一种低压配电网电能质量综合评估的BW方法与流程

一种低压配电网电能质量综合评估的bw方法
技术领域
1.本发明属于配电网电能质量评估技术领域，尤其是一种低压配电网电能 质量综合评估的bw方法。


背景技术：

2.目前，中国的国家标准都仅对电能质量的单项指标做出了限制，并仅对 单项电能质量指标做出评价。因此，需要建立一种电能质量的综合评估方法， 来综合评价电能质量的好坏，确定电能的可靠性和有效性。这对于电力市场 中电价的合理制定也有重要意义。
3.对于评估指标的权重赋值方法，国际国内学者在层次分析法、平衡计分 卡法、熵权法等确定性方法，以及区间、模糊等不确定性方法方面均进行了 一些的研究。使用精确的数字来确定各种指标的权重可能无法反映决策者的 真实观点和偏好，于是针对层次分析方法无法考虑专家打分的模糊性，对指 标两两比较的打分模糊性的需求更加明显，因此，如何反映决策者的真实观 点和偏好是本领域技术人员亟待解决的技术难题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种低压配电网电能质量 综合评估的bw方法，应用模糊分析法采用区间权重对配电网评估指标进行 权重求取，进而能够反映决策者的真实观点和偏好。
5.直观地获得监测点的电能质量水平。
6.本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
7.一种低压配电网电能质量综合评估的bw方法，包括以下步骤：
8.步骤1、建立稳态电能质量综合评估体系；
9.步骤2、基于步骤1所建立的稳态电能质量综合评估体系，通过三角模 糊bw方法确定稳态电能质量指标的区间权重；
10.步骤3、通过区间vikor方法全面评估稳态电能质量；
11.而且，所述步骤1具体步骤包括：
12.步骤1.1：根据中国电能质量国家标准，选择六个指标作为稳态电能质量 指标，包括频率偏差，电压偏差，三相电压不平衡度，电压波动，电压总谐 波畸变率和电压闪变；
13.步骤1.2：按照中国国家标准将指标分级。
14.而且，所述步骤2的具体步骤包括：
15.步骤2.1：确定最重要的指标和最不重要的指标；
16.步骤2.2：确定最佳-其他向量bo和其他-最差向量ow；
17.假设有n个待评估的指标，将ib与所有指标进行比较，并将所有指标与 iw进行比较：
18.bo＝[[l
b1 m
b1 u
b1
]
…
[l
bn m
bn u
bn
]]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0019]
ow＝[[l
1w m
1w u
1w
]
…
[l
nw m
nw u
nw
]]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0020]
其中[l
bn m
bn u
bn
]代表ib相对于in的重要性，[l
nw m
nw u
nw
]代表 in相对于iw的重要性，均为三角模糊数，l表示下限，m表示中值，u表示上 限。
[0021]
bo和ow向量的获取咨询多个专家的意见并根据三角模糊数的运算规则 取平均值；
[0022]
步骤2.3：确定bom向量和owm向量；
[0023]
bom和owm分别代表bo和ow向量的中值，如下所示：
[0024]
bom＝[m
b1 m
b2
ꢀ…ꢀmbn
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0025]
owm＝[m
1w m
2w
ꢀ…ꢀmnw
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0026]
步骤2.4：确定指标的中心权重；
[0027]
根据bom和owm，指标的中心权重如下所示：
[0028][0029][0030]
其中，代表第n项指标的中心权重，和分别代表ib和iw的中心 权重；通常情况下，由bo和ow确定的中心权重不能同时满足上面两式， 因此根据下式来取和离差最大化的最小值，即计算满足 约束条件的最小ξ，以此确定每项指标的中心权重：
[0031][0032]
步骤2.5：一致性检验；
[0033]
需要通过下式计算一致性比率来检验一致性：
[0034][0035]
其中ci代表一致性指标，ξ的值由式(7)确定，cr表示一致性比率。ci的 值可以通过式(9)来确定：
[0036][0037]
步骤2.6：确定指标的区间权重；
[0038]
三角模糊数中可能性最大的值是上限和下限的中点，通过下式来表示第 n项指标的区间权重：
[0039]
[0040]
