本發(fā)明涉及經(jīng)濟效益分析方法，具體涉及一種基于設(shè)備異動的配電網(wǎng)可靠性經(jīng)濟效益分析方法。

背景技術(shù)：

研究配電網(wǎng)可靠性投資經(jīng)濟效益的計算和評估方法，有利于電網(wǎng)公司根據(jù)不同投資水平產(chǎn)生的不同可靠性投資經(jīng)濟效益，對不同配電網(wǎng)建設(shè)改造的正效益、負效益、以及綜合效益進行評測和考核。

為了建立配電網(wǎng)可靠性投資效益分析模型，需要可信度高的配電網(wǎng)可靠性與經(jīng)濟性數(shù)據(jù)源。目前，電網(wǎng)企業(yè)在可靠性管理過程中，會記錄電網(wǎng)發(fā)生停電事件的時間、停電區(qū)域、停電時戶數(shù)等信息，這些信息通過負荷采集點的自動采集裝置自動上傳到可靠性管理系統(tǒng)，擁有足夠的可信度。然而經(jīng)濟性數(shù)據(jù)源的獲取因項目施工時間跨度大、項目分包混亂等原因，導致投資數(shù)據(jù)收資困難。

目前，國家電網(wǎng)公司在線運行的與配電網(wǎng)可靠性、經(jīng)濟性相關(guān)的系統(tǒng)主要為設(shè)備(資產(chǎn))運維精益管理系統(tǒng)(pms2.0)、電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)。就信息和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、元件設(shè)備組成、數(shù)據(jù)庫輸入輸出變量而言，上述兩個系統(tǒng)均存在信息不對稱、變量關(guān)系紊亂、開發(fā)平臺不統(tǒng)一等不利因素。如何根據(jù)上述兩套在線運行的數(shù)據(jù)庫信息，尋找和發(fā)現(xiàn)相關(guān)數(shù)學物理統(tǒng)計規(guī)律和計算方法，探索可靠性投資與經(jīng)濟效益之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，是一項具有挑戰(zhàn)性的工作

因此，迫切需要一種配電網(wǎng)可靠性投資經(jīng)濟效益分析方法，將可靠性投資與經(jīng)濟效益之間的關(guān)聯(lián)起來，建立可靠性投資經(jīng)濟效益計算模型。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，本發(fā)明提供一種基于設(shè)備異動的配電網(wǎng)可靠性經(jīng)濟效益分析方法。所述分析方法包括：

步驟1：獲取所述供電區(qū)域設(shè)備的異動信息；

步驟2：依據(jù)異動的設(shè)備，計算投資成本；

步驟3：將投資成本與預安排停電事件匹配，獲取關(guān)聯(lián)關(guān)系；

步驟4：根據(jù)所述異動信息，建立可靠性投資前后配電網(wǎng)可靠性提升預測模型；

步驟5：建立配電網(wǎng)可靠性投資效益的計算模型；

步驟6：當供電區(qū)域設(shè)備異動時，采用所述配電網(wǎng)可靠性投資效益的計算模型計算配電網(wǎng)可靠性投資效益。

優(yōu)選的，所述步驟3的施工與配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系如下式所示：

式中，a1反映單位投資引起的缺供電量；d為當月天數(shù)，mi為當日停電的缺供電量總和，cinvest為通過設(shè)備異動計算的可靠性投資；a2反映單位投資引起的停電時戶數(shù)；zi為當日停電的停電時戶數(shù)總和。

優(yōu)選的，所述步驟4配電網(wǎng)可靠性提升預測模型通過對最小二乘支撐向量機采用拉格朗日乘子法和卡羅需‐庫恩‐塔克條件共同作用下得到。

優(yōu)選的，所述的配電網(wǎng)可靠性提升預測模型如下式所示：

式中，λi：拉爾朗日乘子，b：偏執(zhí)量，k(xi,xj)表示從樣本輸入空間，通過非線性映射到高維特征空間的核函數(shù)，i＝1,...,l，j＝1,...,l。

優(yōu)選的，所述最小二乘支持向量按下式計算：

y＝f(x)＝ω·φ(x)+b(4)

