一種實現(xiàn)多層次指標(biāo)體系的電網(wǎng)運行評估方法
【專利摘要】一種實現(xiàn)多層次指標(biāo)體系的電網(wǎng)運行評估方法，包括以下步驟：步驟一建立多層指標(biāo)層次模型；步驟二逐層構(gòu)建評價判斷矩陣；步驟三采用幾何分析法計算各指標(biāo)的權(quán)重；步驟四評價指標(biāo)判斷矩陣一致性的判定；步驟五集合各個層次的權(quán)重結(jié)果，確定方案層所需定性的指標(biāo)和所需定量的指標(biāo)。通過本發(fā)明的方法對電網(wǎng)運行過程進(jìn)行多層次立體的評估，評估結(jié)果更準(zhǔn)確，該方法采用科學(xué)的分析算法，實現(xiàn)多層指標(biāo)體系全面、客觀分析評估，對電網(wǎng)運行的改造、提高電網(wǎng)運行的高效性和安全性。
【專利說明】
一種實現(xiàn)多層次指標(biāo)體系的電網(wǎng)運行評估方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)調(diào)度自動化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種實現(xiàn)多層次指標(biāo)體系 的電網(wǎng)運行評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、用電量的增加，電網(wǎng)安全運行變得越來越重要。全國性 緊密聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)、效率高的大容量機(jī)組(群）、超高電壓等級的采用，提高了電能的質(zhì)量和效 率。但也給電網(wǎng)安全運行帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在越加龐大的電網(wǎng)組成中，任何一個環(huán)節(jié)都有 可能威脅電網(wǎng)的安全運行，為了保證電網(wǎng)安全運行，各部門及專業(yè)都會制定相關(guān)的運行、管 理和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，來約束電網(wǎng)的合理運行。通過各項指標(biāo)構(gòu)建的多層次指標(biāo)體系是電網(wǎng)綜合 評價分析理想解決方法，那么，全面、客觀、準(zhǔn)確、定量的實現(xiàn)多層指標(biāo)的平臺才能夠更合理 的進(jìn)行電網(wǎng)運行控制和情況說明。
[0003] 因此，目前急需一種電網(wǎng)運行評估方法，實現(xiàn)電量指標(biāo)定性指標(biāo)量化方法，實現(xiàn)整 個指標(biāo)體系的量化評估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)多層次指標(biāo)體系的電網(wǎng)運行評估方 法，針對電網(wǎng)運行指標(biāo)中定性指標(biāo)難以量化無法直接量化評估的特點，結(jié)合模糊分析算法 實現(xiàn)定性指標(biāo)量化，再通過層次分析算法對多層次指標(biāo)進(jìn)行逐層向上計算各項指標(biāo)權(quán)重， 最終實現(xiàn)整個指標(biāo)體系的量化評估。
[0005] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：
[0006] -種實現(xiàn)多層次指標(biāo)體系的電網(wǎng)運行評估方法，所述方法包括以下步驟：
[0007] 步驟一建立多層指標(biāo)層次模型，將各個因素按照不同屬性自上而下地分為目標(biāo) 層、準(zhǔn)則層和方案層；
[0008] 步驟二逐層構(gòu)建評價判斷矩陣，通過判斷矩陣計算同一層的指標(biāo)對上一層指標(biāo)評 價的重要程度；
[0009] 步驟三評價指標(biāo)權(quán)重的計算，采用幾何分析法計算各指標(biāo)的權(quán)重；
[0010] 步驟四評價指標(biāo)判斷矩陣一致性的判定，如果判定結(jié)果為通過，則得到單層次指 標(biāo)的權(quán)重結(jié)果;如果判定結(jié)果為不通過，則返回步驟二重新調(diào)整構(gòu)建的評價判斷矩陣；
[0011] 步驟五集合各個層次的權(quán)重結(jié)果，確定方案層所需定性的指標(biāo)和所需定量的指 標(biāo)。
