畢業(yè)論文-電網(wǎng)設(shè)備能效監(jiān)測(cè)與評(píng)估

湖南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目：電網(wǎng)設(shè)備能效監(jiān)測(cè)與評(píng)估 學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 電氣工程及其自動(dòng)化八班學(xué)院名稱： 電氣與信息工程學(xué)院指導(dǎo)老師： 學(xué)院院長(zhǎng)： 2015年5月日摘要電能在現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)生活中扮演著極為重要的角色，是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。然而我國(guó)電能使用效率一直處于比較低的狀態(tài)，電力能源浪費(fèi)極其嚴(yán)重。因此電網(wǎng)設(shè)備節(jié)能便成為了我國(guó)全面推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其中電網(wǎng)設(shè)備的節(jié)能工作更是重中之重。因此，本文就針對(duì)電網(wǎng)設(shè)備能效的監(jiān)測(cè)與評(píng)估方面的工作做出了研究分析。論文首先對(duì)我國(guó)能源消耗利用現(xiàn)狀，尤其是電能方面進(jìn)行了介紹，并分析了電網(wǎng)設(shè)備能效監(jiān)測(cè)與評(píng)估研究工作的現(xiàn)狀。隨后對(duì)常見(jiàn)電網(wǎng)設(shè)備，即電力線路和變壓器的能耗機(jī)理進(jìn)行了分析，并根據(jù)能效評(píng)估指標(biāo)體系建立的原則，給出了電網(wǎng)設(shè)備的遞階層次的能效指標(biāo)體系框架，然后分析了一般常用的評(píng)估方法，分別指出了他們的可取之處以及存在的不足之處。然后本文構(gòu)建了一個(gè)電網(wǎng)設(shè)備能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)，并介紹了其硬件構(gòu)成。以便獲取電網(wǎng)設(shè)備可信、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)穩(wěn)定的用電數(shù)據(jù)。本文利用的是一種復(fù)合型的評(píng)估方法：首先結(jié)合層次分析法的求出指標(biāo)主觀權(quán)重，再將主客觀權(quán)重結(jié)合給指標(biāo)賦權(quán)；利用灰色關(guān)聯(lián)法求解指標(biāo)的模糊隸屬度；最后則利用模糊評(píng)價(jià)法對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的能效進(jìn)行評(píng)估。論文的最后通過(guò)幾個(gè)算例分析驗(yàn)證了該方法的有效性。關(guān)鍵詞：電網(wǎng)設(shè)備；能效評(píng)估；層次分析法；模糊綜合評(píng)價(jià)法AbstractElectricityproductioninmodernsocietyplaysacriticalroleinlife,isameasureofacountry'scomprehensivenationalstrengthandisoneoftheimportantstandard.However,ourcountryhavebeenisinastateoflowpowerefficiency,electricenergywasteisveryserious.Sogridenergyconservationbecameourcountrycomprehensivelypromoteaveryimportantpartintheworkoftheconstructionofecologicalcivilization.GridoftheenergyconservationworkisParamount.Therefore,inthispaper,themonitoringandevaluationofpowergridequipmentenergyefficiencyworkhasmadetheresearchandanalysis.Paperfirstofall,thecurrentsituationoftheenergyconsumptionandutilizationofourcountry,especiallyelectricityareintroduced,andanalyzedthepowerequipmentmonitoringandevaluationofthecurrentsituationoftheresearchworkofenergyefficiency.Thenthecommongridequipment,namely,powerlinesandtheenergyconsumptionmechanismoftransformerisanalyzed,andbasedontheprincipleofenergyefficiencyassessmentindexsystemestablished,theefficiencyofgridequipmenthasbeengivenclasstimesindexsystemframework,andthenanalyzestheevaluationmethodsusuallyused,respectively,pointedouttheirmeritexistingshortcomings.Thenthispaperbuildsanetworkequipmentmonitoringsystemplatformofenergyefficiency,andintroducesitshardwarestructure.Inordertoobtainthepowerofthepowergridequipmentreliable,accurateandreal-timedata.Inthispaperisakindofcompositeevaluationmethod:firstofall,combinedwithanalytichierarchyprocessofsubjectiveweightsarecalculated,thencombinesthesubjectiveandobjectiveweightstoweighting;USESthemethodofgreycorrelationindexoffuzzymembershipdegree;Finally,usingfuzzyevaluationmethodtoevaluatetheefficiencyofgridequipment.Theendofthepaperbyanalyzingseveralnumericalexamplesverifytheeffectivenessoftheproposedmethod.Keywords：gridequipment；energyefficiencymonitoring；energyefficiencyassessment；AHP；FCE目錄第1章緒論 71.1研究背景 71.1.1我國(guó)能源現(xiàn)狀分析 71.1.2我國(guó)電力能源現(xiàn)狀分析 81.2電網(wǎng)設(shè)備能效評(píng)估的研究現(xiàn)狀 101.2.1電網(wǎng)設(shè)備能效研究的現(xiàn)狀 101.2.2評(píng)估方法的研究 111.3本文的研究工作 12第2章電網(wǎng)設(shè)備的能效機(jī)理分析及量化模型 152.1電網(wǎng)設(shè)備的能耗機(jī)理分析 152.1.1電力線路的能耗機(jī)理分析 152.1.2變壓器的能耗機(jī)理分析 172.2本章小結(jié) 20第3章電網(wǎng)設(shè)備能效檢測(cè)平臺(tái)的構(gòu)建 213.1主站結(jié)構(gòu) 213.2通信結(jié)構(gòu) 213.3采集結(jié)構(gòu) 213.4本章小結(jié) 21第4章電網(wǎng)設(shè)備能效評(píng)估方法 224.1評(píng)估指標(biāo)體系的建立與常用的評(píng)估的方法 224.1.1評(píng)估指標(biāo)體系的建立 224.1.2常見(jiàn)評(píng)估方法分析 254.2電網(wǎng)設(shè)備能效的評(píng)估 324.2.1電網(wǎng)設(shè)備能效指標(biāo)體系的建立 324.2.2基于改進(jìn)的層次分析法與模糊綜合評(píng)估方法 354.2.3電網(wǎng)設(shè)備能效評(píng)估流程 404.3本章小結(jié) 41第5章算例分析 42結(jié)論與展望 43參考文獻(xiàn) 44致謝 45第1章緒論1.1研究背景1.1.1我國(guó)能源現(xiàn)狀分析能源，是指自然界提供給人類所需要的的某種特定形態(tài)和形式的能量，是人類賴以生存與發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。