一種基于主成分分析法及熵權法的中壓配電網運行狀態模糊綜合評價方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及IOkV中壓配電網運行評價領域，具體設及IOkV中壓配電網運行狀態評 價指標、權重及綜合體系的確定。
【背景技術】
[0002] 在IOkV中壓配電網的運行過程中，為了比較實際情況下配電網運行方式的優劣 性、得出最優運行方式，往往會對不同配電網的運行方式進行評估。通過對比評估結果，可 W遽選出最優運行方案，從而確定配電網的最佳運行方式。然而，一般的配電網評估只針對 若干評價指標得出相對結果，不能反映網絡的整體性，所得結果相對狹隘。因此，為全面考 察IOkV中壓配電網運行方式的合理性，需要建立一個能夠綜合反映網絡性態、協調各個評 價指標的配電網運行綜合評價體系。就目前而言，常見的配電網運行方式主要有W下兩類：
[0003] 1.賦權法
[0004] 1)主觀賦權法。主觀賦權法主要采用決策者的主觀思維進行指標賦權，該方式的 特點在于計算步驟相對簡單，具有一定的定性分析和理論基礎，但是無法體現指標間的相 對重要程度，并容易造成隨大流的情況，缺乏一定客觀性和合理性。主要方法包括二項系數 法、層次分析法、專家打分法、德爾菲法等。
[0005] 2)客觀賦權法。客觀賦權法主要依據原始數據之間的相關關系通過一定的數學方 法來確定權重，其判斷結果不依賴于人的主觀判斷，有較強的數學理論依據。但是由于其對 已有數據的依賴性強，因此可能導致產生的隨機誤差較大的情況，且通用性和參與性較差， 不能體現主體對于不同屬性指標的重視程度。主要方法包括賭權法、標準離差法、CRITIC法 (Criteri曰 Importence Though Intercrieri曰 Correl曰tion)等。
[0006] 2.綜合評價法
[0007] 1)模糊綜合評價法。模糊綜合評價法主要依據模糊數學的理念，根據隸屬度原則 將定性評價轉化為定量評價，即用模糊數學對受到多種因素制約的事物或對象做出總體評 價。具有結果清晰、系統性強等優點，對于關系模糊、難W量化的問題W及非確定性情況具 有較好的效果。但其同時有計算較為復雜，確定指標權重時主觀性較強等劣勢。
[000引2)層次分析法。層次分析法把研究對象視為一個系統，將與決策相關的全部因素 逐步分解為目標、準則、方案等層次，從而在此基礎之上進行定性和定量分析和決策。該方 法量化了每個因素對結果的影響程度，計算過程簡單、明確，但是其定性成分較高，分析結 果的科學性較差。在指標數目較多時，數據的統計量大，難W確定權重，求解精確特征值等 過程較為復雜。
[0009] 3)人工神經網絡評價法。人工神經網絡評價法主要通過神經網絡的自學習、自適 應能力和強容錯性建立更加接近人類思維模式的定性和定量相結合的綜合評價模型。訓練 好的神經網絡將專家的評價思想W連接權的形式賦予于網絡中，其不僅可W模擬專家進行 定量評價，并相應避免了主觀影響和不確定性。但由于其具有高度的非線性及復雜性，因此 難W分析神經網絡的各項指標，且構建體系的通用性較差。
[0010] 4)灰色綜合評估法。灰色綜合評估法主要W灰色關聯度理論為依據，基于專家評 判進行綜合評估，對于少數據、貧信息W及不確定性問題具有較好的評價效果，且其計算量 很小。但是，該方法中的指標權重和分辨系數等需要人為制定，具備一定主觀影響。

【發明內容】

[0011] 針對目前中壓配電網運行狀態綜合評價中各類評估方式所存在的缺點，本發明提 出了一種基于主成分分析并融合客觀權重的中壓配電網運行模糊綜合評價體系，全面考慮 了配電網運行指標間的關聯性和模糊性。利用主成分分析法確定描述IOkV配電網運行情況 的主成分，并利用賭權法對新的評價指標進行客觀賦權，最終形成中壓配電網運行方式的 模糊綜合評價體系，使得評價結果辨識度更高，兼具一定的科學性和理論性。
[0012] 本發明所采用的技術方案包括如下步驟：
[0013] 1)根據構建的IOkV中壓配電網運行狀態綜合評價指標體系，針對每一個子體系下 的各個指標，從當前運行的配電網中采集數據計算得到各個指標的值，數據采集分為多次 進行，次數至少為2且不宜過多，每次采集數據后均需要記錄各個指標的值；
[0014] 2)根據所構建的IOkV中壓配電網運行狀態模糊綜合評價體系，利用主成分分析法 對原有指標體系進行降維，生成一組包含絕大部分信息量的新的主成分；
[0015] 3)根據步驟2)所得到的各個主成分表達式計算得到不同方案對應主成分的取值， 利用賭權法計算得到各個主成分的客觀權重；
[0016] 4)根據步驟2)和步驟3)所得到的主成分表達式及相應客觀權重，W及步驟2)中計 算得到的不同方案對應各個主成分指標的取值，利用模糊綜合評價法計算得到各個方案的 模糊綜合評價向量；
[0017] 5)對于步驟4)所得的各個方案的模糊綜合評價向量，利用最大隸屬度原則對比分 析，最終計算得出IOkV中壓配電網運行狀態綜合評價結果，
[0018] 上述步驟1)所述IOkV中壓配電網運行狀態綜合評價指標體系，具體包括=個子體 系:供電能力體系、供電質量體系W及經濟性評估體系。其中，隸屬不同子體系的各個指標 的計算公式具體如下：
[0019] A.供電質量體系：
[0020] a)饋線供電半徑合格率:該指標統計對象為全網或220kV片網當中的IOkV饋線，統 計其供電半徑的合格比例。
[0021]
(1)
[0022] B.供電質量評估
[0023] a)配變平均最高負載率:該指標統計對象為全網或220kV片網當中的IOkV配變，統 計其平均最高負載率水平，即取全年負荷最高的25天的日最高負荷平均值。
[0024]
(別
[0025] b)母線電壓合格率:該指標統計對象為各變電站的IOkV中壓側母線，統計其電壓 合格情況。 su_i=每條母線電壓合格的累計時間Xioo .