[0012] 進(jìn)一步地，還包括步驟六采用模糊分析方法，確定評價指標(biāo)的因素論域，得到從因 素論域到因素所處狀態(tài)評價等級的模糊關(guān)系矩陣，計算指標(biāo)評價值。
[0013] 進(jìn)一步地，還包括步驟七將指標(biāo)評價值與該指標(biāo)的權(quán)重的乘積作為實際得分，自 下而上逐層計算，得到指標(biāo)體系的評價結(jié)果。
[0014] 進(jìn)一步地，在步驟一中，當(dāng)所述準(zhǔn)則層因素多時，分解出子準(zhǔn)則層。
[0016]
[0015] 進(jìn)一步地，在步驟二中，所述判斷矩陣使用成對比較法和1-9比較尺度構(gòu)造，公式 為
[0017]其中，A表示指標(biāo)判斷矩陣，a表示指標(biāo)xi和指標(biāo)xj之間相比的重要性標(biāo)度。[0018]進(jìn)一步地，在步驟三中，權(quán)向量的計算公式為
[0019]
[0020] 其中，W表示權(quán)重向量，^/表示判斷矩陣中每行元素乘積的方根組成的η行一列向 量，表示向量中每個元素。
[0021] 進(jìn)一步地，在步驟四中，判定公式為
[0022]
[0023] 其中，CR表示矩陣一致性比率，CI表示一致性指標(biāo)，RI表示平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。
[0024] 進(jìn)一步地，在步驟六中，模糊關(guān)系公式為
[0025]
[0026] 其中，R表示模糊關(guān)系，η表示評價因素的個數(shù)，p表示評價等級的個數(shù)，rij表示因素 Ui對Vj等級模糊子集的隸屬度；
[0027] 對指標(biāo)權(quán)重向量W與單因素模糊評價矩陣R通過模糊矩陣合并運算，得到目標(biāo)的量 化評價，公式為:B=WR。
[0028] 采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0029] 本發(fā)明的方法結(jié)合模糊分析算法實現(xiàn)定性指標(biāo)的量化，再通過層次分析算法對多 層次指標(biāo)進(jìn)行逐層向上計算各項指標(biāo)權(quán)重，最終實現(xiàn)整個指標(biāo)體系的量化評估，滿足實際 電網(wǎng)業(yè)務(wù)中提升電網(wǎng)運行管理水平的需求。
[0030] 本發(fā)明的方法對電網(wǎng)運行過程進(jìn)行多層次立體的評估，評估結(jié)果更準(zhǔn)確，該方法 采用科學(xué)的分析算法，實現(xiàn)多層指標(biāo)體系全面、客觀分析評估，對電網(wǎng)運行的改造、提高電 網(wǎng)運行的高效性和安全性。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為本發(fā)明層次分析法的流程示意圖；
[0032]圖2為一個優(yōu)選實施例中指標(biāo)層次模型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為另一優(yōu)選實施例中電網(wǎng)多層次指標(biāo)體系模型的示意圖。
【具體實施方式】
[0034]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的結(jié)構(gòu)圖及具體實施例僅用以解釋本 發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0035] -種實現(xiàn)多層次指標(biāo)體系的電網(wǎng)運行評估方法，圖1為本發(fā)明層次分析法的流程 示意圖，如圖1所示，包括以下步驟：
[0036] 步驟一建立多層指標(biāo)層次模型，將各個因素按照不同屬性自上而下地分為目標(biāo) 層、準(zhǔn)則層和方案層；
[0037] 步驟二逐層構(gòu)建評價判斷矩陣，通過判斷矩陣計算同一層的指標(biāo)對上一層指標(biāo) 評價的重要程度；
[0038] 步驟三評價指標(biāo)權(quán)重的計算，采用幾何分析法計算各指標(biāo)的權(quán)重；
[0039] 步驟四評價指標(biāo)判斷矩陣一致性的判定，如果判定結(jié)果為通過，則得到單層次指 標(biāo)的權(quán)重結(jié)果;如果判定結(jié)果為不通過，則返回步驟二重新調(diào)整構(gòu)建的評價判斷矩陣；