同時(shí)它也是衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)展情況的重要指標(biāo)。能源問(wèn)題事關(guān)國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)和我國(guó)全面建成小康社會(huì)的大局，深刻認(rèn)識(shí)當(dāng)前我國(guó)的能源形勢(shì)，對(duì)于進(jìn)一步做好能源計(jì)劃管理和節(jié)約用能工作有著很大的意義。首先就能源探明總儲(chǔ)量來(lái)說(shuō)，我國(guó)煤炭資源已累計(jì)探明儲(chǔ)量9000億，約占世界已探明儲(chǔ)量的1/6，僅次于獨(dú)聯(lián)體和美國(guó)，居世界第3位。近幾年年開采量均超過(guò)10億t，居世界第一位，即其總量?jī)H夠開采幾百年；石油儲(chǔ)量約為940億t（天然氣儲(chǔ)量為40萬(wàn)億m3），居世界第六位，近幾年年開采量均為1.6億t,居世界第五位，即其總量可開采500余年；截止2014年底，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量136019萬(wàn)kW，其年發(fā)電量約為5.8億kW·h，均居世界第一位。其次，就能源的人均擁有量來(lái)說(shuō)，我國(guó)的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量潛在總值為16.56萬(wàn)億美元，居世界第三位，但人均礦產(chǎn)儲(chǔ)量潛在總值為1.51萬(wàn)美元，只有世界平均水平的58%，排世界第53位，而且人均資源數(shù)量和資源生態(tài)質(zhì)量仍在繼續(xù)下降和惡化。其三，就能源利用的效率來(lái)說(shuō)，日本達(dá)57%。美國(guó)達(dá)51%，西歐主要國(guó)家達(dá)43%，而我國(guó)僅為30%；我國(guó)主要工業(yè)產(chǎn)品單位能源小號(hào)，比世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家平均高40%；也就是說(shuō)，我國(guó)每消耗1t標(biāo)準(zhǔn)煤所創(chuàng)造的國(guó)民生產(chǎn)總值，只有發(fā)達(dá)國(guó)家的1/2～1/4。隨著煤炭、石油、天然氣等化石能源的枯竭及我國(guó)城市化、工業(yè)化進(jìn)程的加速，能源消耗日益嚴(yán)重，盡管人類已經(jīng)開始使用新型能源，如太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能等可再生能源，但不可再生能源依然是日常生產(chǎn)中所需能量的主要來(lái)源，由此可知環(huán)境污染和能源短缺問(wèn)題日漸嚴(yán)重，已成為制約我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大難題。這些情況表明，我國(guó)能源消耗高、浪費(fèi)大，節(jié)約能源的潛力也非常巨大。同時(shí)也意味著，如果我們不注意節(jié)約能源，到一定歷史時(shí)期，我國(guó)能源將會(huì)比很多國(guó)家首先枯竭。根據(jù)我國(guó)嚴(yán)峻的能源形勢(shì)和實(shí)際國(guó)情，為了保障能源供應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，政府高度重視節(jié)能工作，把節(jié)能作為國(guó)家發(fā)展的重中之重。1998年國(guó)家頒發(fā)了《節(jié)約能源法》確立了節(jié)能工作在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位。在此之后每年都會(huì)制定一系列的政策法規(guī)加大節(jié)能工作力度。根據(jù)國(guó)家最新頒布的《工業(yè)節(jié)能十二五規(guī)劃》的要求，2015年之前，鋼鐵、化工、有色金屬、石化、紡織、建材、輕工、電子信息、機(jī)械等行業(yè)的單位工業(yè)增加值能耗較2010年下降18%、18%、18%、20%、20%、22%、20%、18%、20%。在“十二五”規(guī)劃以工業(yè)節(jié)能為核心，大力推薦生態(tài)文明建設(shè)大背景下，節(jié)能減排工作被提升到了戰(zhàn)略的高度，同時(shí)國(guó)家給出了各產(chǎn)業(yè)節(jié)能改革的方向，確定了一批高能耗行業(yè)的能耗指標(biāo)、都有助于緩解我國(guó)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與能源及環(huán)境之間日益尖銳的矛盾。黨的十八大也首次將生態(tài)文明建設(shè)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會(huì)建設(shè)并列，我們應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)、深刻領(lǐng)會(huì)國(guó)家這一戰(zhàn)略方針，提高全民族和子孫后代節(jié)能意識(shí)，千方百計(jì)、持久地做好節(jié)能工作。1.1.2我國(guó)電力能源現(xiàn)狀分析電能，是指電以各種形式做功的能力。是現(xiàn)代社會(huì)大量應(yīng)用的一種能源形式，和人民的日常生活息息相關(guān)。電能被廣泛應(yīng)用在動(dòng)力、照明、冶金、化學(xué)、紡織、通信、廣播等各個(gè)領(lǐng)域，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展、國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛躍的主要?jiǎng)恿?。隨著我國(guó)人民生活水平的提高與用電設(shè)備的普及，我國(guó)的電力產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，用電量急劇增加，所以電能損耗也大幅度增加。目前我國(guó)主要發(fā)電方式依然是火力發(fā)電，其主要原料是煤炭、石油或天然氣，它們均是不可再生資源，同時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量硫化物、氮化物與二氧化碳等，這些氣體被直接排放到大氣中，造成極其嚴(yán)重的污染。同時(shí)，發(fā)電生產(chǎn)所耗用的原煤量占了全國(guó)煤炭消耗量的50%；可見(jiàn)，電力行業(yè)對(duì)于中國(guó)生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。國(guó)家近年來(lái)也開始高度重視電力節(jié)能，并且將其作為國(guó)家節(jié)能戰(zhàn)略的重要部分，是節(jié)能產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展部分。而近年來(lái)，我國(guó)電網(wǎng)設(shè)備的電能損耗也越來(lái)越高，國(guó)家也將提高電網(wǎng)能效列為了目前節(jié)能工作的重點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。電力系統(tǒng)中各種電壓的變電所及輸配電線路組成的整體，稱為電力網(wǎng)，簡(jiǎn)稱電網(wǎng)。它包含變電、輸電、配電三個(gè)單元。電力網(wǎng)的任務(wù)是輸送與分配電能，改變電壓。根據(jù)相關(guān)部門推算：從發(fā)電、供電，一直到用電的這一過(guò)程，電力系統(tǒng)中的各電氣設(shè)備（包括發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器、電動(dòng)機(jī)等）全部的電能消耗占發(fā)電量的28%～33%，如圖1.1。