一种配电网运行效率影响度分析方法
【专利摘要】本发明涉及一种配电网运行效率影响度分析方法，包括下述步骤：步骤1：评价设备运行效率影响度，包括：计算设备运行效率影响度指标步骤2：评价同层同类设备运行效率影响度，包括：计算同层同类设备运行效率影响度指标步骤3：评价配电系统运行效率影响度，包括：计算配电系统运行效率影响度指标步骤4：配电网运行效率影响度评价及薄弱环节分析。本发明更加准确的找到影响配电网运行效率的关键因素，并进一步提出对配电网进行优化的方向和措施，本发明提出一种配电网运行效率影响度分析方法。
【专利说明】
一种配电网运行效率影响度分析方法
技术领域
[0001] 本发明涉及配电网运行、监测及评估等领域的分析方法，具体涉及一种配电网运 行效率影响度分析方法。
【背景技术】
[0002] 配电网运行效率以每个设备年小时实际负荷持续曲线为分析对象，侧重在统筹考 虑配电网运行的安全性与经济性的前提下，分析配电设备在评价周期内发挥其电能配送能 力的程度。配电网运行效率评价模型包括设备运行效率评价模型、同层设备运行效率评价 模型和配电系统运行效率评价模型。其中，配电网主设备运行效率评价模型以设备满足基 本安全准则（如N-1)及其他安全约束(如考虑运行环境、检修维护要求等条件)时的最大可 输送负荷为上限，并以设备经济运行区间的下限值作为下限，通过评判设备在一段时间内 的实际负荷持续曲线与上限的偏离程度，来衡量其运行效率的高低；同层设备运行效率是 该层所有单个设备运行效率的加权和，权重由设备造价决定;配电系统运行效率是配电系 统中所有层级设备运行效率的加权和，权重由各层设备的总设备造价决定。
[0003] 对某区域配电网运行效率进行评价分析时，根据配电网运行效率评价模型，在得 到运行效率评价结果后，需要进一步分析评价对象的薄弱环节，找到影响配电网运行效率 的关键因素，从而提出对配电网进行优化的方向和措施。一方面，单从运行效率指标来看， 在评价过程中，人们都希望指标值能达到最优，更加关注那些对指标值的提升影响度比较 大的项，进而可从中进一步找到薄弱环节。另一方面，设备、同层设备以及配电系统运行效 率评价模型均由不同子项构成，每个子项均由运行效率和对应的权重构成，因此，各子项的 运行效率和权重均会影响整体的运行效率，需分析各子项对整体指标值的综合影响度程 度，才能够得到当前需优先解决的薄弱环节。
【发明内容】
[0004] 为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种配电网运行效率影响度 分析方法，该方法更加准确的找到影响配电网运行效率的关键因素，并进一步提出对配电 网进行优化的方向和措施。
[0005] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
[0006] 本发明提供一种配电网运行效率影响度分析方法，其改进之处在于，所述方法包 括下述步骤：
[0007] 步骤1:评价设备运行效率影响度，包括:计算设备运行效率影响度指标^ ;
[0008] 步骤2:评价同层同类设备运行效率影响度，包括:计算同层同类设备运行效率影 响度指标@;
[0009] 步骤3:评价配电系统运行效率影响度，包括:计算配电系统运行效率影响度指标 ??. r
[0010] 步骤4:配电网运行效率影响度评价及薄弱环节分析。
[0011] 进一步地，所述步骤1的计算设备运行效率影响度指标涵元包括下述步骤：
[0012] ①将设备负荷曲线按照从大到小的顺序重新排列，得到持续负荷曲线；
[0013] ②计算设备满足基本安全准则（如N-1安全准则)及其他安全约束时（如考虑运行 环境、检修维护要求等条件）的最大可输送负荷Pli，设为上限，Pli称为设备的安全运行限值， 计算设备轻载时所对应的负荷值Pd，设为下限，Pd称为经济运行区间下限;Pli和Pd将设备的 持续负荷曲线分为三个运行区段，即超过Pli的部分、介于Pli与Pd之间的部分和低于Pd的部 分；
[0014] ③计算三个运行区段分别对应的时间区间[0，tEl]、实际电量Si和最大可输送电量 SEi，其中 i = l，2,3;
[0015] ④计算三个运行区段的运行效率值^与对应的权重Pun为设备运行在第j段所对 应的运行效率;Pj为设备运行在第j段的效率权重系数，即设备第j段持续供电时间占评价 周期的比重;j = l，2,3;
[0016] ⑤计算出设备运行效率影响度指标瓦免；
[0017] 进一步地，反应整个设备运行效率综合影响程度的指标定义为：
[0019]式中，沒3?--设备运行效率影响度指标；
