改进密切值法在客户侧供电质量评价中的应用

王相伟，王志梁

（山东电力集团公司 营销部，济南 250001）

改进密切值法在客户侧供电质量评价中的应用

王相伟，王志梁

（山东电力集团公司 营销部，济南 250001）

客户侧供电质量评价涉及多项指标，指标权重的差异使得评价结果具有不确定性。密切值法因其原理简单、易于实现而被广泛应用于多指标类型评价问题，但在应用于客户侧供电质量评价时，未考虑评价指标权重对密切值的影响，导致评价结果不准确。鉴于指标权重在客户侧供电质量评价中的重要作用，提出改进的密切值法，引入熵权法确定指标权重并用于密切值的计算。将改进的密切值法应用于山东省客户侧供电质量监控系统，评价结果客观，实际应用表明，该方法简单、快捷，且能得到直观的评价效果。

供电质量；改进密切值法；指标权重；熵权法

随着国民经济的发展和科学技术的进步，电力用户对供电质量的要求越来越高。供电单位作为发电企业和电力终端用户之间的桥梁和纽带,要在市场经济中获得更大的发展空间，必须保证客户侧供电质量。如何衡量客户侧供电质量并对客户侧供电质量进行综合评价成为研究的热点。现有一些较为成熟的供电质量综合评价方法，如：矢量代数与数理统计方法、层次分析法、人工神经网络法等过多依赖于主观判断，易受人为因素影响。近年来，在供电质量评价领域又提出了一些更为客观的方法，如：文献[1]提出了灰色关联分析法，文献[2]运用灰色聚类评价方法对供电质量进行综合评价，得到评价对象的供电质量等级和评分值，文献[3]将各评价指标与评价标准组成一集对，结合模糊数学方法建立了供电质量综合评价的模糊集对分析模型，这些评价方法虽能准确评价出供电质量等级，但文献[1]、文献[2]中的灰色理论及文献[3]中的模糊数学方法都需要较深厚的数学基础，并且计算量较大，而且所研究的内容多属于确定供电质量等级，而专门就多个监测点进行供电质量优劣比较的研究却很少。文献[4]将密切值法这一多指标综合评价方法应用于供电质量的综合评价，其评价过程简明、快捷，计算简便灵活，结果直观。它通过排序各评价单元的优劣次序来计算待评价对象的密切值，最终更准确的确定供电质量等级。

然而，密切值法在进行供电质量综合评价过程中，一般不考虑各评价指标的权重，即使考虑评价指标的权重，也主要是对评价指标进行等权处理或是利用主观赋权法对各个评价指标赋值，导致评价结果不够准确且缺乏客观性。鉴于密切值法的优势和不足，本文提出了一种改进的密切值法，它继承了密切值法在评价单元优劣排序中的独到之处，将指标的各级评价标准引入初始矩阵，利用熵权法计算各评价指标的权重用于密切值的计算，克服传统指标赋权方法的主观性。将本文提出的改进密切值法应用于客户侧供电质量监控系统得到了良好的客户侧供电质量综合评价效果。

1 改进密切值法进行客户侧供电质量综合评价的步骤

1.1 评价指标矩阵的建立

供电质量评价指标对供电质量的综合评价有着重大的影响，评价指标的选取要尽可能全面地反映电网的实际情况，不能遗漏任何重要指标。按目前已有的电能质量国家标准和电力行业相关标准的规定，并结合山东省客户侧供电质量评价的实际需求，本文选定电压偏差A1、三相不平衡A2、谐波畸变A3、电压波动A4、电压闪变A5、频率偏差A6、供电可靠率A7、稽查工单处理超期率A8、居民合格率覆盖率A9作为评价指标，将各项指标分为“优秀”、“良好”、“中等”、“合格”和“不合格”5级并明确各个等级界限，如表1所示。

为全面评价供电单位的客户侧供电质量，本文将供电单位作为监测点进行综合分析。假设需评价m个监测点的客户侧供电质量，记为S1，S2，S3，…，Sm，并设监测点Si(i=1,2,3,…,m)在评价指标Aj(j=1,2,3,…,9)下的监测值为cij。为确定各供电单位的供电质量等级，将m个监测点连同各评价指标的等级界限均作为待评价点参与评价指标矩阵的构建，构成(m+5)行9列的初始矩阵CC=(cij)(m+5)×9。