其中表示第n项指标区间权重的下限，表示第n项指标区间权重的 上限，ωn是第n项指标的中心权重，dn是第n项指标区间权重的半径；半径 是根据区间回归分析获得的；指标的区间权重应满足下式：
[0041][0042][0043]
其中db代表ib区间权重的半径，dw代表iw区间权重的半径；在式(11) (12)的约束下，每个指标的区间权重的半径应最小化；为找到最小值，使 用优化约束来解决问题，即计算约束条件的最小λ，如下所示：
[0044][0045]
每个电能质量指标的区间权重表示可接受的范围。
[0046]
而且，所述步骤3的具体步骤包括：
[0047]
步骤3.1：建立原始矩阵；
[0048]
假设总共有m组数据，每组包含n个指标，通过下式来表示原始矩阵：
[0049][0050]
其中，x
ij
代表第i组数据中第j项指标的监测值；
[0051]
步骤3.2：标准化原始矩阵；
[0052]
选择极值法对原始矩阵进行标准化，如下所示：
[0053][0054]
其中x
jmax
表示第j项指标的最大值。得到标准化后的数据矩阵，如下式：
[0055][0056]
步骤3.3：确定正理想解pis和负理想解nis；
[0057]
通过下式确定正理想解和负理想解：
[0058]
[0059][0060]
其中，p

和p-分别代表pis和nis，和分别为矩阵y的第n列的最 大值和最小值。电能质量指标是逆向指标，pis和nis在这里表示的与实际意 义相反；
[0061]
步骤3.4：确定和的值；
[0062]
和可以通过下式确定：
[0063][0064][0065][0066][0067]
其中，代表第i天电能质量的群体效应值，代表第i天电能质量的 个体遗憾值，为第j项指标的区间权重下界，为第j项指标的区间权重 上界；
[0068]
步骤3.5：确定每天电能质量的综合评价值；
[0069]
根据下式来确定出每天电能质量的综合评价值：
[0070][0071][0072]
其中代表每天电能质量的综合评价值，υ的取值范围是[01]；
[0073]
步骤3.6：确定电能质量的优先性能指标值ppi；
[0074]
计算第i天的电能质量优于第j天的电能质量的概率p
ij
：
[0075][0076]
意味着将每天的电能质量优 先性能指标值进行两两比较，得到概率矩阵：
[0077][0078]
其中，p
11
＝p
22
＝
…
＝p
mm
＝0.5；
[0079]
计算每天电能质量的ppi值；
[0080][0081]
通过对ppi值进行排名来获得每日电能质量排名；电能质量指标是逆向 指标，ppi值越小说明电能质量越好；在对电能质量进行全面评估时，将已经 给出的每个电能质量等级的上限值与每日监测值进行比较，获得每天的电能 质量等级。
[0082]
本发明的优点和有益效果：
[0083]
本发明通过三角模糊数改进bw方法确定稳态电能质量指标区间权重。 鉴于层次分析法、专家打分法等主观赋权方法，包含过多的专家主观意见， 且配电网不同领域专家的角度和视角较难统一，可能会出现赋权值差异比较 大的情况，本发明充分考虑专家打分的模糊性，将三角模糊数和bw法进行 结合，每个电能质量指标值的区间权重不仅考虑了打分时的模糊性，而且反 映了每个评估指标的不同重要性，进而能够反映决策者的真实观点和偏好。 当评估指标增加时，三角模糊bw方法只需较少的比较，并且容易在所有比 较中实现良好的一致性。对于区间权重，区间vikor方法可以有效地解决数 据不确定性问题。根据每日ppi值与电能质量水平上限值的直接比较，可以 直观地获得监测点的电能质量水平，此外，对数据的预处理还能够比较不同 点的电能质量情况。
具体实施方式
[0084]
以下对本发明实施例作进一步详述：
[0085]
一种低压配电网电能质量综合评估的bw方法，包括以下步骤：
[0086]
步骤1、建立稳态电能质量综合评估体系；
[0087]
所述步骤1具体步骤包括：
[0088]
步骤1.1：根据中国电能质量国家标准，选择六个指标作为稳态电能质量 指标，包括频率偏差，电压偏差，三相电压不平衡度，电压波动，电压总谐 波畸变率和电压闪变；
[0089]
步骤1.2：按照中国国家标准将指标分为几个级别，见表1。
[0090]
对部分指标(如电压偏差)进行等级划分的时候，选择低压标准。如果 实际电压是中压或高压，则可以相应改变每个级别的边界值；
[0091]
表1电能质量等级
[0092][0093]
其中，x1是频率偏差，x2是电压总谐波畸变率，x3是电压波动，x4是电 压闪变，x5是电压偏差，x6是三相电压不平衡度；等级6表示不合格等级， 其他等级表示合格等级。
