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

【發(fā)明內容】

[0004] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種實現多層次指標體系的電網運行評估方 法，針對電網運行指標中定性指標難以量化無法直接量化評估的特點，結合模糊分析算法 實現定性指標量化，再通過層次分析算法對多層次指標進行逐層向上計算各項指標權重， 最終實現整個指標體系的量化評估。
[0005] 為實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術方案是：
[0006] -種實現多層次指標體系的電網運行評估方法，所述方法包括以下步驟：
[0007] 步驟一建立多層指標層次模型，將各個因素按照不同屬性自上而下地分為目標 層、準則層和方案層；
[0008] 步驟二逐層構建評價判斷矩陣，通過判斷矩陣計算同一層的指標對上一層指標評 價的重要程度；
[0009] 步驟三評價指標權重的計算，采用幾何分析法計算各指標的權重；
[0010] 步驟四評價指標判斷矩陣一致性的判定，如果判定結果為通過，則得到單層次指 標的權重結果;如果判定結果為不通過，則返回步驟二重新調整構建的評價判斷矩陣；
[0011] 步驟五集合各個層次的權重結果，確定方案層所需定性的指標和所需定量的指 標。
[0012] 進一步地，還包括步驟六采用模糊分析方法，確定評價指標的因素論域，得到從因 素論域到因素所處狀態(tài)評價等級的模糊關系矩陣，計算指標評價值。
[0013] 進一步地，還包括步驟七將指標評價值與該指標的權重的乘積作為實際得分，自 下而上逐層計算，得到指標體系的評價結果。
[0014] 進一步地，在步驟一中，當所述準則層因素多時，分解出子準則層。
[0016]
[0015] 進一步地，在步驟二中，所述判斷矩陣使用成對比較法和1-9比較尺度構造，公式 為
[0017]其中，A表示指標判斷矩陣，a表示指標xi和指標xj之間相比的重要性標度。[0018]進一步地，在步驟三中，權向量的計算公式為
[0019]
[0020] 其中，W表示權重向量，^/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，RI表示平均隨機一致性指標。
[0024] 進一步地，在步驟六中，模糊關系公式為
[0025]
[0026] 其中，R表示模糊關系，η表示評價因素的個數，p表示評價等級的個數，rij表示因素 Ui對Vj等級模糊子集的隸屬度；
[0027] 對指標權重向量W與單因素模糊評價矩陣R通過模糊矩陣合并運算，得到目標的量 化評價，公式為:B=WR。
[0028] 采用上述技術方案，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0029] 本發(fā)明的方法結合模糊分析算法實現定性指標的量化，再通過層次分析算法對多 層次指標進行逐層向上計算各項指標權重，最終實現整個指標體系的量化評估，滿足實際 電網業(yè)務中提升電網運行管理水平的需求。
[0030] 本發(fā)明的方法對電網運行過程進行多層次立體的評估，評估結果更準確，該方法 采用科學的分析算法，實現多層指標體系全面、客觀分析評估，對電網運行的改造、提高電 網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)選實施例中指標層次模型的結構示意圖；
[0033]圖3為另一優(yōu)選實施例中電網多層次指標體系模型的示意圖。
【具體實施方式】
[0034]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的結構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] -種實現多層次指標體系的電網運行評估方法，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層次模型，將各個因素按照不同屬性自上而下地分為目標 層、準則層和方案層；
[0037] 步驟二逐層構建評價判斷矩陣，通過判斷矩陣計算同一層的指標對上一層指標 評價的重要程度；
[0038] 步驟三評價指標權重的計算，采用幾何分析法計算各指標的權重；
[0039] 步驟四評價指標判斷矩陣一致性的判定，如果判定結果為通過，則得到單層次指 標的權重結果;如果判定結果為不通過，則返回步驟二重新調整構建的評價判斷矩陣；
[0040] 步驟五集合各個層次的權重結果，確定方案層所需定性的指標和所需定量的指 標。
[0041 ] 實施例1
[0042]在步驟一中，圖2為指標層次模型的結構示意圖，多層次分析算法評估指標體系 時，首先要把問題條理化、層次化、構造出一個有層次的結構模型。在深入分析實際問題的 基礎上，將有關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對上層因素有影響，同時又支配下一層的因素或受到下層因素的作 用。最上層為目標層，通常只有1個因素，最下層通常為方案或對象層，中間可以有一個或幾 個層次，通常為準則或指標層。當準則過多時應進一步分解出子準則層，如圖2所示。
[0043]在步驟二中，評價指標判斷矩陣。
[0044] 在層次分析法中需要判斷同一層的各個指標對上一層指標評價的重要程度。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度。當i = j時，aij = 1，當i辛j時，aij = 1/aji。f (Xi，Xj)的選擇方法根據指標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] 表一標度及含義
[0049] 步驟四評價指標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，應該滿足以下條件：
[0051] aijajk = aik，Ki，j，k<n (2)
[0052] 衡量一個指標不一致程度的指標稱為一致性指標定義，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CI和平均隨機一致性指標的RI相比得到判斷矩陣A的一致性比率CR:
[0056]
⑷
[0057] aUKOh IU時，況明權數分配合理;否則需要調整判斷矩陣使其滿足一致性。
[0058] 步驟三評價指標權重計算采用幾何平均法。權向量的定義為公式(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)評價等級的模糊關系矩陣，計算指標評價值（即量化 值)。