對所述最小二乘支持向量機采用拉格朗日乘子法如下式所示：

所述卡羅需‐庫恩‐塔克條件如下式所示：

式中，訓練樣本集{(xi,yi)}，i＝1,...,n，n為訓練樣本的容量，xi∈rⁿ為樣本輸入，yi∈r為樣本輸出值；ω為權(quán)向量，b是偏執(zhí)量；φ(x)為從低維空間到高維空間的映射；ei為誤差，e∈r^l×1為誤差向量；λ：拉格朗日乘子，λ∈r^l×1；λ＝[λ1,λ2,...λl]^t，e＝[1,1,...1]^t為l×1維列向量，y＝[y1,y2,...,yl]^t，i為單位矩陣，k為適宜的核函數(shù)，且

優(yōu)選的，所述步驟5的配電網(wǎng)可靠性經(jīng)濟效益分析與評估模型如下式所示：

式中，a3為綜合的配電網(wǎng)可靠性綜合效益指標，(rs-2)i+1為通過配電網(wǎng)可靠性提升預測模型預測的供電可靠性指標，(rs-2)i為投資的上一周期的可靠性指標，h為區(qū)域供電總戶數(shù)，cinvest為預測周期的投資金額，a2為單位投資導致的預安排停電時戶數(shù)。

優(yōu)選的，所述步驟2的設(shè)備異動的投資成本按下式計算：

配電網(wǎng)建設(shè)投資總金額＝基價+人工費×153.1％+設(shè)備費×107.51％(8)

式中，不同設(shè)備的基價、人工費、設(shè)備費依據(jù)實際情況定。

一種基于設(shè)備異動的配電網(wǎng)可靠性經(jīng)濟效益分析裝置，所述裝置包括：依次連接的數(shù)據(jù)庫模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、輸入模塊、分析模塊和輸出模塊；

所述數(shù)據(jù)庫模塊用于收集并存儲供電區(qū)域設(shè)備的異動信息；

所述數(shù)據(jù)處理模塊用于計算異動的設(shè)備的投資成本，并將所述投資成本與預安排停電事件匹配，獲取關(guān)聯(lián)關(guān)系；

所述輸入模塊用于將數(shù)據(jù)處理模塊處理的數(shù)據(jù)傳輸至所述分析模塊；

所述分析模塊根據(jù)故障停電信息建立可靠性投資前后配電網(wǎng)可靠性提升預測模型，預測故障停電的可靠性，并根據(jù)所述輸入模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過配電網(wǎng)可靠性投資效益的計算模型，得到配電網(wǎng)可靠性投資效益；

所述輸出模塊用于輸出配電網(wǎng)可靠性投資效益值。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明基于傳統(tǒng)配電網(wǎng)可靠性經(jīng)濟效益分析中投資數(shù)據(jù)不可信的問題，由pms2.0系統(tǒng)設(shè)備異動信息，建立了配電網(wǎng)可靠性投資的計算模型，從而解決了配電網(wǎng)可靠性經(jīng)濟效益分析中投資數(shù)據(jù)來源問題。

(2)本發(fā)明提出一種在配電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)未知的情況下，通過歷史數(shù)據(jù)，預測一定時間段內(nèi)配電網(wǎng)可靠性的方法，從而可解決在宏觀層面通過歷史停電及可靠性投資數(shù)據(jù)即可求取配電網(wǎng)可靠性提升量的問題。

(3)本發(fā)明考慮預安排停電，建立了綜合的配電網(wǎng)可靠性經(jīng)濟效益分析模型，從而使模型能更精確的反映配電網(wǎng)投資對配電網(wǎng)可靠性的影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的配電網(wǎng)可靠性投資經(jīng)濟效益分析方法流程圖；

圖2為本發(fā)明的pms2.0系統(tǒng)與電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)匹配示意圖；

圖3為本發(fā)明的故障停電對配電網(wǎng)可靠性預測流程圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合說明書附圖和實例對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步的說明。

本發(fā)明提供一種基于設(shè)備異動的配電網(wǎng)可靠性經(jīng)濟效益分析方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1：獲取所述供電區(qū)域設(shè)備的異動信息

設(shè)備(資產(chǎn))運維精益管理系統(tǒng)(pms2.0)是面向運維檢修部門的統(tǒng)一設(shè)備(資產(chǎn))運維精益管理系統(tǒng)，覆蓋運維檢修業(yè)務和生產(chǎn)管理過程。實現(xiàn)設(shè)備(資產(chǎn))從規(guī)劃、安裝、運行、退役、再利用直至報廢的資產(chǎn)全壽命管理。

pms2.0系統(tǒng)中記錄有設(shè)備(資產(chǎn))的變更信息，包括設(shè)備物理參數(shù)信息(設(shè)備類別、設(shè)備類型、電壓等級)、設(shè)備變更信息(設(shè)備增加方式、投運時間)等。將pms2.0數(shù)據(jù)按照站房、間隔單元、架空線路、電纜線路、配電站內(nèi)一次設(shè)備的分類依據(jù)，分別以excel的形式導出各月設(shè)備異動表。