[0020] ro 运彳丁效率的理论最优指标值；
[0021] Sj一一评价周期内设备运行在第j段的实际供电量，SiS^Ss+Ss为评价周期内设 备的实际供电量；
[0022] Sej一一评价周期内设备在第j段中满足安全运行限值的最大可输送电量，SE = SE1+ SE2+SE3为评价周期内设备满足安全运行限值的最大可输送电量；
[0023] Si.o一一评价周期内设备的最大设计可输送电量(综合考虑设备额定容量、运行环 境、检修维护要求等条件，不计及N-1安全准则）；
[0024] Pl.〇--设备的最大设计可输送容量，Se/SifPu/Pu即为设备满足安全运行限值 的最大负载率；
[0025] tEi--设备的"安全运行限值" Pli与负荷持续曲线相交所对应的时间；
[0026] tE2一一设备"经济运行区间下限" Pd与负荷持续曲线相交所对应的时间；
[0027] T一一评价周期。
[0028] 进一步地，所述步骤2的计算同层同类设备运行效率影响度指标^包括下述步 骤：
[0029] ①依照步骤1计算每个设备运行效率影响度指标，第j个i类设备的运行效率影响 度指标记为H1/；/ . ，
[0030] ②计算每个设备资产价值占该层设备总资产价值的比例，第j个i类设备资产价值 占该类设备总资产价值的权重记为;
[0031] ③计算出同层设备运行效率影响度指标< " 〇
[0032] 进一步地，假设单个设备运行效率的理论最优指标值为Π )，则表示该设 备运行效率相对最优值的差距，表示该设备对同层同类设备总体指标影响的权重;反映 同层同类设备运行效率综合影响程度的指标定义为：
[0034] 式中：--第i类设备总体运行效率影响度指标；
[0035] Ml一一第i类设备的总数量；
[0036] EERij一一第j个i类设备的运行效率。
[0037] 进一步地，所述步骤3的计算配电系统运行效率影响度指标^包括下述步骤：
[0038] ①依照步骤2计算每类设备运行效率影响度指标，第i类设备的总体运行效率影响 度指标记为*5?? , .，
[0039] ②计算每类设备总资产价值占配电系统总资产价值的比例，第i类设备资产价值 占系统总资产价值的权重记为ω ,;
[0040] ③计算出配电系统运行效率影响度指标涵^。
[0041] 进一步地，基于各层级设备运行效率影响度指标，以同层同类设备资产价值占比 为权重，设计系统运行效率影响度指标计算公式为：
[0043] 式中：--系统运行效率影响度指标；
[0044] N--系统中设备层级个数；
[0045] ω,一一第i类设备资产价值占系统总资产价值的权重；
[0046] SER.--第i类设备的运行效率影响度指标。
[0047] 在^、品Γ和涵免的计算过程中，加权结果越大的单项分解影响度指标，即 Γ ) _ /'、，其对总体运行效率指标的影响也越大。
[0048] 进一步地，所述步骤4包括下述步骤：
[0049] ①根据配电系统运行效率影响度指标^的计算结果，对设备层级影响度指标 进行递减排序，指标值最大的分项所对应的设备层级即为对配电系统运行效率影响 最大的设备层级，以定位影响配电系统运行效率提升的薄弱环节；
[0050] ②根据同层设备运行效率影响度指标^的计算结果，对单个设备影响度指标 进行递减排序，指标值最大的分项所对应的设备即为对该层级设备运行效率影响 最大的主要设备，以定位影响同层设备运行效率提升的薄弱环节。
[0051] ③根据设备运行效率影响度指标^的计算结果，对分段影响度指标(rQ-〇) · Pj 进行递减排序，指标值最大的分项所对应的运行区段即为对该设备运行效率影响最大的主 要区段，以定位影响设备运行效率提升的薄弱环节；
[0052] ④根据以上的分析结果，针对配电系统中存在的影响运行效率提升的薄弱环节， 在规划建设及改造、运行方式优化中提出改善目标和措施。
[0053] 与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：
[0054] (1)本发明提出的分析方法具有较广的适用范围，可应用于配电网运行效率评价 分析中。本方法弥补了配电网运行效率评价模型在薄弱环节分析方面的不足，具有清晰的 数理意义。
[0055] (2)本发明提出的系统、同层同类设备、设备运行效率影响度评价模型可明确对系 统、同层同类设备、设备运行效率的负面影响最大的主要设备层级、设备和运行区段，从而 定位影响系统、同层同类设备以及设备运行效率提升的薄弱环节，为配电网的规划建设、运 行方式安排提出有效的指导意见。
【附图说明】
[0056] 图1是本发明提供的配电网运行效率影响度计算步骤流程图；
