1、电器与能效管理技术(2023No 3)配网自动化朱凯(1989)，男，工程师，主要从事继电保护研究。李雅晴(1998)，女，主要从事继电保护工作。胡振华(1991)，男，工程师，主要从事继电保护研究。*基金项目:国网上海市电力公司科技项目(B30934210006)基于海量运行数据的主动配电网运行健康水平综合评价方法*朱凯1，李雅晴1，胡振华1，刘方蕾1，王振华1，汪航2，邢海军2(1 国网上海市电力公司 青浦供电公司，上海201700;2 上海电力大学 电气工程学院，上海200090)摘要:传统配电网被动应对故障或异常运行状态时，缺少对网架薄弱点等电网风险或隐患的预警、实时监测和滚动排查。为
2、了使主动配电网潜在风险排查业务模式具备即时性和全面性，提出一种基于海量运行数据的主动配电网运行健康水平综合评价方法。既考虑配电网实时运行的风险水平，又考虑由于配电网本身网架结构缺陷所带来的潜在风险，全面反映出配电网的健康运行水平。解决了传统配电网评价体系评价指标设置繁琐、评价特性单一、评价结果可信度不高等问题。关键词:主动配电网;健康水平;评价体系;评价指标中图分类号:TM732文献标志码:A文章编号:2095-8188(2023)03-0046-08DOI:10 16628/j cnki 2095-8188 2023 03 008Comprehensive Evaluation Method
3、 of Active DistributionNetwork Operation Health Level Based on Massive Operation DataZHU Kai1，LI Yaqing1，HU Zhenhua1，LIU Fanglei1，WANG Zhenhua1，WANG Hang2，XING Haijun2(1 Qingpu Power Supply Company，State Grid Shanghai Electric Power Co，Ltd，Shanghai 201700，China;2 College of Electrical Engineering，Sh
4、anghai University of Electric Power，Shanghai 200090，China)Abstract:When the traditional distribution network passively deals with faults or abnormal operatingconditions，it lacks the early warning，real-time monitoring and rolling inspection of the grid risks or the hiddendangers such as the grid stru
5、cture weakness points In order to make the business model of active distributionnetwork potential risk detection real-time and comprehensive，the comprehensive evaluation method of activedistribution network operation health level based on massive operation data is provided Considering the risk level
6、 ofthe real-time operation of the distribution network and the potential risk caused by the structural defects of thedistribution network itself，it comprehensively reflects the healthy operation level of the distribution network Theproblems of the traditional distribution network evaluation system a
7、re sdlved，such as the cumbersome setting ofevaluation indicators，the single evaluation characteristics and the low reliability of evaluation resultsKey words:active distribution network;health level;evaluation system;evaluation indicators0引言主动配电网运行评价主要是对特定运行方式及某一段时间内配电网的运行状态进行评估分析1。配电网运行评价是其运维管理的重要内
8、容，也是对配电网现状进行分析并引导其未来发展的决策工具。主动配电网的评价指标众多，已有的主动配64配网自动化电器与能效管理技术(2023No 3)电网运行评价的文献大多是针对配电网在一个较长时段内的经济性、安全性或可靠性 2。文献 3从经济性方面，提出基于生命周期算法的配电网网架结构评价模型，从在运设备的寿命周期、负载率和负荷密度 3 个层面进行分析。文献 4 提出了含有微电网的配电网接线经济性评价模型，在不同环境下对电缆线和架空线进行了详细研究，并从经济性方面进行了定量评价。文献 5提出一种基于大数据的城市配电网可靠性评价模型，对配电网可靠性的整体情况进行了评价。文献 6 考虑了负荷水平和转