電網(wǎng)可靠性數(shù)據(jù)存放于電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)中，其中“停電結(jié)束時間”、“停電性質(zhì)”、“停電時戶數(shù)”均為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。將某供電區(qū)域配電網(wǎng)可靠性數(shù)據(jù)以excel的形式導出，并對其進行數(shù)據(jù)預處理，將停電數(shù)據(jù)按停電性質(zhì)分為預安排停電數(shù)據(jù)與故障停電數(shù)據(jù)。

步驟2：依據(jù)異動的設(shè)備，計算投資成本

依據(jù)異動設(shè)備的物理參數(shù)信息與《20kv及以下配電網(wǎng)工程建設(shè)預算編制與計算標準》、《國網(wǎng)電力物資預算價格》兩份文件的相關(guān)規(guī)定，計算設(shè)備異動的投資成本。

根據(jù)《20kv及以下配電網(wǎng)工程建設(shè)預算編制與計算標準》文件的有關(guān)規(guī)定，配電網(wǎng)建設(shè)成本由安裝工程費、設(shè)備購置費、其他費用和動態(tài)費用構(gòu)成。各項費用內(nèi)容與計算公式詳見表1。

表1配電網(wǎng)建設(shè)投資成本各項費用內(nèi)容與計算公式詳表

綜合表1中的計算公式，可以通過如下公式計算得到因設(shè)備異動引起的配電網(wǎng)可靠性投資總額。公式如下：

配電網(wǎng)建設(shè)投資總金額＝基價+人工費×153.1％+設(shè)備費×107.51％(1)

式(1)中，不同設(shè)備的基價、人工費、設(shè)備費依據(jù)具體實際值定。

步驟3：將投資成本與預安排停電事件匹配，獲取關(guān)聯(lián)關(guān)系

將設(shè)備異動的時間參數(shù)信息與電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)中的施工停電時間匹配，獲得因設(shè)備異動施工導致的配電網(wǎng)停電數(shù)據(jù)信息，兩個信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合方法見附圖2。

通過匹配pms2.0系統(tǒng)設(shè)備異動信息與電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)中預安排停電的停電終止日期進行匹配，將設(shè)備異動信息與配電網(wǎng)可靠性數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，得到單月各電壓等級的設(shè)備異動施工引起的缺供電量總量和停電時戶數(shù)總量。進而通過匹配日期字段，可將配電網(wǎng)建設(shè)投資與施工停電關(guān)聯(lián)起來，從而實現(xiàn)對配電網(wǎng)可靠性投資經(jīng)濟效益的分析研究。

單位投資引起的缺供電量計算公式如下：

式中，a1反映單位投資引起的缺供電量，a1數(shù)值越大，表示單位投資引起的缺供電量越多。d為當月天數(shù)，mi為當日停電的缺供電量總和，cinvest為通過設(shè)備異動計算的可靠性投資。

單位投資引起的停電時戶數(shù)計算公式如下：

式中，a2反映單位投資引起的停電時戶數(shù)，a2數(shù)值越大，表示單位投資引起的停電時戶數(shù)越多。d為當月天數(shù)，zi為當日停電的停電時戶數(shù)總和。cinvest為通過設(shè)備異動計算的可靠性投資。

通過將配電網(wǎng)建設(shè)投資與施工停電關(guān)聯(lián)，即可獲得投資當月單位投資造成的預安排停電量。

步驟4：根據(jù)異動信息，建立可靠性投資前后配電網(wǎng)可靠性提升預測模型

在配電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)未知情況下，建立可靠性投資前后配電網(wǎng)可靠性提升預測模型，即可獲得可靠性投資數(shù)據(jù)投資前后供電可靠性的提升，因步驟3已計算預安排停電對配電網(wǎng)可靠性的影響，因此該部分的可靠性預測僅預測故障停電對配電網(wǎng)可靠性的影響。

配電網(wǎng)當月的可靠性與預測月度月份、預測月度惡劣天氣天數(shù)、預測月度前一年配電網(wǎng)總投資金額、預測地點當前可靠性水平共4個因素密切相關(guān)。為此，采用一種基于最小二乘支持向量機進行配電網(wǎng)可靠性提升預測。

如圖3所示：依次為對歷史數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)歸一化處理形成樣本矩陣、確定參數(shù)、求解目標函數(shù)得到回歸方程，利用回歸方程進行可靠性預測。