[0057] 图2是本发明提供的配电网运行效率影响度分析步骤流程图；
[0058] 图3是本发明提供的设备的持续负荷曲线图。
【具体实施方式】
[0059] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0060] 以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够 实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例 仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以 变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发 明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同 物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语"发明"来表示，这仅仅是 为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任 何单个发明或发明构思。
[0061 ]本发明的流程图如图1和2所示，具体步骤如下：
[0062] (1)评价设备运行效率影响度，包括:计算设备运行效率影响度指标^ :
[0063] ①将设备负荷曲线按照从大到小的顺序重新排列，得到持续负荷曲线；
[0064] ②计算设备满足基本安全准则（如N-1安全准则)及其他安全约束时（如考虑运行 环境、检修维护要求等条件）的最大可输送负荷Ρ??，设为上限(此时Ρ??称为设备的"安全运行 限值"），计算设备轻载时所对应的负荷值Pd，设为下限(此时Pd称为设备的"经济运行区间下 限"）七和Pd将设备的持续负荷曲线分为三段，即超过Pu的部分、介于Pu与Pd之间的部分和低 于Pd的部分；
[0065] ③计算三个运行区段分别对应的时间区间[0，tEi] (i = 1，2，3)、实际电量Si和最大 可输送电量SEi(i = l，2,3);
[0066]④计算三个运行区段的运行效率值(〇)与对应的权重(Pj);
[0067] ⑤依据公式· A + (r〇-r2) ' A + ?i · ft计算出设备运行效 '， 率影响度指标^，包括：
[0068] 设备的持续负荷曲线如图3所示，以设备的"安全运行限值"Pu为上限，以设备"经 济运行区间下限"（或轻载时所对应的负荷值)Pd为下限，将设备的持续负荷曲线分为三个 运行区段，即超过Pli的部分、介于Pli与Pd之间的部分和低于Pd的部分。设备运行效率由三个 分项构成，每个分项为相应运行区段内的运行效率值(^)与对应的权重(P」)的乘积。
[0069] 假设设备的每个运行区段的运行效率的理论最优指标值为ro,则(ro-rj就表示该 运行区段运行效率相对最优值的差距，巧表示该运行区段运行效率对设备整体运行效率的 影响程度，则反应整个设备运行效率综合影响程度的指标可定义为：
[0071] 式中，
[0072] EER 设备运行效率影响度指标；
[0073] Pj一一设备运行在第j段的效率权重系数，即设备第j段持续供电时间占评价周期 的比重；
[0074] ro一一运行效率的理论最优指标值；
[0075] π--设备运行在第j段所对应的运行效率；
[0076] Sj一一评价周期内设备运行在第j段的实际供电量，SiS^Ss+Ss为评价周期内设 备的实际供电量；
[0077] SEJ一一评价周期内设备在第j段中满足安全运行限值的最大可输送电量，SE = SE1+ SE2+SE3为评价周期内设备满足安全运行限值的最大可输送电量；
[0078] Si.o一一评价周期内设备的最大设计可输送电量(综合考虑设备额定容量、运行环 境、检修维护要求等条件，不计及N-1安全准则）；
[0079] Pl.〇--设备的最大设计可输送容量，Se/SifPu/Pu即为设备满足安全运行限值 的最大负载率；
[0080] tEi--设备的"安全运行限值" Ριι与负荷持续曲线相交所对应的时间；
[0081 ] tE2一一设备"经济运行区间下限" Pd与负荷持续曲线相交所对应的时间；
[0082] T一一评价周期。
[0083] (2)评价同层同类设备运行效率影响度，包括:计算同层设备运行效率影响度指标
[0084] ①依照步骤（1)计算每个设备运行效率影响度指标，第j个i类设备的运行效率影 响度指标记为#义7 .