[0063] 根據指標的不同分類進行定性分析。需要定性的給出評價標準，依據設定的評價 標準與被評價對象的相關性進行模糊匹配，將這種匹配關系構成的矩陣稱為模糊評價矩 陣。在進行定性分析時，按評價標準得到的評價結果構成的向量為該指標的標值。U ={Ui， U2, . . .，un}為被評價對象的η種指標，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、p為評價等級的個數。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] 對指標權重向量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評價值與該指標的權重的乘積作為實際得分，自下 而上逐層計算，得到指標體系的評價結果。
[0071] 在得到某一級的評價指標的評價結果后，在多指標決策過程中，為了全面反映評 價指標的重要性和客觀性，采用加權平均算法進行下級指標向上的逐級計算，對決策指標 進行組會_切·即您施雜的權重系數與對應指標得分相乘：
[0072]
(8)
[0073] 公式(8)中:wn為多層分析法確定的第η個指標的權重，bn為第η個指標得分。由最底 層向最高層指標重復上述過程，便可以得到指標體系中所有指標項的排序權重。
[0074] 實施例3
[0075] 圖3為電網多層次指標體系模型的示意圖，針對圖3中的電網運行指標體系，采用 本發(fā)明的中多層指標體系的電網運行評估方法，實現該指標體系下的電網運行的綜合評 估。
[0076] 構建指標分析體系，對方案層指標逐項分析屬性，確定定性指標與定量指標。將指 標體系由下向上逐層構建評價判斷矩陣根據公式（1)，對指判斷矩陣中各項指標兩兩進行 重要程度判斷，通過公式(5)，得到各項指標的權重向量，為了確保該權重分配的客觀性，根 據公式(3)進行一致性判定，當判定結果小于0.10時，判定結果為通過，說明判斷矩陣分配 合理，滿足一致性要求。否則判定結果為不通過，需要進行判斷矩陣調整，直至通過一致性 判定。
[0077] 以圖3中經濟指標為例，對該指標下三項指標進行兩兩對比，按照表1定義出每兩
項指標^ ^八v'a &濟指標的判斷矩陣：
[0078]
[0079] 由公式（5)得到經濟指標中三項子指標的權重為1= (0.6250，0.2385，0.1365)， 并針對指標權重向量進行一致性判定：
[0080] 由公式(3)，得到Cl .0091，由公式(4)，當n = 3時，取Cl .0176,得CR^O .017。 滿足CR<0.1 -致性判定結果，說明指標權重選取合理。
[0081] 采用模糊分析方法，對需要評價的指標實現進行量化評價，根據模糊評價的原理 首先要確定評價指標的因素論域U。
[0082] 以圖3經濟指標下三個子指標為例，因此U= {:發(fā)電進度(Ul)、負荷率(u2)、利用小 時數(u3)}。在進行評價時評價結果分為五個等級: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模糊關系矩陣R(公式6)。再經過公式7,得到該經濟指標的評價結果，為了使得該結果 之間具備可比性，需要進行歸一化處理。
[0083]層析分析法計算的各項指標權重與模糊分析方法計算的各項指標評價結果，指標 實際得分是該指標評價值與其權重的乘積，再逐層向上進行計算，最終得到該指標體系的 最終評價結果。
[0084]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能 因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說， 在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范 圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1. 一種實現多層次指標體系的電網運行評估方法，其特征在于，所述方法包括W下步 驟： 步驟一建立多層指標層次模型，將各個因素按照不同屬性自上而下地分為目標層、準 則層和方案層； 步驟二逐層構建評價判斷矩陣，通過判斷矩陣計算同一層的指標對上一層指標評價的 重要程度； 步驟Ξ評價指標權重的計算，采用幾何分析法計算各指標的權重； 步驟四評價指標判斷矩陣一致性的判定，如果判定結果為通過，則得到單層次指標的 權重結果;如果判定結果為不通過，則返回步驟二重新調整構建的評價判斷矩陣； 步驟五集合各個層次的權重結果，確定方案層所需定性的指標和所需定量的指標。2. 根據權利要求1所述的實現多層次指標體系的電網運行評估方法，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) 評價等級的模糊關系矩陣，計算指標評價值。3. 根據權利要求2所述的實現多層次指標體系的電網運行評估方法，其特征在于，還包 括步驟屯將指標評價值與該指標的權重的乘積作為實際得分，自下而上逐層計算，得到指 標體系的評價結果。4. 根據權利要求1所述的實現多層次指標體系的電網運行評估方法，其特征在于，在步 驟一中，當所述準則層因素多時，分解出子準則層。5. 根據權利要求1所述的實現多層次指標體系的電網運行評估方法，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比較尺度構造，公式為其中，A表示指標判斷矩陣，a表示指標X i和指標X j之間相比的重要性標度。6. 根據權利要求1所述的實現多層次指標體系的電網運行評估方法，其特征在于，在步 驟Ξ中，權向量的計算公式為其中，W表示權重向量，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向量中每個元素。7. 根據權利要求1所述的實現多層次指標體系的電網運行評估方法，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，RI表示平均隨機一致性指標。8. 根據權利要求2所述的實現多層次指標體系的電網運行評估方法，其特征在于，在步 驟六中，模糊關系公式為其中，R表示模糊關系，η表示評價因素的個數，P表示評價等級的個數，ru表示因素化對 Vj等級板糊子集的隸屬度； 對指標權重向量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】國家電網公司, 國網冀北電力有限公司, 北京科東電力控制系統(tǒng)有限責任公司