基于评价序列矩阵SVD优化标杆的电网企业线损闭环管理分析

宋新德，袁鸣峰，山宪武，杨永标，孙羽森

（1.国网新疆电力有限公司 a.乌鲁木齐供电公司；b.营销部；c.电力科学研究院，乌鲁木齐 830001；2.东南大学 电气工程学院，南京 210000；3.国电南瑞南京控制系统有限公司，南京 210000）

对电网经济效益进行评价的一个关键指标是综合线损率，可以采用该指标来分析电网生产、运行、维护各阶段所产生的电量损失，因此电网企业要提高线损管理水平［1-3］。目前，已有较多学者研究了线损率的不同计算方式，并设定了合理的降损指标，同时采取了不同的降损措施［4］。文献［5-6］分别通过负荷电量计算得到理论线损数据与采用M算法对反向传播（BP）神经网络的台区线损率进行了优化。文献［7］运用随机森林算法对台区线损率进行了评估，有效处理了因为供电侧数据缺失所引起的线损率缺失的问题。文献［8］构建了一种能对月度线损率进行定量计算的方法，可作为电力部门实现节能改造与合理规划电网的一个重要理论基础。文献［9］通过分析电力系统运行过程产生的海量数据，构建得到了以混合聚类为基础的网线评估方法。线损管理属于一项过程化的工作，对电能输送和管理所有环节都具有明显影响，可以根据专家经验得到的不同维度与指标线损管理模式对县级电网企业线损管理进行分析，根据专家经验初步计算出多指标权重数据，再利用综合评估的方法来获得线损率包含的线损管理水平［10］。建立由评价序列信息组成的矩阵，通过柔性优化奇异值来处理电网线损管理方面存在的评价结论存在明显差异的问题，根据市网企业以及最优标杆市网企共同组成的多层次对标系统可以充分体现企业实际达到的线损管理水平，同时制定更加高效的线损管理方案来引导企业实现市网线损闭环管理的目标［11-12］。本文选择某网区内的50家市级电网企业开展了线损管理方面的计算，同时对市网企业开展线损管理研究，以此确认有效性。

1 线损管理体系

采用六西格玛（design measure analyze improve control，DMAIC）模型优化企业的线损管理，同时引导并督促供电企业的线损管理部门，建立反馈制度，对工作闭环以及线损管理的规划—执行—检验—反馈各环节不断改进［13］。图1给出具体的流程。

根据市级电网的运行状况以及电网运营价值与线损管理模式，把评价体系总共分成规划、运行与技术共3个方面，涉及线损管理的所有过程。按照具体的指标选择原则来确定最终的指标项目，得到合理的维度与指标权重数据，同时根据电网运行规范与实际分布状态设置各项指标的评分标准，以此建立不同维度的线损管理与评估系统。对指标进行选择时应考虑有助于降损、方便采集以及全覆盖的过程。从市级电网结构、设备运行情况、用电方式等实际情况出发，同时根据3个指标的选择原则，从规划、控制、执行、技术不同维度考虑，对引起线损率改变的各项因素进行了全面分析。结合评价指标对线损造成的影响特性变化合理选择指标，可以通过层次分析方法来构建多维度线损管理评价指标，确保每个维度对应的二级指标可以对各自管理水平进行综合反映，各项指标都可以被用于评价所在地市级的电网线损控制状态，以此完成从不同维度、指标上开展评价的过程，有效提高线损管理水平。从表1中可以看到指标控制系统的具体情况。

图1 市网企业线损管理DMAIC模式

2 基于SVD优化标杆选取

收集市网线损管理指标系统的数据，并运用熵权法、层次分析法、变异系数法、惩罚性变权理论、理想逼近点（TOPSIS）法、余弦值法、秩和比法等不同评价方式来评价参评市网企业的线损管理状态，以得到的评价结论组成列向量并建立信息评价矩阵；利用奇异熵度信息矩阵质量进行验证，构建得到具有很强重复性的指标算法；利用奇异值来优化各矩阵，同时提取出组成算法列向量的共性部分，再去除各个噪声点；对矩阵优化结果进行相关性分析，再结合最优值确定标杆单位。从图2中可以看到对标流程。

表1 线损管理指标体系

图2 线损对标流程

分别采用不同的算法得到线损管理评价序值组成列向量再建立评价序列矩阵，同时在信息矩阵中加入数据与行业特征，从不同层面上体现线损管理水平，防止出现单一化的情况［14］。假定S是线损管理评价信息矩阵，则存在