[0085] ②计算每个设备资产价值占该层设备总资产价值的比例，第j个i类设备资产价值 占该类设备总资产价值的权重记为;
[0086] 计算出同层设备运行效率影响度指标包
4 ? 括：
[0087]同层同类设备运行效率由单个设备的运行效率值(EER^)与对应的权重（θ^)的乘 积。假设单个设备运行效率的理论最优指标值为ro,则(ro-EER^)就表示该设备运行效率相 对最优值的差距，表示该设备对同层同类设备总体指标影响的权重。因此，反映同层同类 设备运行效率综合影响程度的指标可定义为：
[0089] 式中：
[0090] SM,--第i类设备总体运行效率影响度指标；
[0091] M,一一第i类设备的总数量；
[0092] 一一第j个i类设备资产价值占该类设备总资产价值的权重；
[0093] EERij一一第j个i类设备的运行效率。
[0094] ?εΓ?一一第j个i类设备的运行效率影响度指标。
[0095] (3)评价配电系统运行效率影响度，包括:计算系统运行效率影响度指标?
[0096] ①依照步骤(2)计算每类设备运行效率影响度指标，第i类设备的总体运行效率影 响度指标记为5?^ ,
[0097] ②计算每类设备总资产价值占系统总资产价值的比例，第i类设备资产价值占系 统总资产价值的权重记为ω1;
[0098]
计算出系统运行效率影响度指标石元，包括：
[0099] 基于各层级设备运行效率影响度指标，以同层同类设备资产价值占比为权重，设 计系统运行效率影响度指标计算公式为：
[0101] 式中：
[0102] SER 系统运行效率影响度指标；
[0103] Ν一一系统中设备层级个数(一般为4,即包括高压线路、主变、中压线路及配变）； [0104] ω,一一第i类设备资产价值占系统总资产价值的权重；
[0105] SER]--第i类设备的运行效率影响度指标。
[0106] 在五凝？、和^欣的计算过程中，加权结果越大的单项分解影响度指标（即 )，其对总体运行效率指标的影响也越大。
[0107] (4)配电网运行效率影响度评价及薄弱环节分析：
[0108] ①根据系统运行效率影响度指标的计算结果，对设备层级影响度指标进行 递减排序，指标值最大的分项所对应的设备层级即为对系统运行效率影响最大的主要设备 层级，从而定位影响系统运行效率提升的薄弱环节。
[0109] ②根据同层设备运行效率影响度指标的计算结果，对单个设备影响度指标 进行递减排序，指标值最大的分项所对应的设备即为对该层级设备运行效率影响 最大的主要设备，从而定位影响同层设备运行效率提升的薄弱环节。
[0110] ③根据设备运行效率影响度指标的计算结果，对分段影响度指标(ro-n) ·巧进行 递减排序，指标值最大的分项所对应的运行区段即为对该设备运行效率影响最大的主要区 段，从而定位影响设备运行效率提升的薄弱环节。
[0111] ④根据以上步骤的分析结果，针对配电网中存在的影响运行效率提升的薄弱环 节，可在规划建设及改造、运行方式优化中有侧重的提出改善目标和相应措施。
[0112]实施例
[0113] 例如，某区域配电网由高压线路、主变、中压线路、配变四个层级组成。经计算，其 系统运行效率为〇. 28，四个层级的"运行效率"、"权重"、"单项分解影响度指标"、"加权分解 影响度指标"如表1所示。
[0114] 表1系统运行效率影响度分析指标
[0116]根据表1的计算结果，四层设备中，中压线路的加权分解影响度指标最高，为0.32， 是对该区域系统运行效率影响度最大的设备层级，其次是主变、高压线路，配变最低。虽然 中压线路运行效率不是四类设备中的最低值，但由于其所占权重较大，对系统运行效率提 升的影响最大，故选取中压线路进行进一步分析。经计算，中压线路层级运行效率为0.26， 10条中压线路的"运行效率"、"权重"、"单项分解影响度指标"、"加权分解影响度指标"如表 2所示。