最小二乘支持向量機的回歸原理：給定一組訓練樣本集{(xi,yi)}，i＝1,...,n，其中n為訓練樣本的容量，xi∈rⁿ為樣本輸入，yi∈r為樣本輸出值。對訓練樣本進行非線性回歸，最小二乘支持向量機的核心思想是通過一個非線性映射φ(x)，將訓練樣本映射到高維特征空間，然后在高維特征空間中進行線性回歸，此時回歸函數(shù)為：

y＝f(x)＝ω·φ(x)+b(4)

其中ω為權(quán)向量，b是偏執(zhí)量，φ(x)為從低維空間到高維空間的映射。此時最小二乘支持向量機的優(yōu)化問題為：

s.t.ω^tφ(xi)+b+ei＝y(tǒng)i,i＝1,...,l(5)

其中，ei為誤差，e∈r^l×1為誤差向量，c(c＞0)為正則化參數(shù)，控制誤差的懲罰程度。引入拉格朗日乘子λ，λ∈r^l×1，式(5)轉(zhuǎn)化為

由卡羅需-庫恩-塔克條件得

消去ω和e，則式(6)的解為:

其中λ＝[λ1,λ2,...λl]^t，e＝[1,1,...1]^t為l×1維列向量，y＝[y1,y2,...,yl]^t，i為單位矩陣，k為適宜的核函數(shù)，且為了簡化計算過程，用原空間中的核函數(shù)代替在高維特征空間中的點積運算。

最小二乘支持向量機的預測模型為：

其中，λi，b可由上式的線性方程求出，k(xi,xj)表示從樣本輸入空間，通過非線性映射到高維特征空間的核函數(shù)。且采用rbf核函數(shù)作為最小二乘支持向量機模型中的核函數(shù)。

預測模型輸入樣本選取的每個輸入樣本均含有4個特性指標：配電網(wǎng)當月的可靠性與預測月度月份、預測月度惡劣天氣天數(shù)、預測月度前一年配電網(wǎng)總投資金額、預測地點當前可靠性水平。

根據(jù)歷史數(shù)據(jù)樣本，通過最小二乘支持向量機的預測模型，即可預測某月僅考慮故障停電的可靠性指標。

步驟5：建立配電網(wǎng)可靠性投資經(jīng)濟效益的計算模型。

綜合考慮配電網(wǎng)可靠性投資負效益、正效益，建立配電網(wǎng)可靠性投資經(jīng)濟效益的計算模型。

可靠性投資經(jīng)濟效益的計算模型如下：

式中，a3為綜合的配電網(wǎng)可靠性綜合效益指標，(rs-2)i+1為通過配電網(wǎng)可靠性提升預測模型預測的供電可靠性指標，(rs-2)i為投資的上一周期的可靠性指標，h為該區(qū)域供電總戶數(shù)，cinvest為預測周期的投資金額，a2為單位投資導致的預安排停電時戶數(shù)。

步驟6：當供電區(qū)域設(shè)備異動時，采用所述配電網(wǎng)可靠性投資效益的計算模型計算配電網(wǎng)可靠性投資效益

容易看出，a3的值大于0，說明可靠性投資的實施可帶來經(jīng)濟效益，且該值越大，可靠性經(jīng)濟效益也越大。

一種基于設(shè)備異動的配電網(wǎng)可靠性經(jīng)濟效益分析裝置，該裝置包括：依次連接的數(shù)據(jù)庫模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、輸入模塊、分析模塊和輸出模塊；

數(shù)據(jù)庫模塊用于收集并存儲供電區(qū)域設(shè)備的異動信息；

數(shù)據(jù)處理模塊用于計算異動的設(shè)備的投資成本，并將投資成本與預安排停電事件匹配，獲取關(guān)聯(lián)關(guān)系；

輸入模塊用于將數(shù)據(jù)處理模塊處理的數(shù)據(jù)傳輸至分析模塊；

分析模塊根據(jù)故障停電信息建立可靠性投資前后配電網(wǎng)可靠性提升預測模型，預測故障停電的可靠性，并根據(jù)所述輸入模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過配電網(wǎng)可靠性投資效益的計算模型，得到配電網(wǎng)可靠性投資效益；

輸出模塊用于輸出配電網(wǎng)可靠性投資效益值。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應明白，本申請的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、cd‐rom、光學存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。

本申請是參照根據(jù)本申請實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合。可提供這些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

以上僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。