因此整個(gè)電力系統(tǒng)損耗的能量是非常巨大的，而且降損潛力較大，做好電力系統(tǒng)的降損工作，尤其是電網(wǎng)設(shè)備的降損工作具有非常突出的戰(zhàn)略意義。圖1.1電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)損耗圖電網(wǎng)企業(yè)從事對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重大影響的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)、上至發(fā)電行業(yè)，下至用電行業(yè)都有著引導(dǎo)作用。電網(wǎng)企業(yè)是電力生產(chǎn)者與消費(fèi)者之間的紐帶，因此建設(shè)智能、可靠、高效、節(jié)能的綠色電網(wǎng)，引導(dǎo)電力上下游企業(yè)降低損耗的作用重大、責(zé)無(wú)旁貸。電網(wǎng)企業(yè)在降低損耗中主要發(fā)揮三大作用：（1）大力配合政府推動(dòng)的能源供應(yīng)體系向低碳方向發(fā)展，提高電網(wǎng)的資源優(yōu)化配置能力。（2）深化加強(qiáng)綠色行動(dòng)，促進(jìn)電能在客戶端的合理高效利用。（3）強(qiáng)化企業(yè)，精益化管理，帶頭做好企業(yè)自身經(jīng)營(yíng)中的降低損耗和低碳生活。 1.2電網(wǎng)設(shè)備能效評(píng)估的研究現(xiàn)狀1.2.1電網(wǎng)設(shè)備能效研究的現(xiàn)狀電力節(jié)能在我國(guó)節(jié)能減排工作中有著舉足輕重的作用。它不但能緩解能源供需的緊張局勢(shì)，還能有效地促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并且節(jié)能工作可以帶來(lái)非?？捎^經(jīng)濟(jì)利益。電網(wǎng)的節(jié)能在電力市場(chǎng)化，電網(wǎng)節(jié)能具有極大的意義。2000年3月，為了提高能效，促進(jìn)電能，加強(qiáng)節(jié)能管理的合理利用，改善能源結(jié)構(gòu)，保障經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，國(guó)家發(fā)布了《節(jié)約用電管理辦法》，明確要求電力用戶須積極采取經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境允許、技術(shù)可行的節(jié)電措施，制定降耗目標(biāo)和節(jié)電規(guī)劃，以做好節(jié)電工作。電網(wǎng)設(shè)備的能效分析主要是分析電網(wǎng)設(shè)備的能耗情況。對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的能效分析主要是對(duì)電網(wǎng)配電變壓器、輸電線路等的能耗情況和電能質(zhì)量進(jìn)行研究分析，通過(guò)建立科學(xué)的評(píng)估辦法，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的能效水平進(jìn)行評(píng)估，使電網(wǎng)可以充分挖掘自身的節(jié)能潛能，針對(duì)電網(wǎng)設(shè)備能效薄弱環(huán)節(jié)與不足之處提供方向和參考性地建議，更好地推進(jìn)電網(wǎng)行業(yè)節(jié)能減排工作。1.2.2評(píng)估方法的研究對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的能效進(jìn)行分析，首要的是建立合理的評(píng)估指標(biāo)體系，評(píng)估指標(biāo)體系是評(píng)估分析的基礎(chǔ)。由于在建立指標(biāo)體系時(shí)難免難以避免指標(biāo)全面性不足，結(jié)構(gòu)不太合理的情況，因此對(duì)建立的指標(biāo)體系需進(jìn)行篩選。篩選指標(biāo)體系主要有定性和定量?jī)蓚€(gè)方法。目前定量指標(biāo)的主要篩選方法有極大不相關(guān)法、信息熵法、聚類分析法、變異系數(shù)法、灰色關(guān)聯(lián)法等；定性指標(biāo)的篩選方法主要是將定性指標(biāo)量化。其次就是指標(biāo)權(quán)重的確定。指標(biāo)權(quán)重即為該指標(biāo)在整體評(píng)估中的相對(duì)重要程度。指標(biāo)權(quán)重主要分為主觀權(quán)重以及客觀權(quán)重。主觀權(quán)重主要是評(píng)估專家根據(jù)的自身經(jīng)驗(yàn)判斷而得到指標(biāo)的權(quán)重。主觀權(quán)重常用的賦值方法有Delphi法、CRITIC法、層次分析法等。由于主觀賦權(quán)的方法與專家的主觀經(jīng)驗(yàn)和判斷有很大的聯(lián)系，而對(duì)指標(biāo)的客觀情況考慮不足，使權(quán)重確定具有了主觀不確定性。相比主觀賦權(quán)方式，客觀賦權(quán)方式起步較晚?？陀^權(quán)重主要由各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)之間的差異程度來(lái)確定。主要的客觀賦權(quán)方法有變異系數(shù)法、熵值法、主多目標(biāo)規(guī)劃法、成分分析法等?？陀^權(quán)重的確定對(duì)于數(shù)學(xué)理論的依靠性很強(qiáng)，然而卻沒(méi)有考慮評(píng)判者對(duì)于待評(píng)估事物的主觀想法，所以往往會(huì)造成評(píng)估結(jié)果的誤差。故結(jié)合主客觀兩種賦權(quán)方式的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展出了主客觀綜合賦權(quán)的方式，依靠引入折中系數(shù)，將主觀權(quán)重和客觀權(quán)重線性組合起來(lái)從而得出最終的權(quán)重。最后是確定評(píng)估方法。利用多個(gè)指標(biāo)通過(guò)特定的數(shù)學(xué)函數(shù)得出一個(gè)評(píng)價(jià)值以反映待評(píng)估事物整體情況。評(píng)估方法需要根據(jù)待評(píng)估事物的情況來(lái)選取適當(dāng)?shù)木C合評(píng)估方法。目前常用的綜合評(píng)估方法大致有：1.專家評(píng)價(jià)法：主特點(diǎn)是充分發(fā)揮評(píng)估專家自身知識(shí)、信息和經(jīng)驗(yàn)，但這種方法耗時(shí)間、人力、物力太多，結(jié)并且評(píng)估結(jié)果對(duì)專家的主觀依賴性太強(qiáng)，具有較高的隨機(jī)性，合理性與準(zhǔn)確性不高；2.數(shù)學(xué)理論法：如模糊評(píng)價(jià)法，該方法將模糊的事物作量化處理，從而解決各種具有不確定性因素的問(wèn)題；3.基于新的評(píng)估理論基礎(chǔ)的方法：如工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、人灰色綜合評(píng)估法等；1.3本文的研究工作我國(guó)的電能利用率一直就比較低。因此電力節(jié)能是我國(guó)全面推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重點(diǎn)工作之一，而電網(wǎng)設(shè)備的損耗較嚴(yán)重，在節(jié)能工作方面的提升空間很大。因此電網(wǎng)設(shè)備節(jié)能便成為了我國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。對(duì)電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行能效分析，可以對(duì)電網(wǎng)的能耗情況進(jìn)行深入的了解，而后便可以針對(duì)性的對(duì)電網(wǎng)的能效薄弱環(huán)節(jié)與不足之處進(jìn)行改進(jìn)，推動(dòng)電網(wǎng)行業(yè)的能效工作。因此本文的主要研究工作如下：第二章論述了電網(wǎng)中線路與變壓器的能耗機(jī)理以及影響線路損耗和變壓器損耗的因素，并且給出了它們的能耗模型。第三章則建立一個(gè)電網(wǎng)設(shè)備能效監(jiān)測(cè)平臺(tái)，并介紹了其硬件組成，為評(píng)估工作的數(shù)據(jù)獲取奠定了基礎(chǔ)第四章則先分析了建立評(píng)估指標(biāo)體系的原則，并針對(duì)本課題提出了遞階分級(jí)的能效指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)。