奇异熵是通过改进信息熵得到的一种新形式，该值越大，表明矩阵含有更丰富、复杂的信息。

建立n维空间向量与p维空间的映射，再分解实矩阵S得到：

式中U与V分别对应m与n阶正交阵；其中，H＝diag（H1H2…Hn），代表由矩阵S奇异值组成的矩阵。利用奇异值Hi来描述S的特征量。

把线损管理评价信息矩阵奇异熵表示如下：

其中，k代表奇异熵阶数；ΔEi是奇异熵为阶次i的情况下产生的增量。

3 多层次对标模式

建立由企业纵向对标与最优标杆横向对标构成的对标模式，对参评企业选择的降损模式进行分析，获得具体降损措施，提升对标模式的精细化、层次化水平，有助于今后更方便地开展各项线损管理工作。

最优横向对标：根据指标得分的差异性对参评单位和标杆单位间存在的指标差异进行分析，确定降损的控制方式，对各项弱指标进行优化。通过在参评企业和最优标杆企业之间建立线损管理对标，进一步优化线损管理的方向，从而引入更加高效的降损措施，不断提升市网企业的线损管理能力并达到更高的精益化水平。

企业纵向对标：建立在最优标杆纵向对标基础上，并以参评企业纵向对标作为补充的一种纵向对标模式。应与今年和前一年的数据进行对比，同时根据各个参评单位实际情况制定线损管理的规划并开展年终线损分析，同时制定详细的降损措施计划表，充分提炼各项优秀措施，不断提升降损措施的实践性，确保参评企业高效吸收各项优秀经验。

通过如下对标步骤完成：①对综合评价与指标得分各项结果进行综合分析，同时选定标杆企业；②开展综合评价对标，对比各项指标的差异性；③结合之前每年的评价数据，分别对标杆企业以及参评企业开展纵向对标，根据线损管理资料，制定合理的降损方案；④验证各项降损措施产生的效果，合理调整措施，实现闭环状态。

4 仿真分析

本文采用多维度评价系统对选定网区内的50个地市级电网实施线损管理对标评价。采集了2015—2017年期间此网区内的50个市局指标与线损率数据，同时以取得最优评价结果的企业作为市网线损管理的标杆企业。

4.1 最优标杆选取

表2给出了标杆选取流程。当矩阵阶次变大后，奇异熵E将会发生单调递增的现象，这说明在信息矩阵S中的8种综合评价算法具有明显的独立性；当矩阵阶数达到8时，将处于一个相对饱和的状态，可以通过信息矩阵S来体现市网企业的线损管理能力［15］。

表2 标杆选取流程

4.2 横向对标分析

由APS供电局与DPS一起完成降损对标分析。由表3可知：DPS具有明显的不平衡维度测试结果。对比标杆APS的情况可以发现：当规划维度较高且具有相似技术维度的条件下，维度分值差异为15.3分，并且运行维度的差值为19.51分。因此，需要对存在较大分差的管理维度和运行维度实施对标分析。

表3 维度对标

对图3进行分析可以发现：DPS的Q3与Q4两项指标表现出明显的差异性。通过测试得到综合电压合格率为91%，比行业标准低很多。根据DPS10kV供电半径合格率在76.2%以下可知：DPS在配电网的结构与布局形式方面面临着超供电半径线路数量多等问题。对于电压达到35 kV以上的主变，功率因数合格率为86.3%，比行业平均水平更低，表明DPS变压器存在明显的无功补偿不足缺陷，无功流动会使电网中形成有功损耗，不同的电压值将会直接影响到可变与不变线损。

图3 APS和DPS对标分析

4.3 纵向对标分析

根据APS供电局提供的纵向对标来获得更优的台区线损管理方案，之后由DPS供电局分析线损异常率以及处置率指标。

从表4中可以看到：进入2017年后APS运行维度得到提高。之前布局的电网结构具有许多不合理的地方，使区域负荷表现出明显的不平衡现象。APS供电局除了新增设置点以外，还对全网开展统一规划，同时测试了电压与电流的状态，对线路开展不定期巡查，确保电网既可以实现灵活运行、也可以降低成本的目标。根据就近原则降低无功远距离的传输线路，新增装置有效降低电压损耗，提升线路输电性能。

表4 APS纵向对标

5 结论

1）建立由企业纵向对标与最优标杆横向对标构成的对标模式，对参评企业选择的降损模式进行分析，获得具体降损措施，提升对标模式的精细化、层次化水平，有助于今后更方便地开展各项线损管理工作。

2）当矩阵阶次变大后，奇异熵E将会发生单调递增的现象，在信息矩阵S中的8种综合评价算法具有明显的独立性；当矩阵阶数到达8时，将处于一个相对饱和的状态。

3）DPS变压器存在明显的无功补偿不足的缺陷，无功流动会使电网中形成有功损耗，不同的电压值将会直接影响到可变与不变线损。根据就近原则降低无功远距离的传输线路，新增装置有效降低电压损耗，提升线路输电性能。