1.2 目标差值率法进行指标矩阵规范化处理

为避免因各评价指标的量纲、数量级不同而造成评价等级不匹配，且在初始矩阵的各个评价指标中，有的指标值越大，质量越好，即正向指标，有的指标值越小，质量越好，即逆向指标，故需对初始矩阵的数据做规范化处理。本文使用目标差值率法[5]进行规范化处理。

式中：当Aj为正向指标时，Mj为矩阵CC中第j列的最小值；当Aj为负向指标时，Mj为矩阵CC中第j列的最大值。由此得到规范化的客户侧供电质量评价指标矩阵：(rij)(m+5)×9。

1.3 构建虚拟的客户侧供电质量评价指标最优点集和最劣点集

1.4 各个评价指标权重的确定

熵权法是一种客观赋权方法，可有效避免人为因素对指标权重的影响，实现赋权过程的客观性要求。这种方法采用信息熵对指标的信息量进行量化度量，以确定各指标的权重。本文采用一种改进的熵权法进行指标权重的确定。

首先采用概率统计的方法[6]确定评价指标在各等级上的概率分布。确定客户侧供电质量评价的时间段，在所确定的时长T范围内，根据采集到的各项客户侧供电质量指标的情况，统计各评价指标在每个等级上的时长τ，则某指标j处于第k级的概率fjk为该指标处于第k级的时长τk(j)除以总时长T，即

按式（3）计算每个指标各个等级上的概率，形成了这段时间内各项客户侧供电质量指标在每个等级的概率分布。

然后根据信息熵的定义，将第j个评价指标的信息熵定义为

最后计算指标权重。由于评价指标的信息熵越大，所携带的信息量越小，该指标对客户侧供电质量的影响也就越小，因此一般将指标权重由1-Hj来度量[7]。但若采用这一计算公式，当Hj—→——1时，不同指标的信息熵Hj之间即使是微小差别，也会引起权重的巨大差异。而信息熵Hj是对指标的信息量的量化，当熵值Hj相近时，相应的指标权重也应相近。因此，本文提出一种改进的权重计算公式如式（5）

表1 供电质量综合评价指标等级界限 %

由上所述，指标权重的求取以评价指标在各个等级上的概率分布为基础，而该概率分布是通过统计所有监测点的相关数据得到。因此，所得各项指标权重适用于所有参与客户侧供电质量评价的单位。

1.5 客户侧供电质量综合评价

将各项指标的权重作为影响因子，采用欧式距离计算第i个待评价点到最优点集的欧式距离d+1和到最劣点集的欧式距离d-1。

这样得到m个监测点和5个供电质量等级界限的密切值。根据密切值的大小将监测点以及等级界限进行排序，根据监测点与等级界限的相对位置判定监测点所属供电质量等级。

2 实验设计及效果展示

本文选取山东省作为案例，以山东省17家供电单位作为监测点，应用本文提出的客户侧供电质量综合评价方法对各地市的客户侧供电质量进行综合评价。由于山东省各地市供电单位的采集终端不支持对电压波动、电压闪变、频率偏差3项指标的采集，因此选取电压偏差、三相不平衡、谐波畸变、供电可靠率、稽查工单处理超期率、居民合格率覆盖率作为评价指标，采集的各监测点的客户侧供电质量评价的测试数据如表2所示。

应用本文提出的改进密切值法进行客户侧供电质量综合评价，步骤如下：

表2 各监测点客户侧供电质量评价测试数据 %

建立原始供电质量指标矩阵CC并对其进行规范化得到矩阵RR

按照公式（3）、公式（4）、公式（5）计算出6个评价指标的信息熵值及权重值。计算结果如表3所示。

按照公式（6）计算各个监测点及各个等级与虚拟最优点集A+与虚拟最劣点集A-的欧式距离和，按照公式（7）计算各个监测点及各个等级的密切值Ei，如表4所示。

表3 评价指标的熵值及权重值

根据表4中各单位及各等级界限的Ei值，按照从小到大的顺序进行排序，得出各单位供电质量评价结果为：单位9、14的客户侧供电质量等级为优秀，单位6、7、5、12、13、11、10、4、2的供电质量等级为良好，单位17、16、1的质量等级为中等，单位3、8、15的质量等级为合格，没有质量等级为不合格的单位。将本文的方法应用于客户侧供电质量监控系统，能很好的反映各个单位客户侧供电质量的优劣，为直观的展示各单位客户侧供电质量评价效果，将各个单位的密切值转化为百分制得分，客户侧供电质量评价效果截图如图1。