隨后介紹了一些常見(jiàn)的評(píng)估辦法，并指出了這些評(píng)估辦法的優(yōu)點(diǎn)與不足。結(jié)合以上結(jié)論，本文利用的是改進(jìn)后的層次分析法來(lái)計(jì)算得出指標(biāo)的主觀權(quán)重，同時(shí)提出了結(jié)合主客觀權(quán)重的賦權(quán)方式。由于常用的模糊隸屬函數(shù)模型的不足之處，本文運(yùn)用的是灰色關(guān)聯(lián)分析法求出指標(biāo)的模糊隸屬度，然后結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)法，對(duì)電網(wǎng)設(shè)備能效進(jìn)行評(píng)估分析。第五章利用以上提出的評(píng)估方法，做出了一個(gè)案例分析以論證其評(píng)估效果。第2章電網(wǎng)設(shè)備的能效機(jī)理分析及量化模型電能在電網(wǎng)中通過(guò)輸電線路、變壓器等電網(wǎng)設(shè)備傳輸?shù)倪^(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量有功以及無(wú)功損耗。其中線路損耗、變壓器損耗是電網(wǎng)設(shè)備電能損耗主要來(lái)源，而本文主要就這兩個(gè)方面進(jìn)行研究分析。2.1電網(wǎng)設(shè)備的能耗機(jī)理分析2.1.1電力線路的能耗機(jī)理分析輸電線路的參數(shù)有四個(gè)：電阻r、電抗x、電導(dǎo)g和電納b。對(duì)于不同長(zhǎng)度和電壓等級(jí)的線路通常采用不同的等值電路模型。一般小于100km的電纜線路或者100～300km架空線路，其電壓等級(jí)通常為110～220kV，由于電導(dǎo)g影響較小，可以忽略不計(jì)。故可用Ⅱ型等值電路等效，如圖2.1(a)。而對(duì)10kV及以下等級(jí)的電纜線路以及35kV及以下等級(jí)的架空電力線路，因?yàn)殡妷旱燃?jí)較低，且線路長(zhǎng)度較短，故可以忽略對(duì)地電容所產(chǎn)生電納b的影響，故可以采用簡(jiǎn)化的Ⅱ型等值電路模型等效，如圖2.1(b)。在傳輸功率的過(guò)程中，電力線路自身會(huì)產(chǎn)生與其物理參數(shù)相關(guān)的損耗。在負(fù)載狀態(tài)下線路電阻產(chǎn)生有功功率損耗，電抗產(chǎn)生無(wú)功功率損耗，而在空載狀態(tài)下線路的電導(dǎo)電納分別產(chǎn)生有功功率損耗和無(wú)功功率損耗。而通常在空載狀態(tài)下，電力線路由電導(dǎo)和電納所產(chǎn)生的有功及無(wú)功功率損耗可以忽略不計(jì)，因此通常在應(yīng)用中我們只考慮線路電阻與電抗產(chǎn)生的有功功率損耗以及無(wú)功功率損耗。負(fù)載情況下的有功功率損耗ΔP(kW)和無(wú)功功率損耗ΔQ(kvar)的計(jì)算公式如下：ΔpI=SS2ΔP=3S3U2R×10ΔQ=3S3U2X×10-其中:S為通過(guò)的視在功率,MVA；P為通過(guò)的有功功率,MW；Q為通過(guò)的無(wú)功功率,Mvar；U為線電壓,kV；R為每相的電阻；X為每相的電抗。功率傳輸時(shí)。線路的有功損耗和無(wú)功損耗會(huì)使電網(wǎng)的有功損耗與無(wú)功損耗增加。為了計(jì)算出電力線路的綜合功率損耗ΔPZ(kW)，這里引入無(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量KQ，與有功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量KP。KQ即為是對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償之后，相當(dāng)于減少多少有功功率，可以通過(guò)查表得出。KP=KΔPZ=ΔP+K2.1.2變壓器的能耗機(jī)理分析變壓器損耗同樣主要包括空載損耗和負(fù)載損耗兩種，即通常所稱的鐵損與銅損。如圖2.2。由于鐵損失空載損耗，故其與負(fù)載的大小與性質(zhì)無(wú)關(guān)，可稱之固定損耗。銅損則會(huì)受負(fù)載的大小與性質(zhì)影響，故稱之為可變損耗。在交變磁場(chǎng)的作用下，由于鐵心中的磁疇周期性旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的鐵心發(fā)熱所產(chǎn)生的損耗稱為磁滯損耗，其大小可由磁滯回線得出；而渦流損耗是由鐵心中的感生電流引起的熱能損耗，其大小與鐵心電阻成反比；附加鐵損包括主磁通在變壓器部件中產(chǎn)生的渦流損耗與變壓器的介質(zhì)損耗等，由于附加損耗變化范圍較大，不易計(jì)算，故通常取鐵損的15％～20％?；俱~損Pr是變壓器繞組中直流電阻所產(chǎn)生的損耗，其大小正比于電流的平方；附加銅損是由漏磁場(chǎng)引起的集膚效應(yīng)而增加的銅損、在元件處引起的渦流損耗等。下面詳細(xì)介紹雙繞組變壓器與三繞組變壓器損耗的計(jì)算。(1)雙繞組變壓器的功率損耗計(jì)算雙繞組變壓器的等值電路時(shí)通常把勵(lì)磁支路等效至電源側(cè)，從而將變壓器一次繞則和二次繞組的阻抗折算至一起，如圖2.3。圖中的電阻、電抗、電導(dǎo)及電納的值可以從變壓器銘牌給出的參數(shù)計(jì)算得出。其有功功率損耗ΔPT(kW)和無(wú)功功率損耗ΔQT(kvarΔPT=P0UΔQT=I0其中：P0為變壓器的空載損耗，PSN為變壓器的額定容量；β為負(fù)載系數(shù)，且β=I1/Upj為變壓器平均運(yùn)行電壓，UI0％為變壓器的空載電流百分值，Uk％雙繞組變壓器的有功功率和無(wú)功功率的消耗同樣會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率損耗的增加，增加的損耗同變壓器自身的有功功率損耗和無(wú)功功率損耗一起被稱為變壓器的綜合功率損耗ΔPZ(kW)，其計(jì)算公式如下ΔPZ=ΔP類似于線路綜合功率損耗的計(jì)算，KQ為無(wú)功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，可以通過(guò)查表得出KP為有功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，并且K(2)三繞組變壓器的功率損耗計(jì)算三繞組變壓器一般用星形等值電路等效，采同時(shí)將勵(lì)磁支路前移。各個(gè)支路阻抗為各個(gè)繞組折算后的等值阻抗，如圖2.4。圖中的電阻、電抗、電導(dǎo)及電納的值可以從變壓器銘牌給出的參數(shù)計(jì)算得出。其有功功率損耗ΔPT(kW)和無(wú)功功率損耗ΔQT(kvar)ΔPT=P0ΔQT=I0%100UpjUfj其中：βi(i=1,2,3)為變壓器繞組側(cè)的負(fù)載系數(shù)，βi=Ii/IN；Upj、Ufj分別為變壓器平均運(yùn)行電壓和變壓器的分接頭電壓；SN為變壓器的額定容量；I0%、UKi％(f=1,2,3)分別為變壓器的空載電流百分值和變壓器各繞組的短路電壓百分值；2.2本章小結(jié)本章對(duì)主要的電網(wǎng)產(chǎn)生主要損耗的設(shè)備即電力線路與變壓器的能耗機(jī)理與影響線路損耗和變壓器損耗的因素進(jìn)行了研究分析，為下一章對(duì)電網(wǎng)設(shè)備能效分析指標(biāo)體系的建立奠定了基礎(chǔ)。第3章電網(wǎng)設(shè)備能效監(jiān)測(cè)平臺(tái)的構(gòu)建電能在運(yùn)送途中，會(huì)流經(jīng)各類電網(wǎng)設(shè)備，其過(guò)程較為復(fù)雜。因此為了對(duì)其進(jìn)行合理的能效評(píng)估，就必須要能獲取可靠、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的能效數(shù)據(jù)。為此本文構(gòu)建了一套完整的電網(wǎng)設(shè)備能效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由三個(gè)方面組成：主站結(jié)構(gòu)、通信結(jié)構(gòu)、采集結(jié)構(gòu)。下面依次對(duì)其進(jìn)行介紹。3.1主站結(jié)構(gòu)主站結(jié)構(gòu)主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)的處理與存儲(chǔ)，計(jì)劃采用體積較小，安放位置靈活的低功耗產(chǎn)品。