[0026] 旨 C 3) /；^統計期間內每條母線的運巧時間
[0027] C)配變功率因數合格率:該指標統計對象為全網或220kV片網當中的配變，統計其 低壓側功率因數的合格情況。 %__，= E每合主變功率因數合格妨累計時間X100 、
[0028] 晴' /；￡統計期間內每臺主變的運巧時間
[0029] C.經濟性評估體系：
[0030] a)理論線損率:該指標統計對象為全網或220kV片網的配變和線路，統計其總計的 理論線損率水平。
[0031] SIII-I = 100-理論線損率 （5)
[0032] 上述步驟2)所述利用主成分分析法對原有評價指標進行降維生成新的主成分，具 體過程如下：
[003引A.設定一個P維評價指標列向量:X =化，X2，X3，? ? ?，Xp)及n個相關樣本。每個樣 本數據包含一組具體評價指標，即為：Xi = (Xii，Xi2，Xi3，? ? ?，Xip)T，其中i = 1,2，…，n，j = 1， 2,…，9，且11>口。
[0034] B.標準化處理矩陣元素。構造樣本陣，利用式(6)對樣本陣元進行標準化變換：
[003引 巧）
[0036] 火而得到標準化矩陣Znxp
[0037] C.利用式(7)構建相關系數矩陣Rpxp:
[00測 巧
[0039] 扭
[0040] D.求解相關系數矩陣R的特征根。得到入1，入2,…，入P，且其中存在入l>入2>…>入p> 0。特征值的大小反映與之相關的主成分包含的新信息所占比重。
[0041] E.利用式(8)得到前i個主成分的特征值與全體主成分之和的比重，從而表征主成 分的累巧靑獻莖。疏巧倍息量闊值為0.85，即選取累積貢獻率大于0.85的主成分個數。
[0042]
貨）
[00創 F.求解方程組Rbi = Aibi依次得到Ai對應的特征向量bi, i = 1,2,…,m。在將標準化 后的指標變量轉化為主成分時，利用式(9)組合特征向量最終得到主成分。
[0044] Wii 二卻i (9)
[0045] 其中，1 = 1,2, 即共有m個主成分。
[0046] 上述步驟3)所述利用賭權法求取各個主成分的客觀權重，具體過程如下：
[0047] A.利用式(10)計算指標j對于評價方案的相對重要程度的不確定性。
[004引 化0)
[0049]
[0050] B.利用式(11)對式(10)進行標準化，得到表征每個評價指標重要程度的賭值。
[0051 ]
(11)
[0052]其中，各評價指標的賭值取值范圍是:0 < e(yj) < 1。
[0化3] C.利用式（12)構建由指標賭值e(yi)組合而成的權重表達式為評價指標j的相 應權值，即最優權重向量A = ?{約，錢，…，。
(12)
[0054]
[005引其中，0《巧《1，i>, =1。護,越大則表明指標j的重要程度越高。 i=l
[0056] 上述步驟4)所述利用模糊綜合評價法得到各個方案的模糊綜合評價向量，具體過 程如下：
[0057] A.確定指標集
[005引采用步驟1)中所得的主成分指標集M=Imi,m2,…，mm}用于下一步的計算。
[0059] B.確定評價集
[0060] 根據問題的實際情況建立評價集V=Wl，V2,…，VnK相應選取合適的集合W及細 化程度。
[0061] C.構建模糊評價集
[0062] 對于某一模糊綜合評價問題，選取t位決策者根據評價集針對指標集中的各個指 標進行評價。首先建立關于各個指標不同評價程度的專家評價示意