图1 客户侧供电质量评价效果截图

表4 各监测点及各等级的及Ei

表4 各监测点及各等级的及Ei

单位1单位2单位3单位4单位5单位6单位7单位8单位9单位10单位11 d+i d-i Ei 0.379 2 0.446 1 6.353 8 0.260 4 0.573 6 3.996 7 0.580 1 0.309 4 10.235 6 0.230 3 0.577 2 3.437 3 0.164 6 0.636 7 2.149 0 0.155 3 0.636 2 1.979 0 0.158 2 0.632 2 2.036 0 0.586 8 0.305 1 10.363 1 0.054 4 0.719 8 0.009 0 0.223 8 0.598 1 3.289 2 0.211 3 0.568 6 3.100 7单位12单位13单位14单位15单位16单位17优秀 良好 中等 合格d+i d-i Ei 0.205 9 0.615 4 2.937 3 0.210 5 0.574 9 3.076 7 0.081 6 0.726 3 0.499 2 0.629 8 0.259 7 11.21 6 0.334 9 0.517 4 5.442 6 0.276 6 0.515 9 4.372 3 0.085 3 0.698 3 0.606 0 0.272 2 0.504 6 4.308 5 0.451 0 0.328 8 7.836 5 0.732 2 0.060 1 13.374

3 结论

本文结合密切值法原理简单、概念清晰、易于实现的优势，针对其在客户侧供电质量评价中存在的不足对其进行改进。引入熵权法确定指标权重，以增强指标的客观性，将指标权重作为影响因子参与密切值的计算，用于客户侧供电质量的综合评价，能够得到良好的客户侧供电质量评价结果。将改进的算法应用于山东省客户侧供电质量监控系统，通过图1可以看出本文提出的改进密切值方法可行，且能较直观的展现各个供电单位客户侧供电质量的优劣。

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[1]雷刚,顾伟,袁晓冬.灰色理论在电能质量综合评估中的应用[J].电力自动化设备,2009,37（11）：62-65.

[2]周辉,杨洪耕,吴传来.基于灰色聚类的电能质量综合评估方法[J].电力系统保护与控制,2012,40（15）：70-75.

[3]刘俊华,罗隆福,张志文,等.基于模糊集对分析法的电能质量综合评估[J].电网技术,2012,36（7）：81-85.

[4]黄静,马宏忠,纪卉.密切值法在电能质量综合评价中的应用[J].继电器,2008,36（3）：60-64.

[5]杨文海,王丽芳,王坤,等.改进密切值法在水环境质量评价中的应用[J].水资源与水工程学报,2005,16（2）：69-74.

[6]刘颖英,戴平,徐永海,等.电能质量综合评估方法比较[J].电力自动化设备,2008,28（12）：93-97.

[7]张先起,刘慧卿.基于熵权的灰色关联模型在水环境质量评价中的应用[J].水资源研究,2006,27（3）：17-19.

Application of modified osculating value method in evaluation of power supply quality at client side

WANG Xiang⁃wei，WANG Zhi⁃liang
（Shandong Electric Power Group,Ji’nan 250001,China）

That power supply quality evaluation at client side involves a number of index and the difference of index weight makes the evaluation results uncertain.Because of the simple prin⁃ciples and easy implementations,osculating value method is wide⁃ly applied to multi⁃index evaluation problem.When this method is applied to comprehensive evaluation of power supply quality at cli⁃ent side,the influence of the weight of evaluation index is ignored.As a result,the evaluation result is inaccurate.This paper proposes a modified osculating value method in view of the important role of index weight.The entropy weight method is introduced to deter⁃mine the index weight to calculate osculating value.The modified osculating value method is applied to power quality monitoring and control system at client side in Shandong province,which makes the assessment result more objective.Practical application shows that the modified method proposed in this paper is simple and fast,and has intuitive evaluation effects.

power supply quality;modified osculating value method;index weight;entropy weight metho

TM714

A

1009-1831（2013）01-0038-04

2012-12-02；修回日期：2012-12-11

王相伟（1971），男，山东烟台人，高级工程师，山东电力集团公司营销部稽查信息处处长,主要从事电力营销信息化及稽查监控研究工作；王志梁（1977），男，山东潍坊人，工程师，山东电力集团公司营销部市场管理专工,主要从事电力市场管理研究工作。