[0094]
步骤2、基于步骤1所建立的稳态电能质量综合评估体系，通过三角模 糊bw方法确定稳态电能质量指标的区间权重；
[0095]
所述步骤2的具体步骤包括：
[0096]
步骤2.1：确定最重要的指标和最不重要的指标；
[0097]
最重要的指标和最不重要的指标用作参考指标，确定这两个指标后，将 它们与其余指标进行比较。在这六个电能质量指标中，最重要的指标是频率 偏差，用ib表示；最不重要的指标是三相电压不平衡度，用iw表示。
[0098]
步骤2.2：确定最佳-其他向量(bo)和其他-最差向量(ow)；
[0099]
假设有n个待评估的指标，将ib与所有指标进行比较，并将所有指标与 iw进行比较。
[0100]
bo＝[[l
b1 m
b1 u
b1
]
…
[l
bn m
bn u
bn
]]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0101]
ow＝[[l
1w m
1w u
1w
]
…
[l
nw m
nw u
nw
]]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0102]
其中[l
bn m
bn u
bn
]代表ib相对于in的重要性，[l
nw m
nw u
nw
]代表 in相对于iw的重要性，均为三角模糊数，l表示下限，m表示中值，u表示上 限。
[0103]
bo和ow向量的获取咨询多个专家的意见并根据三角模糊数的运算规则 取平均值，本发明所选指标的bo和ow向量如表2所示。可以通过具有其 隶属函数的三角模糊数来判断指标i和指标j之间的重要性。
[0104]
表2电能质量指标的三角模糊矩阵
[0105][0106]
步骤2.3：确定bom向量和owm向量；
[0107]
bom和owm分别代表bo和ow向量的中值，如下所示：
[0108]
bom＝[m
b1 m
b2
ꢀ…ꢀmbn
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0109]
owm＝[m
1w m
2w
ꢀ…ꢀmnw
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0110]
步骤2.4：确定指标的中心权重；
[0111]
根据bom和owm，指标的中心权重如下所示：
[0112][0113][0114]
其中，代表第n项指标的中心权重，和分别代表ib和iw的中心 权重。通常情况下，由bo和ow确定的中心权重不能同时满足上面两式， 因此根据下式来取和离差最大化的最小值，即计算满足 约束条件的最小ξ，以此确定每项指标的中心权重：
[0115][0116]
步骤2.5：一致性检验；
[0117]
需要通过下式计算一致性比率来检验一致性：
[0118][0119]
其中ci代表一致性指标，ξ的值由式(7)确定，cr表示一致性比率。ci的 值可以通过式(9)来确定。如果m
bw
是一个整数，ci的结果可以通过表2直接 得到。
[0120][0121]
表3 ci的取值
[0122][0123]
cr分布在[0 1]之间。cr越接近于0，表示一致性越好；相反，cr越接近 于1，一致性越差。
[0124]
也可以直接进行一致性检验，如表3所示。
[0125]
表4一致性检查表
[0126][0127]
如果m
bn
×mnw
与m
bw
相差太大，可以确定是第n个指标导致的一致性太 差，然后通过修改m
bn
和m
nw
提高一致性。
[0128]
步骤2.6：确定指标的区间权重；
[0129]
三角模糊数中可能性最大的值是上限和下限的中点。通过下式来表示第 n项指标的区间权重：
[0130][0131]
其中表示第n项指标区间权重的下限，表示第n项指标区间权重的 上限，ωn是第n项指标的中心权重，dn是第n项指标区间权重的半径。半径 是根据区间回归分析获得的。指标的区间权重应满足下式：
[0132][0133][0134]
其中db代表ib区间权重的半径，dw代表iw区间权重的半径。在式(11) (12)的约束下，每个指标的区间权重的半径应最小化。为找到最小值，使 用优化约束来解决问题，即计算约束条件的最小λ，如下所示。
[0135][0136]
每个电能质量指标的区间权重表示可接受的范围。
[0137]
步骤3、通过区间vikor方法全面评估稳态电能质量；
[0138]
由于获得的权重是一个区间数，因此使用区间vikor方法进行综合电能 质量评估；
[0139]
步骤3的具体步骤包括：
[0140]
步骤3.1：建立原始矩阵；
[0141]