3.2通信結(jié)構(gòu)通信結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)主站結(jié)構(gòu)與采集結(jié)構(gòu)之間的通信工作。由采集結(jié)構(gòu)的計(jì)量電表測(cè)得數(shù)據(jù)后，將其傳遞給采集器，經(jīng)過(guò)采集器處理之后傳輸給主站結(jié)構(gòu)，并顯示在人機(jī)交互界面。3.3采集結(jié)構(gòu)采集結(jié)構(gòu)由電子式計(jì)量電表與采集終端構(gòu)成，需選用穩(wěn)定可靠準(zhǔn)確的電表與采集精度高的終端。3.4本章小結(jié)電網(wǎng)設(shè)備能效數(shù)據(jù)采集是對(duì)電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行能效評(píng)估至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，只有獲取了穩(wěn)定可靠準(zhǔn)確的能效數(shù)據(jù)，后期的評(píng)估工作才具有意義。本文采取的三結(jié)構(gòu)檢測(cè)平臺(tái)，基本上可以保證后續(xù)評(píng)估工作的順利進(jìn)行。第4章電網(wǎng)設(shè)備能效評(píng)估方法本章在上一章對(duì)電網(wǎng)中電力線路與變壓器的能耗機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，在指標(biāo)體系的建立原則下，建立了電網(wǎng)設(shè)備能效指標(biāo)體系。然后介紹了常用的幾種評(píng)估方法，并結(jié)合它們的不足提出了一種改進(jìn)的層次分析與模糊綜合評(píng)價(jià)的評(píng)估方法。主要步驟是先運(yùn)用綜合賦權(quán)的方式求得各指標(biāo)的客觀權(quán)重，再運(yùn)用改進(jìn)后的層次分析法求解指標(biāo)的主觀權(quán)重，同時(shí)采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法求模糊隸屬度。最后將指標(biāo)權(quán)重與模糊隸屬度矩陣按一定的模糊算子進(jìn)行運(yùn)算得到最終的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，從而得出電網(wǎng)設(shè)備能效的水平。4.1評(píng)估指標(biāo)體系的建立與常用的評(píng)估的方法4.1.1評(píng)估指標(biāo)體系的建立指標(biāo)是用以描述系統(tǒng)的一種度量。一般來(lái)說(shuō)一個(gè)指標(biāo)一般反映事物的一個(gè)方面，由多個(gè)指標(biāo)結(jié)合在一起的多指標(biāo)系統(tǒng)可以更加全面準(zhǔn)確地反映一個(gè)整體的情況。因此指標(biāo)體系的選取和建立作為對(duì)待評(píng)估事物進(jìn)行評(píng)估的前提和根本基礎(chǔ)更顯得尤其重要，是有效評(píng)估的關(guān)鍵。為了對(duì)多個(gè)因素的系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，必須建立一個(gè)合理的評(píng)估指標(biāo)體系，將大量互相影響、互相制約的因素層次化。雖然我們需要從多個(gè)角度去啊你按的對(duì)待評(píng)估事物進(jìn)行分析研究。但并不意味著指標(biāo)的個(gè)數(shù)越多越好，某些指標(biāo)不但不能提高評(píng)估的準(zhǔn)確性，反而可能會(huì)對(duì)評(píng)估結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響。因此我們?cè)谶x取指標(biāo)和構(gòu)建指標(biāo)體系的應(yīng)根據(jù)以下原則進(jìn)行：1.系統(tǒng)性原則：構(gòu)建的指標(biāo)體系應(yīng)能完整全面地反映待評(píng)估系統(tǒng)的特性與本質(zhì)，指標(biāo)體能的評(píng)估能力要大于單個(gè)指標(biāo)的評(píng)估能力的簡(jiǎn)單相加。同時(shí)指標(biāo)之間應(yīng)結(jié)構(gòu)合理、層次清晰、協(xié)調(diào)一致。同時(shí)要注意把握關(guān)鍵因素以確保評(píng)估體系的可靠性。2.一致性原則：指標(biāo)的選取應(yīng)與評(píng)估目標(biāo)具有一致性，構(gòu)建的指標(biāo)體系應(yīng)與評(píng)估內(nèi)容密切相關(guān)，不選取與評(píng)估事物或評(píng)估內(nèi)容無(wú)關(guān)的指標(biāo)，所選的指標(biāo)要能要對(duì)于評(píng)估結(jié)果須具有直接或間接效果。選取的指標(biāo)須具有一致性。不得出現(xiàn)兩兩矛盾的現(xiàn)象，否則會(huì)造成評(píng)估過(guò)程混亂，評(píng)估結(jié)果錯(cuò)誤的情況。3.可測(cè)性原則：評(píng)估指標(biāo)實(shí)質(zhì)上是待評(píng)估事物的具體化，因此其內(nèi)容應(yīng)具有可測(cè)性與易測(cè)性。同時(shí)，指標(biāo)須含義明確，符合客觀實(shí)際，數(shù)據(jù)來(lái)源可靠穩(wěn)定。4.可比性原則：被選取的各項(xiàng)指標(biāo)之間應(yīng)相互獨(dú)立，不存在重疊，無(wú)因果關(guān)系，各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)能從不同方面反映待評(píng)估事物的具體情況。同時(shí)指標(biāo)與指標(biāo)之間應(yīng)具有明前的差異性與可比性。并且評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)具有可比性。故根據(jù)以上原則，評(píng)估指標(biāo)選取時(shí)要注意能夠全面反映待評(píng)估事物的整體情況，同時(shí)也要考慮到指標(biāo)的有效性，采集與計(jì)算數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的與可行性等，爭(zhēng)取做到不漏掉任何一個(gè)重要指標(biāo)同時(shí)也不選取任何一個(gè)無(wú)用指標(biāo)。指標(biāo)體系的建立實(shí)質(zhì)上是對(duì)待評(píng)估事物的一次系統(tǒng)分析的過(guò)程，其主要流程包括，指標(biāo)體系的初構(gòu)建、指標(biāo)的篩選、指標(biāo)體系的優(yōu)化等步驟，其流程圖如圖3.1。圖3.1指標(biāo)體系建立流程圖指標(biāo)體系的建立是指根據(jù)待評(píng)估事物的實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)娜娴闹笜?biāo)，并由決策者和評(píng)價(jià)者確定指標(biāo)體系的構(gòu)架。對(duì)每一個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)都應(yīng)該確定其評(píng)估目的，并確定其計(jì)算內(nèi)容和計(jì)算方法以及評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)等。同時(shí)因?yàn)槌踅⒅笜?biāo)體系在大都僅僅是一些相關(guān)的指標(biāo)集合，不具有條理性、層次性，因此還須對(duì)初建立的指標(biāo)體系進(jìn)行進(jìn)一步的篩選。首先是檢驗(yàn)單個(gè)指標(biāo)，檢驗(yàn)其數(shù)值的可獲取性，計(jì)算內(nèi)容與計(jì)算范圍的合理性。確立了單個(gè)指標(biāo)之后就需對(duì)整個(gè)指標(biāo)體系進(jìn)行檢驗(yàn)。指標(biāo)體系作為一個(gè)整體，應(yīng)具有整體必要性、整體齊備性與一致協(xié)調(diào)性。最后則是優(yōu)化指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，其應(yīng)具有功能聚合度高，深度出度合理的特點(diǎn)。