[0040] 步驟五集合各個層次的權(quán)重結(jié)果，確定方案層所需定性的指標(biāo)和所需定量的指 標(biāo)。
[0041 ] 實施例1
[0042]在步驟一中，圖2為指標(biāo)層次模型的結(jié)構(gòu)示意圖，多層次分析算法評估指標(biāo)體系 時，首先要把問題條理化、層次化、構(gòu)造出一個有層次的結(jié)構(gòu)模型。在深入分析實際問題的 基礎(chǔ)上，將有關(guān)的各個因素按照不同屬性自上而下地分解成若干層次，同一層的諸因素從 屬于上一層的因素或?qū)ι蠈右蛩赜杏绊?，同時又支配下一層的因素或受到下層因素的作 用。最上層為目標(biāo)層，通常只有1個因素，最下層通常為方案或?qū)ο髮?，中間可以有一個或幾 個層次，通常為準(zhǔn)則或指標(biāo)層。當(dāng)準(zhǔn)則過多時應(yīng)進(jìn)一步分解出子準(zhǔn)則層，如圖2所示。
[0043]在步驟二中，評價指標(biāo)判斷矩陣。
[0044] 在層次分析法中需要判斷同一層的各個指標(biāo)對上一層指標(biāo)評價的重要程度。這通 過判斷矩陣來計算。判斷矩陣使用成對比較法和1 一9比較尺度構(gòu)造。其定義如公式1所示：
[0045] ( 1)
[0046] ^八丄，八口川,八rmjxj之間相比的重要性標(biāo)度。當(dāng)i = j時，aij = 1，當(dāng)i辛j時，aij = 1/aji。f (Xi，Xj)的選擇方法根據(jù)指標(biāo)Xi和Xj之間的重要程度由表1所示的 1 一9比較尺度得出。
[0047] 表一標(biāo)度及含義
[0049] 步驟四評價指標(biāo)判斷矩陣的一致性判定
[0050] 如果判斷矩陣A是完全一致的成對比較矩陣，應(yīng)該滿足以下條件：
[0051] aijajk = aik，Ki，j，k<n (2)
[0052] 衡量一個指標(biāo)不一致程度的指標(biāo)稱為一致性指標(biāo)定義，公式(3)
[0053]
(3)
[0054]兵甲AmaxTJ判斷圯陣的最大特征值。
[0055] 一致性指標(biāo)CI和平均隨機(jī)一致性指標(biāo)的RI相比得到判斷矩陣A的一致性比率CR:
[0056]
⑷
[0057] aUKOh IU時，況明權(quán)數(shù)分配合理;否則需要調(diào)整判斷矩陣使其滿足一致性。
[0058] 步驟三評價指標(biāo)權(quán)重計算采用幾何平均法。權(quán)向量的定義為公式(5)
[0059]
(；5)
[0060] 其中G為判斷矩陣每一行元素的乘積的η次方根組成的η行1列矩陣，其中每一個
[0061 ] 實施例2
[0062] 本發(fā)明的方法還優(yōu)選地包括步驟六采用模糊分析方法，確定評價指標(biāo)的因素論 域，得到從因素論域到因素所處狀態(tài)評價等級的模糊關(guān)系矩陣，計算指標(biāo)評價值（即量化 值)。
[0063] 根據(jù)指標(biāo)的不同分類進(jìn)行定性分析。需要定性的給出評價標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)設(shè)定的評價 標(biāo)準(zhǔn)與被評價對象的相關(guān)性進(jìn)行模糊匹配，將這種匹配關(guān)系構(gòu)成的矩陣稱為模糊評價矩 陣。在進(jìn)行定性分析時，按評價標(biāo)準(zhǔn)得到的評價結(jié)果構(gòu)成的向量為該指標(biāo)的標(biāo)值。U ={Ui， U2, . . .，un}為被評價對象的η種指標(biāo)，V= {vi，V2, . . .Vp}為每一因素所處狀態(tài)的P種評價等 C6) 級。η為評價因素的個數(shù)、p為評價等級的個數(shù)。第i個因素 U1的單因素評價等級集合為Γι = (UiVl，UiV2，UiV3…UiVp)，由此可以確定從U至l」v的模糊關(guān)系R:
[0065] 其中表示因素 m，對Vj等級模糊子集的隸屬度。[00661 変原則確定評價對象所處的評價等級，若模糊綜合評價向量滿足
[0064]
公式
[0067] 則說明評價對象整體來說隸屬于第r等級。
[0068] 對指標(biāo)權(quán)重向量W與單因素模糊評價矩陣R通過模糊矩陣合并運算，得到子目標(biāo)的 量化值。
[0069] B= (bi,b2, . .bP) =WR (7)
[0070] 優(yōu)選地，還包括步驟七將指標(biāo)評價值與該指標(biāo)的權(quán)重的乘積作為實際得分，自下 而上逐層計算，得到指標(biāo)體系的評價結(jié)果。