原始矩阵是每个电能质量指标的监测值(与标准值的偏差)。假设总共有 m组数据，每组包含n个指标，通过下式来表示原始矩阵。
[0142][0143]
其中，x
ij
代表第i组数据中第j项指标的监测值，为评估方便，将电能质 量每个等级的上边界值作为原始数据一起处理。
[0144]
步骤3.2：标准化原始矩阵；
[0145]
在评估之前对数据进行标准化，以消除不同指标之间的影响；选择极值 法对原始矩阵进行标准化，如下所示。
[0146][0147]
其中x
jmax
表示第j项指标的最大值。得到标准化后的数据矩阵，如下式：
[0148][0149]
步骤3.3：确定正理想解(pis)和负理想解(nis)；
[0150]
通过下式确定正理想解和负理想解：
[0151][0152][0153]
其中，p

和p-分别代表pis和nis，和分别为矩阵y的第n列的最 大值和最小值。电能质量指标是逆向指标，pis和nis在这里表示的与实际意 义相反。
[0154]
步骤3.4：确定和的值；
[0155]
和可以通过下式确定：
[0156][0157][0158][0159]
[0160]
其中，代表第i天电能质量的群体效应值，代表第i天电能质量的 个体遗憾值，为第j项指标的区间权重下界，为第j项指标的区间权重 上界。
[0161]
步骤3.5：确定每天电能质量的综合评价值；
[0162]
根据下式来确定出每天电能质量的综合评价值：
[0163][0164][0165]
其中代表每天电能质量的综合评价值，υ的取值范围是[01]，本 发明中认为υ＝0.5.。
[0166]
步骤3.6：确定电能质量的优先性能指标值(ppi)；
[0167]
计算第i天的电能质量优于第j天的电能质量的概率p
ij
：
[0168][0169]
意味着将每天的电能质量优 先性能指标值进行两两比较，得到概率矩阵。
[0170][0171]
其中，p
11
＝p
22
＝
…
＝p
mm
＝0.5。
[0172]
计算每天电能质量的ppi值。
[0173][0174]
通过对ppi值进行排名来获得每日电能质量排名；电能质量指标是逆向 指标，ppi值越小说明电能质量越好；在对电能质量进行全面评估时，将已经 给出的每个电能质量等级的上限值与每日监测值进行比较，获得每天的电能 质量等级。
[0175]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或 计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、 或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个 其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘 存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0176]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产 品的流程来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程中的每一流程。可 提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他 可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编 程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实
现一个流程或多个流程中指 定的功能的装置。
[0177]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设 备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器 中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在整个流程的一个流 程或多个流程中指定的功能。
[0178]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上， 使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的 处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在一个流 程或多个流程中指定的功能的步骤。