匡晓辉， 邵海， 马宁， 吴猛

(1.湖南华杰工程咨询有限公司，湖南 长沙 410007，2.国网新疆电力公司经济技术研究院，新疆维吾尔自治区 830011)

基于多属性价值函数估计法的调度权转移模型

匡晓辉1， 邵海2， 马宁2， 吴猛2

(1.湖南华杰工程咨询有限公司，湖南 长沙 410007，2.国网新疆电力公司经济技术研究院，新疆维吾尔自治区 830011)

当发生电力突发事件时，调度权合理有序的转移将对电力应急事故处理起到至关重要的作用。建立了基于多属性价值函数估计法的调度权转移模型，选取了停电损失、人员状态和设备状态三项指标，并且综合运用了多属性价值函数估计法进行建模计算，最终将结果与实际电力事故样本进行对比，分析了方法的可行性。

电力应急；突发事件；调度权；价值函数；指标选取

0 引 言

当发生电力突发事件时，电力调度部门需要根据电力事件的严重程度，在正常、预警、紧急和应急四个状态之间转换，并且协调检修、运维和继保班等部门，统一对电网事故进行抢修。但是随着电网规模的不断扩大以及调度权过于集中使电力调度机构的工作压力越来越大。健全调度权转移机制可以合理地分配调度权，解决了调度权过于集中带来的弊端。智能化算法的兴起为调度权转移提供了算法基础，避免了人为因素所产生的影响，使电力应急调度权的转移更加合理且便于实施和管理[1]。

1 电力应急调度权概述

电力应急调度权即为在电力突发事件下，行使电力调度的权力。为了确保电网可以安全地运行，我国采用的是统一调度的模式，设立了三个可行使调度权的职能机构：主调中心、备调中心和电力应急指挥中心。

主调中心就是通常的电网调度中心，是电网事故的处理指挥中心，统一管理调度主调中心管辖区范围内的电力事故。主要职责是接受并分析上传的电力事故数据，向执行部门下达调度命令，统一指挥管辖区内的电力事故处理，控制电力事故范围。

备调中心即为主调中心的备用调度中心，具备行使主调中心权力的能力要求。当主调中心受到电力事故影响而无法行使调度权时，调度权将下放到备调中心，由备调中心对电网进行统一调度。

电力应急指挥中心是指当电网发生电力突发事件而受到十分严重的破坏时行使调度权的职能部门。当发生电力突发事件时，并且主调中心和备调中心已经无法满足电力调度的要求，此时电力应急指挥中心统一对电网进行调度，控制电力受灾区的稳定。

电力应急指挥系统是从应对电力事故出发，为了事故处理提供解决方案和手段，并且建立合理的应急机制，实现现场视频指导、大数据融合以及视频会议等多方面多层次的联动。目前我国电力应急指挥系统结构图如图1所示[2]。

图1 电力应急指挥系统结构图

2 指标的选取

在电网运行过程中，用来分析电网运行状态的指标多种多样，但是电力应急调度权转移的指标体系仍然很少见到。如何选取电力应急调度权转移指标关系到调度权转移的合理性和客观性，本文将从停电损失指标、人员状态指标和设备状态指标对电力应急调度权转移指标进行选取，并且综合运用这三方面的指标制定合理的启动对应措施。

2.1 停电损失指标

对于停电损失的指标，由于其不仅包括电力用户的经济损失，也包括电力企业的经济损失，涉及的损失包含各个方面，不能一一统计出来，所以本文引入了产电比这个概念来间接估算停电经济损失。产电比描述了单位电能量在不同地区所创造的的经济效益，用产电比乘上停电缺供电量即可大致估计出停电造成的经济损失。其计算公式如下：

(1)

OC=W×Ri

(2)

其中Ri是该地区的产电比；GDPi是该地区当年的国内生产总值，单位是万元； ECi是该地区一年消耗的总电量，单位是kWh；W是停电缺供电量，单位是kWh；OC是停电经济损失，单位是万元。