[0071] 在得到某一級的評價指標(biāo)的評價結(jié)果后，在多指標(biāo)決策過程中，為了全面反映評 價指標(biāo)的重要性和客觀性，采用加權(quán)平均算法進(jìn)行下級指標(biāo)向上的逐級計算，對決策指標(biāo) 進(jìn)行組會_切·即您施雜的權(quán)重系數(shù)與對應(yīng)指標(biāo)得分相乘：
[0072]
(8)
[0073] 公式(8)中:wn為多層分析法確定的第η個指標(biāo)的權(quán)重，bn為第η個指標(biāo)得分。由最底 層向最高層指標(biāo)重復(fù)上述過程，便可以得到指標(biāo)體系中所有指標(biāo)項的排序權(quán)重。
[0074] 實施例3
[0075] 圖3為電網(wǎng)多層次指標(biāo)體系模型的示意圖，針對圖3中的電網(wǎng)運行指標(biāo)體系，采用 本發(fā)明的中多層指標(biāo)體系的電網(wǎng)運行評估方法，實現(xiàn)該指標(biāo)體系下的電網(wǎng)運行的綜合評 估。
[0076] 構(gòu)建指標(biāo)分析體系，對方案層指標(biāo)逐項分析屬性，確定定性指標(biāo)與定量指標(biāo)。將指 標(biāo)體系由下向上逐層構(gòu)建評價判斷矩陣根據(jù)公式（1)，對指判斷矩陣中各項指標(biāo)兩兩進(jìn)行 重要程度判斷，通過公式(5)，得到各項指標(biāo)的權(quán)重向量，為了確保該權(quán)重分配的客觀性，根 據(jù)公式(3)進(jìn)行一致性判定，當(dāng)判定結(jié)果小于0.10時，判定結(jié)果為通過，說明判斷矩陣分配 合理，滿足一致性要求。否則判定結(jié)果為不通過，需要進(jìn)行判斷矩陣調(diào)整，直至通過一致性 判定。
[0077] 以圖3中經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為例，對該指標(biāo)下三項指標(biāo)進(jìn)行兩兩對比，按照表1定義出每兩
項指標(biāo)^ ^八v'a &濟(jì)指標(biāo)的判斷矩陣：
[0078]
[0079] 由公式（5)得到經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中三項子指標(biāo)的權(quán)重為1= (0.6250，0.2385，0.1365)， 并針對指標(biāo)權(quán)重向量進(jìn)行一致性判定：
[0080] 由公式(3)，得到Cl .0091，由公式(4)，當(dāng)n = 3時，取Cl .0176,得CR^O .017。 滿足CR<0.1 -致性判定結(jié)果，說明指標(biāo)權(quán)重選取合理。
[0081] 采用模糊分析方法，對需要評價的指標(biāo)實現(xiàn)進(jìn)行量化評價，根據(jù)模糊評價的原理 首先要確定評價指標(biāo)的因素論域U。
[0082] 以圖3經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下三個子指標(biāo)為例，因此U= {:發(fā)電進(jìn)度(Ul)、負(fù)荷率(u2)、利用小 時數(shù)(u3)}。在進(jìn)行評價時評價結(jié)果分為五個等級:優(yōu)秀、良好、一般、合格、差，評價等級論 域V= {優(yōu)秀(vl)、良好(v2)、一般(v3)、合格(v4)、差(v5)}。因此得到因素論域U與評價等級 論域V模糊關(guān)系矩陣R(公式6)。再經(jīng)過公式7,得到該經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的評價結(jié)果，為了使得該結(jié)果 之間具備可比性，需要進(jìn)行歸一化處理。
[0083]層析分析法計算的各項指標(biāo)權(quán)重與模糊分析方法計算的各項指標(biāo)評價結(jié)果，指標(biāo) 實際得分是該指標(biāo)評價值與其權(quán)重的乘積，再逐層向上進(jìn)行計算，最終得到該指標(biāo)體系的 最終評價結(jié)果。
