賀　軍，李　明，劉　瑩，王壯壯

（1.國網(wǎng)四川省電力公司成都供電公司，四川 成都610000；2.山東國研電力技術(shù)有限公司，山東 濟南250101）

基于結(jié)構(gòu)熵權(quán)-多層次灰色關(guān)聯(lián)的配電網(wǎng)規(guī)劃方案綜合決策

賀軍1，李明2，劉瑩2，王壯壯2

（1.國網(wǎng)四川省電力公司成都供電公司，四川 成都610000；2.山東國研電力技術(shù)有限公司，山東 濟南250101）

電網(wǎng)的復(fù)雜性和多目標(biāo)性給配電網(wǎng)規(guī)劃綜合決策帶來巨大困難，建立既能滿足系統(tǒng)運行要求又能滿足經(jīng)濟性要求的規(guī)劃方案具有重大意義。從經(jīng)濟性、可靠性、適應(yīng)性和社會影響性四個方面對配電網(wǎng)規(guī)劃進行研究，并構(gòu)建綜合評價指標(biāo)體系。利用結(jié)構(gòu)熵權(quán)法確定權(quán)重，采用多層次灰色關(guān)聯(lián)法對配電網(wǎng)規(guī)劃方案進行綜合評價。最后，通過分析某地區(qū)3種電網(wǎng)規(guī)劃方案的評價結(jié)果，證明本文所建立的綜合評價指標(biāo)體系和方法在配電網(wǎng)規(guī)劃方案優(yōu)選中應(yīng)用的有效性。

配電網(wǎng)規(guī)劃；結(jié)構(gòu)熵權(quán)；多層次灰色關(guān)聯(lián)；綜合決策

0　引言

配電網(wǎng)規(guī)劃是在電網(wǎng)現(xiàn)狀分析及負荷預(yù)測的基礎(chǔ)上進行的，不僅要滿足供電安全可靠性，而且要滿足經(jīng)濟性的要求，即在規(guī)劃方案中尋求一個較優(yōu)的方案滿足各個決策屬性的要求[1]。目前，我國電網(wǎng)建設(shè)項目通常依靠決策者的經(jīng)驗，項目決策水平較低，在一定程度上造成了資金的巨大浪費[2]。年年投資年年建設(shè)，問題仍然很多，形成這種局面的一個主要原因是缺乏系統(tǒng)、科學(xué)的電網(wǎng)分析評估方法和決策工具，因此，配電網(wǎng)評估具有重要的現(xiàn)實意義。

目前，在電網(wǎng)評估方面的研究取得了一些進展，包括單方面單角度的研究和綜合評價研究。文獻[3]主要從可靠性的角度對電網(wǎng)進行評估；文獻[4-5]從多個角度對電網(wǎng)進行研究，包括風(fēng)險角度、停電損失、影響范圍等等；文獻[6]從電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟性的角度闡述該方面的進展，數(shù)學(xué)模型可分為確定性模型和可靠性模型，規(guī)劃的求解主要集中在啟發(fā)式優(yōu)化方法和數(shù)學(xué)優(yōu)化方法。

1　構(gòu)建綜合評價指標(biāo)體系

在配電網(wǎng)規(guī)劃過程中，面臨許多綜合性的決策問題，如配電網(wǎng)安全性與經(jīng)濟性間的平衡問題，即一方面電網(wǎng)作為社會的供電主體，必須保證供電和用電的安全性；另一方面作為企業(yè)，盈利是其主要目的，增加電網(wǎng)安全性勢必增加成本費用。安全性與經(jīng)濟性間應(yīng)該尋求平衡，諸如此類。

本文在考慮電網(wǎng)規(guī)劃評價工作的多目標(biāo)性、復(fù)雜性以及各目標(biāo)間的矛盾關(guān)系后，根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展的根本目標(biāo)，利用因果分析法繪制因果圖，對各基準(zhǔn)層指標(biāo)進行分解，得到指標(biāo)層的各項指標(biāo)。為了避免各指標(biāo)間信息重疊，本文采用多元統(tǒng)計方法進行相應(yīng)的處理。

