110kV电网网架综合评价指标体系研究

国网扬州供电公司 李培培 陈正华 邓杰 陈浩

1 引言

本文基于扬州配电网网架的规划，通过综合评价方法建立兼顾安全性、经济性和可行性等各种因素的指标体系，将各个因素按不同层次聚集组合，确定指标权重，并采用模糊隶属度方法确定指标评分标准，形成一个多层次的电网网架综合评价方法。

2 电网综合评价体系

研究电网网架时，通常根据电网现状和发展情况，可以设计和考虑多种可行的优化方案。而评价这些方案的优劣，选择最优方案则是本文研究的重点。如图1所示为综合评价指标体系，包括安全性、经济性和可行性等一级指标[1～3]，以及各一级指标的下级指标。

图1 110kV电网网架评价方法体系结构

3 综合评价方法

3.1 评价指标

3.1.1. 安全性指标

电网供电安全性指标可以通过数值大小来衡量电网安全性好坏。本文的安全性指标主要包括：主变负载率。主变通过容量占额定输送容量的比值；线路负载率。线路通过容量占额定输送容量的比值；“N-1”通过率。“N-1”的线路条数占线路总数的比值；短路电流。通过三相短路电流计算，判断变电站主接线形式和一次电气设备选型的合理性，为电网采取限值短路电流措施提供依据，进而提高电网网架合理性；同塔双回线“N-2”情况下的损失负荷。同塔双回架设的线路发生“N-2”故障时，负荷损失的值；是否达到目标网架。110千伏电网应充分利用现有电网结构的资源，因地制宜，因网制宜，逐步形成以链式结构为主的目标网架，减少辐射方式供电。

3.1.2. 经济性指标

经济性指标由年费用F_ann描述，与电网网络损耗和建设成本有关，可用如式（1）～（7）所示的表达式描述。

表1 分级标准

表2 综合评价体系各指标权重

式中，Ftot为工程建设总投资，F_T_tot、F_L_tot分别为变电投资和线路投资；η为资金回收系数，i为投资收益率，y为计算期，η为0.146；F_op_ann为年运行费用，F_con_ann、F_los分别为维护费和网损费，W_ann为全年电能损耗，ΔP为最大负荷时功率损耗，t为损耗小时数。

3.1.3. 可行性指标

方案可行性通常需要从站址和路径的可行性，接入母线间隔是否充裕，是否需跨越其他线路或铁路、高速、河流等因素决定。

3.2 指标得分标准

指标的定性描述须通过量化转换成规范的定量数据，这是由不同的底层指标是基于不同含义和目的设计而决定的。另外，量化后的数据往往具有不同的量纲和数量级，需要规范化后才能进行比较或者综合。这种利用一定的标度体系将各种原始数据转化为可用于直接比较的规范化格式就是指标得分标准[4]。

制定指标得分标准的方法采用最为广泛的是模糊隶属度法，利用隶属度函数反映被考察对象某种模糊性质或隶属某个模糊概念的程度，即建立一个从论域（被考察对象的全体）到[1，5]上的映射。实际工程中，隶属度函数通常可以分为成本型、效益型和适中型三类[5]。指标的得分标准实际就是该指标的隶属度函数。隶属度函数多为单点模糊评估，在计算得到指标的具体数值后，直接对照该指标的隶属度函数，便可获得指标的得分，即某项指标对应其隶属度函数上的一个确定隶属度。

本报告将典型网架分为5级，分级标准见表1。

3.3 综合评价方法

指标权重是指各项考察指标的相对重要性程度及其在整体中所占价值比例的量化数据[6]。平级指标权重之和为1，平级指标的权重大小反映其相对于其他指标重要性的高低，一般可用向量表示，如具有n项指标的某层权重可表示为{X1，X2，…，Xn}，且X1+X2+…+Xn=1。指标数量不多时，通常由专家直接确定其权重；指标数量较多时，专家很难兼顾全局，此时通常按照两两比较的方式确定其权重大小。

输入收集到的指标原始数据，依据指标的计算公式，以指标的评估判据作为判断阀值计算指标数值，对照指标的评估标准将指标数值规范化。

采用层次分析法对指标权重进行赋值和优化，以提高优化的可行性和合理性，权重优化结果如表2所示。

采用如式（8）所示的表达式对各级指标进行综合计算，求得综合评价指标。

需要说明的是，综合评分分值越高优化方案越好。

表3 综合评分1

表4 综合评分2

4 算例分析

以变电站X为例，评价其优化方案的优劣。经计算，变电站X两个优化方案的综合评分如表3、4所示。

由上表可见，对变电站X而言，方案一比方案二综合评分高，即方案一优于方案二。

5 结论

本文以变电站X为例，基于扬州电网现状网架和远景规划，遵循A、B类供电区域优先优化的原则，设计优化方案，首先计算其安全性和经济性指标，然后通过现场踏勘，分析相关变电站站址和线路路径的可行性；最后，考虑各方案的实际可行性。兼顾上述各项因素，建立综合评价模型，计算综合评价指标，判断方案优劣，具备科学性和合理性，并有一定的可复制性。