同時(shí)整個(gè)指標(biāo)體系應(yīng)符合指標(biāo)體系建立的原則，不符合時(shí)則應(yīng)根據(jù)原則繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化4.1.2常見(jiàn)評(píng)估方法分析針對(duì)多屬性或受多因素影響的系統(tǒng)的常用評(píng)估方法主要有有：Delphi方法、層次分析法、模糊綜合評(píng)估方法等，下面對(duì)其進(jìn)行大致的介紹。1.Delphi方法Delphi方法主要特點(diǎn)是可以綜合評(píng)估專家的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)與信息，因此又被稱為專家打分法。在各專家互不知道對(duì)方的情況下向其進(jìn)行咨詢。評(píng)估專家在對(duì)待評(píng)估系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查之后，依據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行定性分析，然后對(duì)其作定量處理。該過(guò)程須重復(fù)多次，最后對(duì)多次咨詢的結(jié)果運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行，以對(duì)專家意見(jiàn)實(shí)現(xiàn)定量分析。具體步驟見(jiàn)下：①據(jù)待評(píng)估事物的具體實(shí)際情況并結(jié)合咨詢專家對(duì)評(píng)估指標(biāo)給出的打分結(jié)果確定待評(píng)估事物的原始指標(biāo)權(quán)重A。A=aij其中：aij代表第i位專家對(duì)第j個(gè)指標(biāo)權(quán)重給出的分值：m代表專家總數(shù)；n代表②依據(jù)①求得的原始權(quán)重，用算術(shù)平均值作為其集中意見(jiàn)，如下aj=1mi=1maij其中：aj代表第j個(gè)指標(biāo)的③每個(gè)專家對(duì)待待評(píng)估事物會(huì)不不同的評(píng)價(jià)，用pij表示不同專家對(duì)同一指標(biāo)評(píng)價(jià)的分歧程度。計(jì)算公式見(jiàn)pij=|aij-aj|，j=1,2，④故可得新指標(biāo)權(quán)重wj=其中：b⑤將新指標(biāo)權(quán)重歸一化處理得wj=wjwj便是基于Delphi賦權(quán)方法所得權(quán)重。Delphi方法具有發(fā)揮評(píng)估專家的主觀能動(dòng)性，2.層次分析法層次分析法(AHP)是對(duì)將定性的問(wèn)題定量化分析的一種方法，具有靈活、簡(jiǎn)便且實(shí)用的特點(diǎn)。通過(guò)將多因素系統(tǒng)的各個(gè)因素層次化、條理化，再根據(jù)它們之間的聯(lián)系，構(gòu)成一個(gè)多層次的系統(tǒng)。最后對(duì)該多層次系統(tǒng)進(jìn)行研究分析，得到指標(biāo)的權(quán)重。層次分析法的步驟如下：①根據(jù)待評(píng)估系統(tǒng)的特點(diǎn)與評(píng)估目標(biāo)構(gòu)架一個(gè)層次化的指標(biāo)體系。通常分為三個(gè)層次：第一層是目標(biāo)層，指明評(píng)估目標(biāo)；第二層是達(dá)成目標(biāo)的決策和方案，進(jìn)一步可劃分為策略層、約束層；最后一層為沒(méi)有指標(biāo)的方案層。②建立了遞階層次結(jié)構(gòu)指標(biāo)體系后，逐層建立兩兩比較判斷矩陣，將專家給出的判斷量化后再進(jìn)行比較，一般利用互反性1～9標(biāo)度來(lái)表示指標(biāo)間相對(duì)重要性，并建立判斷矩陣。將同一層級(jí)的n個(gè)指標(biāo)a1，a2，?，an與其它的指標(biāo)進(jìn)行n-1次比較，用aij表示第i個(gè)指標(biāo)與第j個(gè)指標(biāo)比較的結(jié)果，aA=aijn×其中：aij>0，aji=1aij，③由于評(píng)估專家主觀判斷的隨機(jī)性于指標(biāo)體系的復(fù)雜性，往往會(huì)在兩兩比較時(shí)出現(xiàn)判斷不一致的情況，會(huì)影響判斷的可信度，這時(shí)就需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行矯正或者重新構(gòu)建。一般采用CR(隨機(jī)一致性指標(biāo))表示矩陣的一致性程度。步驟如下：(1)計(jì)算得出判斷矩陣最大特征根λ(2)計(jì)算一致性指標(biāo)CICI=λmax-nn-1(3)用CR來(lái)表示判斷矩陣的一致性，并且CR的值與一致性程度成反比，即CR的值越小，則判斷矩陣的一致性越好，若CR<0.1時(shí)，則認(rèn)為判斷矩陣符合一致性的要求。否則就需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行修正或重新建立。其計(jì)算公式見(jiàn)CR=CIRI其中，RI為與矩陣階數(shù)對(duì)應(yīng)的一致性指標(biāo)值，可由表3.2得。④求出最終的判斷矩陣的最大特征值，其對(duì)應(yīng)的特征向量即是相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重值。⑤最后則按照從最下往上的順序逐層計(jì)算直至算出目標(biāo)層的評(píng)估結(jié)果。若最下層第j個(gè)指標(biāo)值sj，相對(duì)應(yīng)的權(quán)重wj，上一層指標(biāo)的s=j=1nwjs層次分析法可對(duì)待評(píng)估事物進(jìn)行系統(tǒng)性的分析，將受多因素影響的系統(tǒng)層次化。并尤其注重對(duì)事物的定性分析與判斷。層次分析法也有致命的缺點(diǎn)，它只能在給定的策略中去選擇最優(yōu)的，而不能給出新的策略。層次分析法中所用的指標(biāo)體系需要有專家系統(tǒng)的支持，如果給出的指標(biāo)不合理則得到的結(jié)果也就不準(zhǔn)確。層次分析法中進(jìn)行多層比較的時(shí)候需要給出一致性比較，如果不滿足一致性指標(biāo)要求，則層次分析法就失去了作用。3.模糊綜合評(píng)估法由于大部分事物之間的關(guān)系并不是非常清晰，難以用明確的定量關(guān)系表示。故我們可以使用模糊綜合評(píng)估法來(lái)對(duì)這類問(wèn)題進(jìn)行處理。它基于模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論將定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，即用模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€(gè)總體的評(píng)價(jià)。具有結(jié)果清晰，系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能較好地解決模糊的、難以量化的問(wèn)題，適合各種非確定性問(wèn)題的解決。其具體步驟如下①明確目標(biāo)評(píng)價(jià)層B，Bi(i=1,2,?,n)，n為評(píng)價(jià)內(nèi)容總數(shù)，其實(shí)每一項(xiàng)評(píng)價(jià)內(nèi)容都含有數(shù)個(gè)因素，設(shè)Bij(j=1,2,?,mj)為第i項(xiàng)內(nèi)容②根據(jù)專家可能作出的評(píng)估結(jié)果構(gòu)建指標(biāo)判斷集，記為U=u1③構(gòu)建多指標(biāo)的評(píng)估模糊關(guān)系矩陣，將矩陣的每個(gè)元素按照求解模型求解。R=r11r12r其中，rij(i=1,2,?,n;j=1,2,?,k)為某個(gè)待評(píng)估對(duì)象從bij看對(duì)ui模糊集的隸屬度。ri=(ri1,r④利用權(quán)重確定方法確定評(píng)價(jià)因素層中每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，建立指標(biāo)權(quán)重向量A=ai1×n⑤依照從④求得的權(quán)重以及③中求得的模糊矩陣根據(jù)模糊算子求取評(píng)價(jià)結(jié)果向量P=A?R（“?”代表某模糊算子)，在對(duì)評(píng)價(jià)向量進(jìn)行研究。本文采用的是加權(quán)平均法。