2　結(jié)構(gòu)熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重

結(jié)構(gòu)熵權(quán)法是一種主觀與客觀賦值相結(jié)合、定性與定量分析相結(jié)合的權(quán)重系數(shù)結(jié)構(gòu)分析方法，其基本思想是，將 Delphi法與模糊分析法相結(jié)合，利用專家意見形成“典型排序”并計算“典型排序”的熵值，最后通過“盲度”分析來對可能產(chǎn)生潛在偏差的數(shù)據(jù)進行處理，降低數(shù)據(jù)中的“噪聲”，使專家意見具有“一致性”收斂。結(jié)構(gòu)熵權(quán)法的基本步驟如下：

(1)利用專家意見確定評價指標(biāo)的“典型排序”

通過調(diào)查問卷的形式，按照Delphi的方法和程序?qū)χ笜?biāo)進行“典型排序”，即專家根據(jù)已有的知識經(jīng)驗結(jié)合項目的實際情況，對各個指標(biāo)的重要性程度進行定性的判斷。

(2)對“典型排序”進行“盲度”分析

設(shè)有k個專家參加咨詢調(diào)查，得到k張排序表，每一張表對應(yīng)一個集合，記為 U={u1，u2，…，un}，指標(biāo)集對應(yīng)的“典型排序”數(shù)組記為{ai1,ai2，…，ain}，指標(biāo)集的“典型排序”矩陣記為 A，而 A=(aij)k×n，i=1，2，…，k；j=1，2，…，n；其中 aij表示第i個專家對指標(biāo) uj的評價。ai1,ai2，…，ain取{1,2，…，n}自然數(shù)中的任意一個數(shù)。排序數(shù) aij的隸屬度函數(shù)記為：

其中，m為轉(zhuǎn)化參數(shù)量，m=n+2。通過式（1）可將排序矩陣A定量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的隸屬度矩陣 B，其中 bij=μ(aij)。

平均認識度為k個專家對指標(biāo) uj的 “一致看法”，記為bj，令：

“認識盲度”為專家對因素uj由認知產(chǎn)生的不確定性，記做 Qj，則：

k個專家對指標(biāo) uj的認識度記為 Xj：

所有專家對各個評價指標(biāo)的評價向量記為 X=(x1，x2，…，xn)。

(3)歸一化處理

對 Xj=bj(1-Qj)進行歸一化處理，計算指標(biāo) uj的權(quán)重，令：

W={w1，w2，…，wn}即為因素集 U={u1，u2，…，un}的權(quán)向量。

3　多層次灰色關(guān)聯(lián)綜合評價

電網(wǎng)規(guī)劃涉及因素眾多，是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，各指標(biāo)的實際值存在一定的不明確性，因此，灰色關(guān)聯(lián)分析法適合于規(guī)劃方案的評估，同時對于小樣本指標(biāo)的處理具有較高的準(zhǔn)確性，其基本步驟如下：

(1)確定評價指標(biāo)及最優(yōu)指標(biāo)集

通過建立多屬性多層次的評價指標(biāo)來評價研究對象，其中最優(yōu)指標(biāo)集合就是各個評價對象中最優(yōu)的一個所組成的數(shù)集，記為{X0(k)}，k=1，2，…，n。

(2)數(shù)據(jù)無量綱化處理

常用的處理方法是數(shù)據(jù)均值化，假設(shè)有m個評價方案，有 n個評價指標(biāo)，則：

(3)評價矩陣的確定

將步驟(2)中處理后的數(shù)據(jù)代入式（7）即可得到第i種配電網(wǎng)規(guī)劃方案各指標(biāo)數(shù)值與最優(yōu)指標(biāo)集比較時，第k個指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)，具體如下：

分辨系數(shù)ρ這里取0.4，各關(guān)聯(lián)系數(shù)組成評價矩陣E：

(4)計算權(quán)重、灰色綜合評價

由結(jié)構(gòu)熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重為R，評價矩陣E和權(quán)重系數(shù)向量R，得到灰色綜合評價結(jié)果為：

4　應(yīng)用實例

(1)電網(wǎng)規(guī)劃綜合評價指標(biāo)體系

電網(wǎng)規(guī)劃綜合評價指標(biāo)體系如圖1所示，各方案灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)計算值如表1所示。

圖1　綜合評價指標(biāo)體系

表1　各方案灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)計算值

(2)通過專家打分得到的原始決策矩陣進行歸一化處理得標(biāo)準(zhǔn)矩陣y：

(3)求差序列、最大差和最小差

最優(yōu)樣本為:

根據(jù)公式 △ij=|Xoj-Xij|，i=1，2，…，m；j=1，2，…，n計算絕對差值矩陣：

最大差、最小差分別為：max(△)=0.771 3，min(△)=0。

(4)計算關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣

本文分辨系數(shù)取 0.4，關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣：

(5)計算關(guān)聯(lián)度

根據(jù)結(jié)構(gòu)熵權(quán)法計算所得的權(quán)重系數(shù)可以得到3種方案的灰色關(guān)聯(lián)度：

從上述3種方案的關(guān)聯(lián)度數(shù)來看：3種方案的綜合效益都是比較好的。方案3的關(guān)聯(lián)度最大，說明該方案的綜合效益值最好；次之是方案2的綜合效益；排最后的為方案1的關(guān)聯(lián)度，說明其綜合效益在這3個方案中最小，優(yōu)化空間最大。

5　結(jié)論

本文在考慮電網(wǎng)規(guī)劃評價工作的多目標(biāo)性、復(fù)雜性以及各目標(biāo)間的矛盾關(guān)系后，根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展的根本目標(biāo)，從經(jīng)濟性、可靠性、適應(yīng)性和社會影響性4個方面對配電網(wǎng)規(guī)劃進行研究，并構(gòu)建綜合評價指標(biāo)體系；利用結(jié)構(gòu)熵權(quán)法確定權(quán)重；采用多層次灰色關(guān)聯(lián)法對配電網(wǎng)規(guī)劃方案進行綜合評價。最后，通過對某地區(qū)的3種電網(wǎng)規(guī)劃方案的評價結(jié)果的比較，得出關(guān)聯(lián)度最大的方案綜合效益值最好。

[1]章文俊，程浩忠.配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃研究綜述[J].電力系及其自動化學(xué)報，2008，20(5)：16-23.

[2]肖峻，高海霞，葛少云，等.城市中壓配電網(wǎng)評估方法與實例研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2005，29(20)：81-85.

[3]SANGHVI A P，BALU N J，LAUBY M G．Power system reliability planning practices in North America[J]．IEEE Trans on Power Systems，1991，6(4)：1485-1492．

[4]劉健，司玉芳.考慮負荷變化的配電網(wǎng)架安全評估及其應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動化，2011，35(23)：70-74.

[5]肖峻.配電網(wǎng)最大供電能力與N-1安全校驗的對比驗證[J].電力系統(tǒng)自動化，2012，36(18)：86-91.

[6]牛輝，程浩忠.電網(wǎng)擴展規(guī)劃的可靠性和經(jīng)濟性研究綜述[J].電力系統(tǒng)自動化，2000(1)：51-56.

Distribution network planning integrated decision based on the structure entropy and a multi-level gray relationship

He Jun1，Li Ming2，Liu Ying2，Wang Zhuangzhuang2
（1.State Grid Sichuan Electric Power Company Chengdu Power Company，Chengdu 610000，China；2.Shandong Guoyan Electric Power Technology Co.，LTD，Jinan 250101，China）

The complexity and multi-objective power make enormous difficulties to integrated decision-making of distribution network,to build a system can meet the operational requirements as mell as the economic requirements of the plan is of great significance.From the four aspects of the economy,reliability,adaptability and social impact，the distribution network planning studies are done,and an evaluation system is given.Structural entropy method is used to determine the weights，and multi-level gray correlation method is used for a comprehensive evaluation plan of distribution network.Finally,the analysis of the evaluation results of the three network planning of an area indicate the effectiveness of comprehensive evaluation index system and the method established in distribution network planning scheme optimization applications.

distribution network planning；structural entropy；multi-level gray relationship；integrated decision-making

TM7

A

0258-7998(2015)01-0153-03

10.16157/j.cnki.0258-7998.2014120101206

2014-11-25)

賀軍（1970-），男，碩士，高級工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)分析、規(guī)劃等技術(shù)。

李明（1979-），男，本科，高級工程師，主要研究方向：電力技術(shù)研發(fā)、管理。

劉瑩（1988-），女，本科，工程師，主要研究方向：配電網(wǎng)規(guī)劃。