[0084]以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能 因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說， 在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范 圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種實現(xiàn)多層次指標(biāo)體系的電網(wǎng)運行評估方法，其特征在于，所述方法包括W下步 驟： 步驟一建立多層指標(biāo)層次模型，將各個因素按照不同屬性自上而下地分為目標(biāo)層、準(zhǔn) 則層和方案層； 步驟二逐層構(gòu)建評價判斷矩陣，通過判斷矩陣計算同一層的指標(biāo)對上一層指標(biāo)評價的 重要程度； 步驟Ξ評價指標(biāo)權(quán)重的計算，采用幾何分析法計算各指標(biāo)的權(quán)重； 步驟四評價指標(biāo)判斷矩陣一致性的判定，如果判定結(jié)果為通過，則得到單層次指標(biāo)的 權(quán)重結(jié)果;如果判定結(jié)果為不通過，則返回步驟二重新調(diào)整構(gòu)建的評價判斷矩陣； 步驟五集合各個層次的權(quán)重結(jié)果，確定方案層所需定性的指標(biāo)和所需定量的指標(biāo)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)多層次指標(biāo)體系的電網(wǎng)運行評估方法，其特征在于，還包 括步驟六采用模糊分析方法，確定評價指標(biāo)的因素論域，得到從因素論域到因素所處狀態(tài) 評價等級的模糊關(guān)系矩陣，計算指標(biāo)評價值。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的實現(xiàn)多層次指標(biāo)體系的電網(wǎng)運行評估方法，其特征在于，還包 括步驟屯將指標(biāo)評價值與該指標(biāo)的權(quán)重的乘積作為實際得分，自下而上逐層計算，得到指 標(biāo)體系的評價結(jié)果。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)多層次指標(biāo)體系的電網(wǎng)運行評估方法，其特征在于，在步 驟一中，當(dāng)所述準(zhǔn)則層因素多時，分解出子準(zhǔn)則層。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)多層次指標(biāo)體系的電網(wǎng)運行評估方法，其特征在于，在步 驟二中，所述判斷矩陣使用成對比較法和1-9比較尺度構(gòu)造，公式為其中，A表示指標(biāo)判斷矩陣，a表示指標(biāo)X i和指標(biāo)X j之間相比的重要性標(biāo)度。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)多層次指標(biāo)體系的電網(wǎng)運行評估方法，其特征在于，在步 驟Ξ中，權(quán)向量的計算公式為其中，W表示權(quán)重向量，表示判斷矩陣中每行元素乘積的方根組成的η行一列向量， 兩/j表示W(wǎng)向量中每個元素。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)多層次指標(biāo)體系的電網(wǎng)運行評估方法，其特征在于，在步 驟四中，判定公式為其中，CR表示矩陣一致性比率，CI表示一致性指標(biāo)，RI表示平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的實現(xiàn)多層次指標(biāo)體系的電網(wǎng)運行評估方法，其特征在于，在步 驟六中，模糊關(guān)系公式為其中，R表示模糊關(guān)系，η表示評價因素的個數(shù)，P表示評價等級的個數(shù)，ru表示因素化對 Vj等級板糊子集的隸屬度； 對指標(biāo)權(quán)重向量W與單因素模糊評價矩陣R通過模糊矩陣合并運算，得到目標(biāo)的量化評 價，公式為:B=WR。
【文檔編號】G06F17/16GK105938609SQ201610273837
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】閻博, 王剛, 王東升, 白靜潔, 郭子明, 劉琪, 張昊, 張曉 , 武江, 張巖, 舒力, 于勇超
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)冀北電力有限公司, 北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司