9、供能力，针对不同的配电网自动化模式，搭建了分别适用于传统配电网和智能电网的可靠性评价指标体系。当前较为常用的评价方法众多，有德尔菲法、层次分析法等主观性较强的评价方法，以及有主成分分析法、熵权法等客观性较强评价方法。文献 7 提出一种基于层次分析法的城市配电网综合评价分析方法。运用一种改进的矩阵权重求解算法对各项指标进行赋权，并把提出的评价体系用于城市规划的实际案例进行分析，解决了决策模糊的问题。文献 8 采取主成分分析法进行微观分析，针对多元指标进行降维，并通过指标数据间的联系求取各指标的客观权重，构造了包含可靠性、安全性、经济性、舒适性和优质性 5 个方面的配电网综合评价体系。文献 9 采
10、取灰色关联分析方法求取指标的权重，使用客观的方法消除了主观赋权法存在的误差，充分利用了指标间的关联性。文献 10为了消除主观赋权法带来的误差，提出一种结合属性偏好学习的评价方法。首先依照属性测度理论构造配电网综合评价体系，接着采用数值绝对偏移率对指标进行处理，最后采取随机权神经学习方法，完成指标赋权，实现科学合理地对配电网进行综合评价分析。文献 11 基于优劣解距离法对 3 个建设水平较高的配电网典型区域进行评估。通过求取评价指标跟最差解和最优解的距离进行排序，获取灰色关联度及正负理想的欧氏距离，从而求取 3 个样本数据的最终邻近度，即在配电网管理有效性评价时 3 个区域的有关排名。文献 12
11、结合层次分析法与德尔菲法，提出一套针对高、中压配电系统现状的评价分析体系，所用方法能有效对高、中压配电系统进行评价分析。文献 13针对低压台区的电压特性进行了分析，采取功效系数法对过电压等有关指标进行评价分析，运用主客观相结合的综合赋权方法求取各项指标对应的权值因子，并在综合电压评价分析时把专家的主观意愿考虑在内。当下对配电网的评价分析大多是从规划角度来设计的，而且所采取的评价方法都还有待完善。因此，构建一套科学全面的指标体系，对各单项指标进行合理评分，并运用科学的方法进行综合全面的评价分析，将有助于精准全面地掌握配电网的整体运行情况，对其发展具有重要意义。为此，本文提出一种新的主动配电网运行
12、健康水平的综合评价方法。运用层次分析法和熵权法确定各个指标权重，既考虑主观情况又结合客观赋权;采用不同的梯形分布线性隶属度函数确定各个指标的模糊隶属度;采用普通乘与加算子得到综合评价的结果。最后，通过算例验证了本文所提指标和评估方法的有效性和可行性。1评价指标体系的构建构建评价指标体系就是根据评价目的和评价对象，构建分层次的指标架构，同一层指标要保证相互独立性。步骤如下:(1)从评价对象和评价的需求出发确定评价的一级指标;(2)从选定的一级指标出发选取次一级指标，自上而下地逐层构建合理、客观且层次分明的评价指标体系。指标综合就是从最底层指标开始，采用系统化规范的方法综合计算得到上一级指标的数值
13、，自下而上逐层综合得到最终的评价结果。在上述原则的指导下，以主动配电网安全性、可靠性、经济性、灵活性、协调性及环境影响性作为 6 个一级指标，构建以主动配电网运行健康水平评价指标体系。主动配电网运行健康水平综合评价指标体系如表 1 所示。2综合评价方法2 1不良数据处理基于海量运行数据进行主动配电网健康水平综合评价，需要对海量数据进行预处理。其中不良数据有空记录、异常记录与重复记录 3 种，针对各个种类的不良数据采取对应的处理方法。74电器与能效管理技术(2023No 3)配网自动化表 1主动配电网运行健康水平综合评价指标体系一级指标二级指标三级指标安全性电压质量频率质量网架风险运行风险物理元
14、器件风险新能源接入风险电压合格率频率偏移N 1 通过率变压器正常状态比例重载、过载设备数目重载变压器比例110 kV 输电线路正常状态比例继电保护正确动作率元器件故障率元器件检修率新能源渗透率可靠性结构指标设备水平可靠性指标平均供电半径中压配电线路互联率平均单条公用线路挂接配变台数平均单条公用线路挂接配变容量电缆化率用户平均停电时间供电可靠率经济性投资指标效益指标综合线损率电网投资售电量售电量增速单位投资增售电量灵活性供电能力利用效率容载比居民户均容量线路最大负载率主变平均负载率协调性电网与负荷发展的协调性电网各电压等级发展协调性单位增供负荷新建线路长度110 kV 变电站容量110 kV 变
15、电站数量环境影响性节能减排线损变化减少 CO2排放量新能源发电量2 1 1空记录空记录通常为由于感应装置工作异常造成数据没有被成功记录等情况。缺失数据相关处理方法可分为去空与补全两类。(1)去空:通过对空记录进行相关搜索，然后将其从数据集中去掉。(2)补全:如果空记录对应的相关数据比较重要，就不可将其去掉，需要采取其他相关技术对其进行补全，防止其对分析结果造成不良影响。这里采用 Lagrange 插值法对重要程度较高的空记录进行插补处理。依照数据集中空记录 xi前两个记录与后一个记录，建立二阶等距 Lagrange插值方程P2(xi)，对空记录进行插补处理。P2(xi)=2k=0f(xk)2x
16、 xixk xi(1)式中:f(xk)差值节点 xk对应的函数值。2 1 2异常记录通常采用莱特检验法对异常记录进行相关处理。其处理步骤大体如下:第一步是把记录值导出，求取记录值(X1，X2，X3，Xn)的均值 X与残差 Vi，并依照贝塞尔公式求取标准差。X=ni=1Xin(2)Vi=Xi X(3)=1nni=1(Xi X)(4)然后对记录值进行判断，如果满足|Vi|3，则该误差为粗差，认为该数据存在异常，应删除不用。2 1 3重复记录重复记录大部分因为存储中的备份或某些数据重复采集而造成。虽然重复记录对分析结果的准确性不会造成相应的影响，但是如果其比较多，就占用较多的内存空间，会使计算性能大大降低，需要对重复数据进行检查合并。2 2指标约简采用相关系数法进行指标约简。相关系数法将指标之间的相关程度作为指标约简的依据，确保指标之间的相关程度尽可能低。将二级指标分为 k 类，并假设第 i 类的各三级指标为 Di1，Di2，Di3，Dij，故所有指标可表示为D11，D12，D1jD21，D22，D2hDk1，Dk2，Dkt(5)相关系数法可对同类中各指标两两之间求相关系数，以确定同类型指标