首先對(duì)P中元素歸一化得到P=（p1,p2S=m=1kPm模糊綜合評(píng)價(jià)方法利用數(shù)學(xué)的方法對(duì)模糊的對(duì)象定性的指標(biāo)進(jìn)行合理的量化處理，可以用于解決一些非確定性問(wèn)題。但該方法的計(jì)算性、主觀性太強(qiáng)。同時(shí)因?yàn)闄?quán)重和必須為l，故指標(biāo)集較大時(shí)，相對(duì)隸屬度就會(huì)偏小，權(quán)重向量集往往會(huì)與模糊矩陣產(chǎn)生不匹配，導(dǎo)致待評(píng)價(jià)系統(tǒng)超模糊，嚴(yán)重時(shí)造成評(píng)估失敗。4.2電網(wǎng)設(shè)備能效的評(píng)估本節(jié)首先建立了電網(wǎng)設(shè)備能效評(píng)估的指標(biāo)體系，同時(shí)根據(jù)常用評(píng)估方法的缺點(diǎn)，運(yùn)用了改進(jìn)的層次分析法與模糊綜合評(píng)估方法來(lái)分析電網(wǎng)設(shè)備能效的情況。4.2.1電網(wǎng)設(shè)備能效指標(biāo)體系的建立在查閱了大量文獻(xiàn)資料并結(jié)合電網(wǎng)的實(shí)際情況后，本文采用遞階層次的結(jié)構(gòu)，結(jié)合靜態(tài)指標(biāo)與動(dòng)態(tài)指標(biāo)來(lái)表示電網(wǎng)設(shè)備的能效指標(biāo)體系。電網(wǎng)設(shè)備能效指標(biāo)體系共包含變壓器指標(biāo)、線路指標(biāo)、電能質(zhì)量指標(biāo)3個(gè)一級(jí)指標(biāo)以及之下的13個(gè)二級(jí)指標(biāo)。其層次結(jié)構(gòu)如下圖(1)變壓器能效指標(biāo)變壓器能效指標(biāo)由變壓器損耗率、變壓器功率因素合格率、高耗能變壓器占比、無(wú)功補(bǔ)償占比與變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行占比構(gòu)成變壓器的損耗率：即為變壓器綜合功率損耗率，其計(jì)算方法在第2章已經(jīng)分析過(guò)，計(jì)算公式如下：Δ變壓器功率因素合格率：功率因素合格的變壓器數(shù)量占總變壓器數(shù)的比例。本文規(guī)規(guī)定合格功率因數(shù)為0.8。高耗能變壓器占比：能耗較大的變壓器數(shù)量占總變壓器數(shù)的比例。無(wú)功補(bǔ)償容量占比：變壓器在運(yùn)行過(guò)程中出消耗有功功率，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率消耗。消耗無(wú)功功率過(guò)多時(shí)會(huì)降低電壓。假設(shè)無(wú)功補(bǔ)償容量為Qc，變壓器總?cè)萘繛镾∑q%=變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行占比：運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)區(qū)間的變壓器占總變壓器數(shù)的比例。由經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間負(fù)載率決定其范圍。變壓器的負(fù)載率β=PPN×100%，P為變壓器輸出功率，PN為變壓器額定功率。本文認(rèn)定負(fù)載率0.7≤β<1時(shí)為合格。若k1是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的變壓器數(shù)量，kb(2)線路能效指標(biāo)線路能效指標(biāo)由經(jīng)濟(jì)運(yùn)行線路條數(shù)率、線路功率因數(shù)合格率、重?fù)p線路占比和供電半徑合格率4個(gè)二級(jí)指標(biāo)組成。經(jīng)濟(jì)運(yùn)行線路條數(shù)率：若線路的負(fù)荷電流Ipj到達(dá)經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下的電流Ijj或線路上的變壓器運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)負(fù)載區(qū)間時(shí)，則該線路為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行電路。工作在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)下的線路條數(shù)占總的線路線路功率因數(shù)合格率：線路功率因素代表線路輸送功率的效率。若其功率因數(shù)較低，則代表其輸送單位有功功率時(shí)所消耗的無(wú)功功率較大。會(huì)使線路末端的電壓降低，并增大線路的損耗。線路功率因數(shù)按三相的功率因數(shù)的平均值來(lái)計(jì)算cos重?fù)p線路占比：在計(jì)算期內(nèi)線路的首端、末端的抄見(jiàn)有功電量差值和線路首端的抄見(jiàn)有功電量比值稱作線路的損耗率。按照各電網(wǎng)自身情況不同其標(biāo)準(zhǔn)也不同，比線路損耗率限值高的是重?fù)p線路。供電半徑合格率：供電半徑指的是從線路首端到末端變電站的距離。通常35kV線路的供電半徑不大于40km，66kV的線路不大于80km，110kV的線路不大于150km。而低壓0.38kV和0.22kV線路的供電半徑則一般不超過(guò)0.5km。(3)電能質(zhì)量指標(biāo)電壓累計(jì)不合格時(shí)間率、三相負(fù)荷不平衡度、諧波的含量與日負(fù)荷率四個(gè)指標(biāo)組成了電能質(zhì)量能效指標(biāo)。三相不平衡度：用ai表示系統(tǒng)三相的不平衡度。若線路最大相的負(fù)荷電流Imax，平均電流Ipj，因?yàn)镮max的取值早0～3Ipj之間，故其小大ai=諧波含量：電網(wǎng)中的非線性的元件在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量諧波，從而使電網(wǎng)電流與電壓的波形產(chǎn)生畸變，影響電網(wǎng)正常工作，帶來(lái)巨大的損失。負(fù)荷率：電網(wǎng)在一天內(nèi)平均負(fù)荷和最大負(fù)荷之比，可以反映電網(wǎng)負(fù)荷的變化情況。日負(fù)荷率越接近100％，則代表設(shè)備利用率越高。其計(jì)算公式見(jiàn)下f=Ipj4.2.2基于改進(jìn)的層次分析法與模糊綜合評(píng)估方法上一節(jié)我們已經(jīng)介紹了幾種常用的評(píng)估方法，同時(shí)指出其單獨(dú)使用時(shí)的缺點(diǎn)，故本文采用的是一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法1.判斷矩陣完全一致性調(diào)整層次分析法中，若發(fā)生判斷矩陣A不符合一致性條件的情況，就需要對(duì)其進(jìn)行一致性調(diào)整?？梢越⒁粋€(gè)同階的矩陣C并將二者進(jìn)行比較，將對(duì)其一致性影響較大的因素進(jìn)行修正，最后得到滿足完全一致性的判斷矩陣。具體步驟見(jiàn)下：①先由指標(biāo)體系建立滿足正互反矩陣的要求的判斷矩陣A=aijn×n，并計(jì)算A的最大特征值及對(duì)應(yīng)的特征向量②建立與A同階的矩陣C=cijn×n，其中cij=aijwiwj，因?yàn)锳滿足一致性條件為aij=wiwj，故C中全部元素均為1時(shí)，A必是符合完全一致性的矩陣。若cij>1，則表明第i個(gè)指標(biāo)與第j個(gè)指標(biāo)比較重要性時(shí)③取C中值最大與最小元素，和1做差值作絕對(duì)值，調(diào)整差值最大的元素。若cij>1，且A中的對(duì)應(yīng)元素aij是整數(shù)時(shí)，則使aij?=aij-1，同時(shí)可得aji?=1aji-1；若aij是分?jǐn)?shù)，則使aij?=11aij+1，同時(shí)aji?=1④按照③的流程得到判斷矩陣后，若仍不滿足一致性條件，則繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，直至得到滿足一致性條件的判斷矩陣。2.主客觀結(jié)合權(quán)重賦值法指標(biāo)權(quán)重的賦值方法主要有主觀賦值、客觀賦值與主客觀結(jié)合賦值的方法。本文運(yùn)用主客觀結(jié)合賦權(quán)的方式求解指標(biāo)權(quán)重。