[0117]表2中压线路层级运行效率影响度分析指标
[0119]根据表2的计算结果，10条中压线路中
，线路7的加权分解影响度指标最高，为 0.12，是对中压线路层级运行效率影响度最大的设备，其次是线路3、线路9，线路1、10最低。 虽然线路7运行效率不是10条线路中的最低值，但由于其所占权重较大，对中压线路层级运 行效率提升的影响最大，故选取线路7进行进一步分析。经计算，线路7运行效率为0.17，三 个运行区段的"运行效率"、"权重"、"单项分解影响度指标"、"加权分解影响度指标"如表3 所示。
[0122] 根据表3的计算结果，三个运行区段中，区段3的加权分解影响度指标最高，为 0.11，是对线路7运行效率影响度最大的运行区段。
[0123] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对 本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的【具体实施方式】进 行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请 待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种配电网运行效率影响度分析方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤： 步骤1:评价设备运行效率影响度，包括:计算设备运行效率影响度指标瓦友 步骤2:评价同层同类设备运行效率影响度，包括:计算同层同类设备运行效率影响度 指标 步骤3:评价配电系统运行效率影响度，包括:计算配电系统运行效率影响度指标 步骤4:配电网运行效率影响度评价及薄弱环节分析。2. 如权利要求1所述的配电网运行效率影响度分析方法，其特征在于，所述步骤1的计 算设备运行效率影响度指标^包括下述步骤： ① 将设备负荷曲线按照从大到小的顺序重新排列，得到持续负荷曲线； ② 计算设备满足基本安全准则及其他安全约束时的最大可输送负荷时，设为上限，时称 为设备的安全运行限值，计算设备轻载时所对应的负荷值时，设为下限，时称为经济运行区 间下限;Pu和时将设备的持续负荷曲线分为S个运行区段，即超过Pu的部分、介于Pu与时之间 的部分和低于时的部分； ③ 计算Ξ个运行区段分别对应的时间区间[0，tEi]、实际电量Si和最大可输送电量Sei， 其中i = l，2,3; ④ 计算Ξ个运行区段的运行效率值rj与对应的权重为设备运行在第j段所对应的 运行效率;Pj为设备运行在第j段的效率权重系数，即设备第j段持续供电时间占评价周期 的比重;j = l，2,3; ⑤ 计算出设备运行效率影响度指标瓦京。3. 如权利要求2所述的配电网运行效率影响度分析方法，其特征在于，反应整个设备运 行效率综合影响程度的指标定义为：式中，瓦^--设备运行效率影响度指标； ro一一运行效率的理论最优指标值； Sj一一评价周期内设备运行在第j段的实际供电量，S=Sl+S2+S3为评价周期内设备的实 际供电量； Sej--评价周期内设备在第j段中满足安全运行限值的最大可输送电量，& = Sei+Se2+ Se3为评价周期内设备满足安全运行限值的最大可输送电量； Si.o--评价周期内设备的最大设计可输送电量； Pl.o--设备的最大设计可输送容量，Se/Si.