标，得到电网抗灾综合指标体系。
11.可选地，所述自然环境条件的维度指标满足如下公式：
[0012][0013]
其中：
[0014]
t为电气元件设计标准；p1(λ≥ε)为大于等于给定强度ε的灾害发生概率；p2为区域地理条件指标得分；p
3-p6分别为重要用户、抗灾保障电源、户外站、架空线等分布系数；n为城市区县总数；n
1-n4分别为无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的数量；f
1-f4分别为设置的无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的评分系数；m
p
为重要用户总数；m
p1-m
p4
分别为无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的重要用户数量；mg为抗灾保障电源总数；m
g1-m
g4
分别为无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的抗灾保障电源数量；ms为户外站总数；m
s1-m
s4
分别为无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的户外站数量；m1为架空线路总数；m
11-m
14
分别为无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的架空线路数量。
[0015]
可选地，所述电网结构强度的维度指标满足如下公式：
[0016][0017]
其中：
[0018]q11
为网侧电源配置合格率；q
12
为自备应急电源配置合格率；σ
1p
为网侧电源配置合格的重要用户数量；σ
2p
为自备应急电源配置合格的重要用户数量；q
21
表示中心城区支撑性电源占负荷比例；qm表示支撑性电源装机规模；km表示支撑性电源出力系数；pm表示中心城区或中重灾区县级行政中心的保底负荷；q
31
表示500kv供电区可转供能力；l
tr
表示该500kv供电区可转供负荷；la表示该500kv供电区总负荷。
[0019]
可选地，σ
2p
的判断依据为自备应急电源容量/保安负荷≥100％。
[0020]
可选地，所述设备抗灾水平的维度指标满足如下公式：
[0021][0022]
其中：
[0023]r11
为中心城区变电站户内化率；m
gis
为保底网架中户内站数量；mm为保底网架中变电站总数；r
13
为中心城区变电站主接线形式；i为主接线类型总类t中的任意一类；δi为第i类型的变电站数量；αi为该类型主接线的评分系数；r
15
为中重灾区融灾装置配置指标；m
rb
为具备融灾装置的保底变电站数量；mb为中重灾区保底变电站总量。
[0024]
可选地，所述利用双重熵值修正指标赋权方法修正所述指标体系，包括如下步骤：
[0025]
成立专家组；
[0026]
通过所述专利评价组确定评判指标和评判等级，而后根据所述评判指标和所述评判等级构造评判矩阵；
[0027]
分析评分的合理性，得到修正公式组，根据所述修正公式组修正所述评判矩阵，得到修正矩阵。
[0028]
可选地，所述评判矩阵满足如下公式：
[0029][0030]
可选地，所述修正公式组包括如下公式：
[0031]
[0032][0033]
其中：
[0034]
pg＝(p
g1
,p
g2
,
…
,p
gm
)为所述专家组的群组偏好效用向量；为单位化后某专家ai的偏好效用向量；wi为各位专家的初始权重；为单位化各指标重要性的所述专家组评分结果；δdj为指标ij在重要性评分值上的差异；δlj为指标ij在重要性排序位次上的差异；e
ij
为专家个体ai和专家组ag在指标ij上的评分差异；h
ij
为专家个体ai在指标ij上的熵值；
[0035]hi
为专家个体ai对所有指标的评分熵；hg为所述专家组的评分合理性函数。
[0036]
可选地，所述修正公式组还包括如下公式：
[0037][0038]
其中：
[0039]ykj
为成本型指标的规范化的结果；y
′
kj
为效益型指标的规范化的结果；x
kj
为第k个评价对象对指标ij的初始统计值；x
jmax
为指标统计中的最大值；x
jmin
为指标统计中的最小值。
[0040]
可选地，所述修正公式组还包括如下公式：
[0041][0042]
[0043][0044]
其中：
[0045]ej
为指标ij的熵值；rjδ为相邻指标与的相对重要性之比；为指标的所述专家组的评分值；为指标的所述专家组的熵值。
[0046]
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0047]