對(duì)于主觀權(quán)重的求解上節(jié)已有過(guò)介紹，而對(duì)客觀權(quán)重的求解，本文運(yùn)用的是熵系數(shù)模型的方法，具體步驟見(jiàn)下①建立待評(píng)估事物的原始指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣B=bijm×n，②矩陣B的數(shù)據(jù)量綱不盡相同，故將其進(jìn)行無(wú)量綱化得到矩陣D=dijdij=bij③對(duì)矩陣D，第i個(gè)評(píng)估指標(biāo)熵值為s④ρ的選取對(duì)求解熵權(quán)有極大影響，故須對(duì)si歸一化，得sj=ρ-si（其中ρ=1），并wi=S⑤集成主客觀權(quán)重，取折中系數(shù)為γ，主觀權(quán)重為wj，客觀權(quán)重為wi，則w=γwj+(1-3.模糊隸屬度的確定灰色關(guān)聯(lián)法是用來(lái)確定因素之間的相關(guān)程度以及相似程度的一種量化方法，本文利用灰色關(guān)聯(lián)度來(lái)代表指標(biāo)之間的隸屬關(guān)系度。步驟如下：①首先用最優(yōu)指標(biāo)向量來(lái)表示每個(gè)指標(biāo)的最優(yōu)值。x0j(j=1,2?m)x0j=x②運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)樣本的數(shù)據(jù)與待評(píng)估樣本的數(shù)據(jù)構(gòu)建原始數(shù)據(jù)矩陣A，用n表示樣本的總數(shù)，m表示指標(biāo)的總數(shù)。A=aijn×m③因?yàn)楦髦笜?biāo)的意義不同，故其量綱也不盡相同，所以須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理。用minaij代表第j個(gè)指標(biāo)的最小值，maxaij代表第j個(gè)指標(biāo)的最大值。經(jīng)無(wú)量綱化處理的矩陣為B=bijn×對(duì)取值趨大的指標(biāo)的無(wú)量綱b對(duì)取值趨小的指標(biāo)的無(wú)量綱b④求解灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。將最優(yōu)的指標(biāo)集x0j作為參考對(duì)象，無(wú)量綱化的指標(biāo)矩陣B=bijn×m作為被比較的對(duì)象，作差值的絕對(duì)值gij=|x0j-bij|，用minξ其中ρ為分辨系數(shù)，取值通常在0與l之間。同時(shí)由于各指標(biāo)取值趨勢(shì)不同。還需要進(jìn)行趨勢(shì)的同一化處理。具體步驟上文已經(jīng)提到便不再贅述。趨勢(shì)同一化處理后，再將關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣歸一化處理。具體處理方式如下r求得的關(guān)聯(lián)系數(shù)法的矩陣即是指標(biāo)模糊隸屬度集R。4.2.3電網(wǎng)設(shè)備能效評(píng)估流程電網(wǎng)設(shè)備能效監(jiān)測(cè)與評(píng)估結(jié)果可以用來(lái)判斷電網(wǎng)的能效水平，從而讓電網(wǎng)的節(jié)能減排工作更好地開展。電網(wǎng)設(shè)備能效評(píng)估流程如圖3.3所示。第一，電網(wǎng)設(shè)備能效的指標(biāo)體系的建立，具體步驟見(jiàn)第4.1.1節(jié)。第二，指標(biāo)權(quán)重的確定，從下往上逐層建立判斷矩陣，并求解其最大特征值及對(duì)應(yīng)的特征向量。并判斷矩陣是否符合一致性，若不符合則根據(jù)第4.1.2節(jié)中的改進(jìn)方法對(duì)原有矩陣行修正，并求解修正后矩陣的最大特征值與特征向量，依次循環(huán)直至所建立的判斷矩陣符合一致性要求，而后對(duì)其特征向量進(jìn)行歸一化，即可得到指標(biāo)的主觀權(quán)重；同時(shí)建立電網(wǎng)設(shè)備能效各指標(biāo)原始數(shù)據(jù)矩陣，將其無(wú)量綱化之后求其熵值，并解出指標(biāo)之間的差異程度，即可得到客觀權(quán)重，詳見(jiàn)第4.1.2節(jié)求解客觀權(quán)重的步驟；最后將主客觀權(quán)重進(jìn)行線性組合即可得到指標(biāo)的綜合權(quán)重。第三，指標(biāo)模糊隸屬度的確定。本文運(yùn)用的是灰色關(guān)聯(lián)法求解模糊隸屬度。先是根據(jù)電網(wǎng)的情況，取各個(gè)指標(biāo)的最優(yōu)值組成最優(yōu)值矩陣。并確定不同等級(jí)下每個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)，和原始數(shù)據(jù)構(gòu)成矩陣；同時(shí)也須將各數(shù)據(jù)無(wú)量綱化，并根據(jù)指標(biāo)不同的取值趨勢(shì)依照第4.2.2節(jié)的式(4.25)和(4.26)對(duì)其進(jìn)行計(jì)算處理，而后利用式(4.27)求解出關(guān)聯(lián)系數(shù)，本文將取值趨勢(shì)小的關(guān)聯(lián)系數(shù)取其倒數(shù)，使其均趨大化，再進(jìn)行歸一化處理即可得到模糊隸屬度的矩陣。最后將綜合權(quán)重和模糊隸屬度根據(jù)模糊算子進(jìn)行計(jì)算即可得出評(píng)價(jià)結(jié)果，從而得出電網(wǎng)設(shè)備能效水平等級(jí)。4.3本章小結(jié)本章為該論文的主要部分，首先對(duì)常用的多因素系統(tǒng)評(píng)估方法進(jìn)行了介紹，并分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。而后運(yùn)用了主客觀權(quán)重結(jié)合的賦權(quán)方式確定待評(píng)估系統(tǒng)的指標(biāo)體系，運(yùn)用改進(jìn)的模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行的評(píng)估方法，并給出了對(duì)電網(wǎng)設(shè)備能效評(píng)估的主要流程。第5章算例分析基于上一章對(duì)電網(wǎng)設(shè)備能效評(píng)估的介紹，下面以兩電網(wǎng)設(shè)備能效水平為例，先運(yùn)用由本文提出的改進(jìn)的層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行能效評(píng)估，再分別利用傳統(tǒng)的評(píng)估方法進(jìn)行評(píng)估，最后對(duì)比評(píng)估結(jié)果。5.1電網(wǎng)設(shè)備能效水平算例分析首先我們將從電網(wǎng)中收集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后得到指標(biāo)的樣本標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)與待評(píng)估數(shù)據(jù)，如表3.3，由A1、A2、A3、A4和A5分別代表優(yōu)秀、良好、中等、合格與不合格五個(gè)層次的指標(biāo)等級(jí)，Y1、Y2分別于甲電網(wǎng)和乙電網(wǎng)的指標(biāo)數(shù)據(jù)。5.1.1指標(biāo)權(quán)重求解1．首先電網(wǎng)指標(biāo)主觀權(quán)重進(jìn)行求解。根據(jù)電網(wǎng)變壓器的能效水平作判斷矩陣A1，有算出該矩陣的最大特征值λmax=5.50759，對(duì)應(yīng)的特征向量為[0.30230.79000.14150.22770.4611]。計(jì)算得CR=0.0211<0.1，故矩陣符合一致性要求。將特征向量歸一化處理后的權(quán)重向量w1=[0.15720.41090.07360.11840.2398]即為各二級(jí)指標(biāo)的主觀權(quán)重。同理，可計(jì)算得出其它指標(biāo)的主觀權(quán)重。在此過(guò)程中若有判斷矩陣不符合一致性的情況，則可根據(jù)上一章的方法對(duì)其進(jìn)行一致性調(diào)整，再進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的求解。結(jié)果如表2．而后對(duì)兩電網(wǎng)指標(biāo)客觀權(quán)重進(jìn)行求解。取w11、w22、w33對(duì)應(yīng)P1、P2、P3的客觀權(quán)重向量。構(gòu)建初始數(shù)據(jù)矩陣并利用式(4.19)～(3．由上面求得的主觀權(quán)重與客觀權(quán)重求電網(wǎng)各指標(biāo)的綜合權(quán)重。取w1