〇 = Pu/Pi.o即为设备满足安全运行限值的最 大负载率； tEl--设备的巧全运行限值'时与负荷持续曲线相交所对应的时间； tE2--设备"经济运行区间下限"时与负荷持续曲线相交所对应的时间； T-评价周期。4. 如权利要求1所述的配电网运行效率影响度分析方法，其特征在于，所述步骤2的计 算同层同类设备运行效率影响度指标盈^包括下述步骤： ① 依照步骤1计算每个设备运行效率影响度指标，第j个i类设备的运行效率影响度指 标记为. ② 计算每个设备资产价值占该层设备总资产价值的比例，第j个i类设备资产价值占该 类设备总资产价值的权重记为 ③ 计算出同层设备运行效率影响度指标^ 65. 如权利要求4所述的配电网运行效率影响度分析方法，其特征在于，假设单个设备运 行效率的理论最优指标值为ro,则(ro-EWu)表示该设备运行效率相对最优值的差距，目^表 示该设备对同层同类设备总体指标影响的权重;反映同层同类设备运行效率综合影响程度 的指标定义为：(2) 式中--第i类设备总体运行效率影响度指标； Ml-一第i类设备的总数量； E邸ij--第j个i类设备的运行效率。6. 如权利要求1所述的配电网运行效率影响度分析方法，其特征在于，所述步骤3的计 算配电系统运行效率影响度指标远玄包括下述步骤： ① 依照步骤2计算每类设备运行效率影响度指标，第i类设备的总体运行效率影响度指 标记为^. , ② 计算每类设备总资产价值占配电系统总资产价值的比例，第i类设备资产价值占系 统总资产价值的权重记为ωι; ③ 计算出配电系统运行效率影响度指标京玄7. 如权利要求6所述的配电网运行效率影响度分析方法，其特征在于，基于各层级设备 运行效率影响度指标，W同层同类设备资产价值占比为权重，设计系统运行效率影响度指 标计算公式为：〇) 式中 系统运行效率影响度指标； Ν--系统中设备层级个数； ωι-一第i类设备资产价值占系统总资产价值的权重； 盈^一一第i类设备的运行效率影响度指标。 在瓦玄、和盈玄的计算过程中，加权结果越大的单项分解影响度指标，即（^)- rj) · Pj、、听^，其对总体运行效率指标的影响也越大。8. 如权利要求1所述的配电网运行效率影响度分析方法，其特征在于，所述步骤4包括 下述步骤： ① 根据配电系统运行效率影响度指标^的计算结果，对设备层级影响度指标远^ 进行递减排序，指标值最大的分项所对应的设备层级即为对配电系统运行效率影响最大的 设备层级，W定位影响配电系统运行效率提升的薄弱环节； ② 根据同层设备运行效率影响度指标的计算结果，对单个设备影响度指标 气进行递减排序，指标值最大的分项所对应的设备即为对该层级设备运行效率影响 最大的主要设备，W定位影响同层设备运行效率提升的薄弱环节。 ③ 根据设备运行效率影响度指标盈京的计算结果，对分段影响度指标(ro-rj) . Pj进行 递减排序，指标值最大的分项所对应的运行区段即为对该设备运行效率影响最大的主要区 段，W定位影响设备运行效率提升的薄弱环节； ④ 根据W上的分析结果，针对配电系统中存在的影响运行效率提升的薄弱环节，在规 划建设及改造、运行方式优化中提出改善目标和措施。
【文档编号】G06Q10/04GK106096815SQ201610377749
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】崔艳妍, 刘伟, 马丽, 陈海, 刘苑红, 苏剑, 王军, 林建军, 李国良, 苑帅, 刘军, 梁云丹, 秦萱, 王英涛, 李来福, 罗慧, 刘梅招
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司, 国网江苏省电力公司, 国网江苏省电力公司泰州供电公司