本发明提供的一种电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，通过在城市抗灾保底电网的基础上以自然环境条件、电网结构强度及设备抗灾水平3个维度指标建立指标体系，使指标体系具备初步的多方面覆盖性及统和性；在此基础上，利用双重熵值修正指标赋权方法修正所述指标体系，在兼顾指标经验重要性的同时减少主观随意性，从而进一步提升该电网抗灾综合指标体系的直观度和量化精度。
附图说明
[0048]
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0049]
图1为本发明提供的电网抗灾兜底能力评估体系构建方法的流程图；
[0050]
图2为本发明提供的双重熵值修正指标赋权方法的流程图。
具体实施方式
[0051]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0052]
请参照图1，本发明实施例提供了一种电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，包括如下步骤：
[0053]
s1、建立城市抗灾保底电网；
[0054]
s2、根据自然环境条件、电网结构强度及设备抗灾水平3个维度指标，以所述城市抗灾保底电网为基础，得到所述城市抗灾保底电网的指标体系；
[0055]
s3、利用双重熵值修正指标赋权方法修正所述指标体系，分别计算得到3个维度指标的修正指标；
[0056]
s4、根据3个维度的所述修正指标，得到电网抗灾综合指标体系。
[0057]
本发明提供的电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，通过在城市抗灾保底电网的基础上以自然环境条件、电网结构强度及设备抗灾水平3个维度指标建立指标体系，使指标体系具备初步的多方面覆盖性及统和性；在此基础上，利用双重熵值修正指标赋权方法修正所述指标体系，在兼顾指标经验重要性的同时减少主观随意性，从而进一步提升该电网抗灾综合指标体系的直观度和量化精度。
[0058]
进一步地，所述自然环境条件的维度指标满足如下公式：
[0059][0060]
其中：
[0061]
t为电气元件设计标准；p1(λ≥ε)为大于等于给定强度ε的灾害发生概率；p2为区域地理条件指标得分；p
3-p6分别为重要用户、抗灾保障电源、户外站、架空线等分布系数；n为城市区县总数；n
1-n4分别为无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的数量；f
1-f4分别为设置的无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的评分系数；m
p
为重要用户总数；m
p1-m
p4
分别为无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的重要用户数量；mg为抗灾保障电源总数；m
g1-m
g4
分别为无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的抗灾保障电源数量；ms为户外站总数；m
s1-m
s4
分别为无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的户外站数量；m1为架空线路总数；m
11-m
14
分别为无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的架空线路数量。
[0062]
进一步地，所述电网结构强度的维度指标满足如下公式：
[0063][0064]
其中：
[0065]q11
为网侧电源配置合格率；q
12
为自备应急电源配置合格率；σ
1p
为网侧电源配置合格的重要用户数量；σ
2p
为自备应急电源配置合格的重要用户数量；q
21
表示中心城区支撑性电源占负荷比例；qm表示支撑性电源装机规模；km表示支撑性电源出力系数；pm表示中心城区或中重灾区县级行政中心的保底负荷；q
31
表示500kv供电区可转供能力；l
tr
表示该500kv供电区可转供负荷；la表示该500kv供电区总负荷。
[0066]
需要说明的是，σ
2p
的判断依据为自备应急电源容量/保安负荷≥100％。
[0067]
进一步地，所述设备抗灾水平的维度指标满足如下公式：
[0068][0069]
其中：
[0070]r11
为中心城区变电站户内化率；m
gis
为保底网架中户内站数量；mm为保底网架中变电站总数；r
13
为中心城区变电站主接线形式；i为主接线类型总类t中的任意一类；δi为第i类型的变电站数量；αi为该类型主接线的评分系数；r