2.2 人员状态指标

电力工作人员的精神状态关系到电力调度是否可以安全有效地进行，所在当发生电力突发事件时，电力工作人员的状态是必须考虑的问题。本文将从电力工作人员的出勤率和工作岗位的重要率两个方面评估人员状态指标。

(1)工作人员出勤率

工作人员出勤率是指在岗工作人员和所需工作人员之间的比值，记为ρ。出勤率高表示有足够的人可以处理电力事故，出勤率低则表示有较少的人处理电力事故。

(2)工作岗位重要率

电力公司有不同的电力工作岗位，并且它们之间的重要程度是不同的，对工作人员的状态也是不同的，所以工作岗位重要率是人员状态指标中必须考虑的一个因素，记为λ。本文对电力岗位权重值采用主动赋值法，通过专家小组分析进行赋值。

根据上文中电力工作人员的不足率ρ和电力工作岗位的重要率λ，得到人员状态指标G可以表示为：

G=∑kiρiλi

(3)

其中ρi和λi分别为第i个岗位的工作人员不足率和工作岗位重要率，ki为第i个岗位工作人员状态相对于总体工作人员状态的转换系数。

2.3 设备状态指标

设备状态指标H无法通过具体的数值进行度量，而且不同的电力设备对电网的重要程度也不一样，因此不能只以电力设备在电网运行中的参加率作为启动条件，还必须加入电力设备在电网运行中的重要程度。从而得到如下所示的公式：

H=∑αjβj

(4)

其中αj为在电力突发事件下，第j个设备相对于电网正常运行时的参加率，βj为第j个设备在电网中的重要程度[3]。

3 模型的建立

3.1 指标的属性权重值

上述中的各指标相对于电力应急的重要程度不同，可以采用模糊层次分析法(FAHP)对指标进行权重分析，并且设置合理的数值。本文首先以停电损失指标、人员状态指标和设备状态指标为一级指标，并且以其下属指标为二级指标，建立模糊互补矩阵R。为了确定指标的权重，需将模糊互补矩阵变换为模糊一致矩阵，再用特征向量归一化求得其相应权重，具体步骤如下所示：

即可得到模糊一致矩阵：A=(aij)n×n

3.2 多属性价值函数估计法

多属性价值函数估计法是考虑决策指标属性效用偏好，建立指标属性价值函数，然后根据各价值函数建立总体方案的价值函数，最终确定较优的方案。

假设X={x1,x2,…,xn}是方案集，共有n个方案，Y={y1,y2,…,ym}是指标属性集，共有m个指标属性。aij=yi(xi)(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)表示方案xi在指标属性yi下的值。矩阵A=(aij)n×m表示方案集X对于指标属性集Y的决策矩阵，即为：

(5)

为了防止物理量纲对决策的影响，需要将决策矩阵A=(aij)n×m无量纲化，得到矩阵R=(rij)n×m。

指标属性价值函数是指指标相对于总体方案的效用函数，如果价值函数值越小，则表示该指标效用值越低，对总体方案的影响较小；如果价值函数值越大，则表示该指标效用值越大，对总体方案的影响较大。对于指标属性yj的价值函数vj=v(yj)，可以通过分析该指标属性对方案的价值倾向确定，并通过相应的历史数据进行拟合，从而得到合理的函数形式。本文采用S形递增型函数对价值函数进行拟合：

其中a、θ为效用参数，可以通过历史数据拟合得到[4]。

指标属性的价值函数vj确定后，可以确定无量纲化指标属性值rij的价值vj=v(rij)，从而得到总体方案的价值：

(6)

根据总体方案价值排序，可以得到电力应急调度权转移方案集为{正常状态，预警状态，紧急状态，应急状态}。

1)正常状态

各项指标都处于安全的范围内，并有足够的裕量，可以发生一些小的波动，但不能很大。此时对应的调度权属于主调中心，不需要进行调度权转移。

2)预警状态

有一些指标处于临界状态或者稍微超出允许范围，此时电力调度中心受到了一定的威胁，对外界的抗干扰能力下降，但仍能正常执行调度任务。此时调度权仍属于主调中心，不需要进行调度权转移，但需要加强监视并尽可能地采取补救和修复措施排除隐患，使得系统能恢复到正常状态，备调中心也应该处于热准备状态，一旦超过预警状态则需马上进行调度权转移。

