基于模糊理論的農(nóng)網(wǎng)供電可靠性評估

張其全 黃健

【摘要】 按照國家十三五規(guī)劃建設(shè)全面小康的要求，農(nóng)村地區(qū)的發(fā)展尤為重要，農(nóng)村地區(qū)對電力可靠性的要求也越來越高。建立一個農(nóng)網(wǎng)可靠性評價模型對農(nóng)網(wǎng)改造升級很有必要。本文分析了農(nóng)村地區(qū)的現(xiàn)狀，找出了農(nóng)網(wǎng)供電可靠性的評價指標(biāo)，建立模糊綜合評價模型對農(nóng)村地區(qū)的供電可靠性進行評估。幫助農(nóng)網(wǎng)有針對性地進行改造升級。

【關(guān)鍵字】 農(nóng)網(wǎng) 供電可靠性 模糊綜合評價 熵值法

一、研究背景及意義

改革開放30多年以來，經(jīng)濟水平大大提高，人民生活水平日益改善。人們對于配電系統(tǒng)可靠性的要求也越來越高。但是我國農(nóng)村地區(qū)供電系統(tǒng)仍然存在許多問題，有些偏遠地區(qū)供電嚴(yán)重不足，電能質(zhì)量低下，難以滿足人們工作生活用電需求，農(nóng)網(wǎng)改造的問題亟待解決。于是對農(nóng)網(wǎng)供電可靠性評估就顯得十分有必要了，其意義在于能夠定量區(qū)別各農(nóng)網(wǎng)供電的好壞程度，使農(nóng)網(wǎng)改造能夠有目標(biāo)有針對性地進行，避免資源浪費。

二、研究方法

配電網(wǎng)評價方法主要有解析法，模擬法等。解析法是最常用的評價方法，主要包含故障后果分析法、網(wǎng)絡(luò)等值法、最小路法等[1]。

考慮到農(nóng)網(wǎng)供電可靠性不僅涉及確定性問題，還涉及隨機和不確定性問題，還有許多模糊性問題。如用戶對供電的滿意程度，元件的故障率、老化率都具有模糊性質(zhì)，于是考慮采用模糊理論等人工智能方法對于供電可靠性評估具有較好的實際意義。

針對農(nóng)網(wǎng)供電可靠性評估，只需對多種影響因素進行綜合評估，評估效果即可達到要求，于是采用模糊綜合評估理論的方法是可行的。

三、模糊綜合評價模型

對農(nóng)網(wǎng)可靠性評估最重要的就是要找到可靠性指標(biāo)，由文獻[1]知道典型的可靠性指標(biāo)有：用戶平均停電頻率、用戶平均停電持續(xù)時間、系統(tǒng)平均停電頻率、系統(tǒng)平均停電持續(xù)時間、平均供電（不）可用率、期望缺供電能量等。

模型建立[2]：

1.確定因素集U：U={u1，u2，…，un}

農(nóng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為簡單，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)網(wǎng)為評估對象，此處選取幾項重要的評價指標(biāo)：供電可靠率u1，系統(tǒng)關(guān)鍵元件老化率u2，平均停電頻率（次/戶.年）u3，平均停電持續(xù)時間（時/戶.年）u4，平均電壓偏移率u5。

2.確定評語集V：V={v1，v2，…，vm}

我們可以將農(nóng)網(wǎng)供電可靠性評估分為五個等級（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ），其中Ⅰ等級表示可靠性能最高，依次降低，Ⅴ代表可靠性最低。

3.相對隸屬度確定[3]

我們將評語分為5個等級，而評價指標(biāo)一般可以分為效益型指標(biāo)、成本性指標(biāo)、固定型指標(biāo)、偏離型指標(biāo)、區(qū)間型指標(biāo)和偏離區(qū)間型指標(biāo)。由實際情況可知，供電可靠性的評價指標(biāo)屬于指標(biāo)值越接近某個固定區(qū)間越好的指標(biāo)，故為區(qū)間型指標(biāo)，可設(shè)其隸屬度函數(shù)如下：

式中：ri j表示因素論域中U中第i個因素對應(yīng)于等級域V中第j個等級vj的相對隸屬度，a表示評價因素分級指標(biāo)下某一指標(biāo)和各等級的取值區(qū)間。

4.因素域與等級域之間進行隸屬度分析建立模糊關(guān)系矩陣

5.熵值法確定權(quán)重系數(shù)W

以往確定評價指標(biāo)權(quán)重時，一般采用主觀權(quán)重的方法，如層次分析法等。而主觀因素會使評價結(jié)果出現(xiàn)偏差。文獻[3]采用了信息論的方法 ，可用信息熵評價系統(tǒng)所獲信息的有序度及其效用，即由評價指標(biāo)值構(gòu)成的判斷矩陣來確定指標(biāo)的權(quán)重，從而盡量消除個別指標(biāo)權(quán)重的認(rèn)為干擾，使評價結(jié)果更符合實際.由于篇幅有限，故省略其計算步驟。

6.模糊綜合評價

其中，P是與W維度相同的向量，Pimax所對應(yīng)的i就是評價結(jié)果（第i等級）。至此，評估過程完成。

四、總結(jié)

模糊綜合評價具有很好的實際意義，應(yīng)用起來也方便快捷，適用于農(nóng)網(wǎng)供電可靠性評估。通過調(diào)查評價指標(biāo)的數(shù)據(jù)，結(jié)合本文相關(guān)算法，編寫計算機程序能方便快捷地評估某一地區(qū)農(nóng)網(wǎng)供電可靠性的情況。根據(jù)評估等級，有關(guān)部門可以更加針對性地對農(nóng)村地區(qū)電網(wǎng)進行施工改造，確保農(nóng)村地區(qū)用電的可靠性逐漸提高。

參 考 文 獻

[1]袁明軍.配電系統(tǒng)可靠性評估方法與應(yīng)用研究.山東大學(xué)博士學(xué)位論文，2011.

[2]司守奎，孫璽菁.數(shù)學(xué)建模算法與應(yīng)用.北京：國防工業(yè)出版社，2011.

[3]羅軍剛，解建倉，阮本清.基于熵權(quán)的水資源短缺風(fēng)險模糊綜合評價模型及應(yīng)用.水利學(xué)報.2008.39（9）.