15
为中重灾区融灾装置配置指标；m
rb
为具备融灾装置的保底变电站数量；mb为中重灾区保底变电站总量。
[0071]
进一步地，所述利用双重熵值修正指标赋权方法修正所述指标体系，包括如下步骤：
[0072]
s3.1、成立专家组；
[0073]
s3.2、通过所述专利评价组确定评判指标和评判等级，而后根据所述评判指标和所述评判等级构造评判矩阵，即为专家组的原始评分；
[0074]
s3.3、分析评分的合理性，得到修正公式组，根据所述修正公式组修正所述评判矩阵，得到修正矩阵。
[0075]
进一步地，所述评判矩阵满足如下公式：
[0076][0077]
进一步地，所述修正公式组包括如下公式：
[0078]
[0079][0080]
其中：
[0081]
pg＝(p
g1
,p
g2
,
…
,p
gm
)为所述专家组的群组偏好效用向量；为单位化后某专家ai的偏好效用向量；wi为各位专家的初始权重；为单位化各指标重要性的所述专家组评分结果；δdj为指标ij在重要性评分值上的差异；δlj为指标ij在重要性排序位次上的差异；e
ij
为专家个体ai和专家组ag在指标ij上的评分差异；h
ij
为专家个体ai在指标ij上的熵值；hi为专家个体ai对所有指标的评分熵；hg为所述专家组的评分合理性函数。
[0082]
上述公式用于修正专家组评分结果的合理性。
[0083]
进一步地，所述修正公式组还包括如下公式：
[0084][0085]
其中：
[0086]ykj
为成本型指标的规范化的结果；y
′
kj
为效益型指标的规范化的结果；x
kj
为第k个评价对象对指标ij的初始统计值；x
jmax
为指标统计中的最大值；x
jmin
为指标统计中的最小值。
[0087]
上述公式用于使评价指标规范化。
[0088]
进一步地，所述修正公式组还包括如下公式：
[0089][0090]
[0091][0092]
其中：
[0093]ej
为指标ij的熵值；rjδ为相邻指标与的相对重要性之比；为指标的所述专家组的评分值；为指标的所述专家组的熵值。
[0094]
上述公式用于实施熵增修正。
[0095]
上述方案在对所述电网抗灾综合评价通过双重熵值修正指标赋权的方法计算各指标的权重及各维度指标的综合评价结果时，确定评估指标和等级并构造评判矩阵，分析专家评分的合理性并对专家群组的原始评分矩阵进行修正，不同的电网抗灾综合价值评估指标在量纲和类型方面存在差异，需要对指标进行规范化处理，以消除差异，最终做出决策。
[0096]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，其特征在于，包括如下步骤：建立城市抗灾保底电网；根据自然环境条件、电网结构强度及设备抗灾水平3个维度指标，以所述城市抗灾保底电网为基础，得到所述城市抗灾保底电网的指标体系；利用双重熵值修正指标赋权方法修正所述指标体系，分别计算得到3个维度指标的修正指标；根据3个维度的所述修正指标，得到电网抗灾综合指标体系。2.根据权利要求1所述的电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，其特征在于，所述自然环境条件的维度指标满足如下公式：其中：t为电气元件设计标准；p1(λ≥ε)为大于等于给定强度ε的灾害发生概率；p2为区域地理条件指标得分；p
3-p6分别为重要用户、抗灾保障电源、户外站、架空线等分布系数；n为城市区县总数；n
1-n4分别为无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的数量；f
1-f4分别为设置的无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的评分系数；m
p
为重要用户总数；m
p1-m
p4
分别为无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的重要用户数量；m
g
为抗灾保障电源总数；m
g1-m
g4
分别为无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的抗灾保障电源数量；m
s
为户外站总数；m
s1-m
s4
分别为无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的户外站数量；m1为架空线路总数；m
11-m
14
分别为无灾区、轻灾区、中灾区和重灾区的架空线路数量。3.根据权利要求1所述的电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，其特征在于，所述电网结构强度的维度指标满足如下公式：
其中：q