3)紧急状态

某些指标严重超出允许范围，主调中心无法正常执行调度任务，但事故的严重程度仍在电力调度中心的处理能力范围内，此时需要将调度权从主调中心转移到备调中心，备调中心进入应急工作模式，执行调度任务。

4)应急状态

大部分指标严重超出了允许范围，事故已上升到社会公共安全层面，此时调度中心无法正常执行调度任务，需要将调度权转移到电力应急指挥中心，由电力应急指挥中心负责调度，进行统一指挥，并和其他相关部门协调，共同进行应急处理工作[5]。

4 算例分析

为了说明上述模型的有效性，本文选取了某电力调度中心的10个电力事故样本。为了方便拟合指标属性的价值函数，本文规定停电损失值1到9表示停电损失从非常严重到比较轻度；人员状态值1到9表示人员状态从非常差到非常好；设备状态值1到9表示设备状态从非常差到非常好。计算数值如表1所示。

根据表格中的方案集价值序列，可以得到对应序号电力事故应该采取{正常状态，预警状态，紧急状态，应急状态}中的何种方案。本文算例将计算得到的方案与以往电力事故发生时所采取的方案进行对比，发现具有较高的吻合度，所以本文建立的基于多属性价值函数估计法的调度权转移模型具有一定的决策参考性。

表1 电力事故样本

5 结束语

本文分析了电力调度机构的权利与职责，明确了调度权转移的规则，建立了电力应急调度权转移模型。根据电网在发生事故时的特点，选取了停电损失、人员状态和设备状态三大指标，并且运用多属性价值函数估计法进行分析，采用历史数据拟合指标属性价值函数，从而实现了调度权转移的程序化，为现实中的调度权转移问题提供了决策指导，同时减轻了调度部门的工作压力，提高其应对电力突发时间的能力，进一步保障了城市电力的安全，减少了停电带来的损失，从而间接地带来了经济效益。

[1] 陈鹏云，曹波，罗弦，等.中国电网主要自然灾害运行数据及特征分析[J].中国电力，2014，7(47)：57-61.

[2] 田世明，陈希，朱朝阳，等.电力应急管理平台研究[J].电网技术，2008，32(1)：26-30.

[3] 刘莹，刘俊勇，张建明，等.电网调度中的智能告警分类 [J].电力自动化设备，2009，29(12)：48-54.

[4] 程向辉，刘俊勇，贺星棋，等.电力系统应急调度权转移分析及决策方法 [J].电力自动化设备，2012，32(8)：80-84.

[5] 王树勇. 沈阳供电公司应急管理体系建设研究 [D].吉林：吉林大学，2009.

Scheduling Power Transfer Model Based on Multi-attribute Value Function Estimation Method

Kuang Xiaohui1, Shao Hai2, Ma Ning2, Wu Meng2

(1.Hunan Hua Jie Engineering Consulting Co., Ltd., Changsha Hunan 410007, China;2. Economic and Technical Research Institute, State Grid Xinjiang Electric Power Co., Xinjiang Uygur Zizhiqu 830011, China)

In the event of power emergency, reasonable and orderly transfer of dispatching power will play a vital part in the handling of such accidents. This paper establishes a scheduling power transfer model based on the multi-attribute value function estimation method, selects three indexes of outage loss, personnel status and equipment status, and completes modeling calculation through comprehensive application of the multi-attribute value function estimation method. Finally, the results are compared with actual power accident samples, and the feasibility of the method is analyzed.

power emergency; emergency; scheduling power; value function; index selection

10.3969/j.issn.1000-3886.2017.04.024

TM734

A

1000-3886(2017)04-0081-03

定稿日期: 2016-11-22

匡晓辉(1984-)，女，湖南长沙人，工程师，从事电力应急、电力系统继电保护方向研究。