11
为网侧电源配置合格率；q
12
为自备应急电源配置合格率；σ1p为网侧电源配置合格的重要用户数量；σ
2p
为自备应急电源配置合格的重要用户数量；q
21
表示中心城区支撑性电源占负荷比例；q
m
表示支撑性电源装机规模；k
m
表示支撑性电源出力系数；p
m
表示中心城区或中重灾区县级行政中心的保底负荷；q
31
表示500kv供电区可转供能力；l
tr
表示该500kv供电区可转供负荷；l
a
表示该500kv供电区总负荷。4.根据权利要求3所述的电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，其特征在于，σ
2p
的判断依据为自备应急电源容量/保安负荷≥100％。5.根据权利要求1所述的电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，其特征在于，所述设备抗灾水平的维度指标满足如下公式：其中：r
11
为中心城区变电站户内化率；m
gis
为保底网架中户内站数量；m
m
为保底网架中变电站总数；r
13
为中心城区变电站主接线形式；i为主接线类型总类t中的任意一类；δ
i
为第i类型的变电站数量；α
i
为该类型主接线的评分系数；r
15
为中重灾区融灾装置配置指标；
m
rb
为具备融灾装置的保底变电站数量；m
b
为中重灾区保底变电站总量。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，其特征在于，所述利用双重熵值修正指标赋权方法修正所述指标体系，包括如下步骤：成立专家组；通过所述专利评价组确定评判指标和评判等级，而后根据所述评判指标和所述评判等级构造评判矩阵；分析评分的合理性，得到修正公式组，根据所述修正公式组修正所述评判矩阵，得到修正矩阵。7.根据权利要求6所述的电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，其特征在于，所述评判矩阵满足如下公式：8.根据权利要求7所述的电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，其特征在于，所述修正公式组包括如下公式：公式组包括如下公式：其中：
p
g
＝(p
g1
,p
g2
,
…
,p
gm
)为所述专家组的群组偏好效用向量；为单位化后某专家a
i
的偏好效用向量；w
i
为各位专家的初始权重；为单位化各指标重要性的所述专家组评分结果；δdj为指标ij在重要性评分值上的差异；δlj为指标i
j
在重要性排序位次上的差异；e
ij
为专家个体ai和专家组a
g
在指标ij上的评分差异；hij为专家个体ai在指标ij上的熵值；h
i
为专家个体a
i
对所有指标的评分熵；h
g
为所述专家组的评分合理性函数。9.根据权利要求8所述的电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，其特征在于，所述修正公式组还包括如下公式：其中：y
kj
为成本型指标的规范化的结果；y
′
kj
为效益型指标的规范化的结果；x
kj
为第k个评价对象对指标i
j
的初始统计值；x
jmax
为指标统计中的最大值；x
jmin
为指标统计中的最小值。10.根据权利要求9所述的电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，其特征在于，所述修正公式组还包括如下公式：正公式组还包括如下公式：正公式组还包括如下公式：其中：e
j
为指标i
j
的熵值；r
j
δ为相邻指标与的相对重要性之比；
为指标的所述专家组的评分值；为指标的所述专家组的熵值。

技术总结
本发明公开了一种电网抗灾兜底能力评估体系构建方法，包括建立城市抗灾保底电网；根据自然环境条件、电网结构强度及设备抗灾水平3个维度指标，以城市抗灾保底电网为基础，得到城市抗灾保底电网的指标体系；利用双重熵值修正指标赋权方法修正指标体系，分别计算得到3个维度指标的修正指标；根据3个维度的修正指标，得到电网抗灾综合指标体系。其通过在城市抗灾保底电网的基础上以自然环境条件、电网结构强度及设备抗灾水平3个维度指标建立指标体系，使指标体系具备初步的多方面覆盖性及统和性；利用双重熵值修正指标赋权方法修正指标体系，在兼顾指标经验重要性的同时减少主观随意性，从而进一步提升该电网抗灾综合指标体系的直观度和量化精度。直观度和量化精度。直观度和量化精度。


技术研发人员：范佳媛 曾文慧 许潇 明自强 刘阳 张文涛 刘俊勇 谢伟 李果 王红梅
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/10/15