專利名稱：一種電力電纜隧道運(yùn)行安全非線性模糊檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于在線監(jiān)測(cè)的信 息的電力電纜運(yùn)行安全狀態(tài)的評(píng)估方法，尤其涉及一種電力電纜隧道運(yùn)行安全非線性模糊檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)家電網(wǎng)公司建立“統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”目標(biāo)的實(shí)施，電力電纜比例在電力系統(tǒng)中逐年加大。電纜線路的日趨龐大也帶來一些嚴(yán)峻的問題，相比架空線路，電纜運(yùn)行面臨更加惡劣的運(yùn)行環(huán)境和更高的運(yùn)行成本。首先，電纜廠家的技術(shù)能力和生產(chǎn)水平參差不齊，以及原材料價(jià)格提升和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈等客觀因素，造成電纜及其附件本身質(zhì)量的不穩(wěn)定。其次，電力電纜的運(yùn)行環(huán)境，包括電纜溝道和隧道，都使得監(jiān)測(cè)和維護(hù)比較困難；同時(shí)城市地下管線增多、地下空間資源的占有使電纜隧道或溝道的施工運(yùn)行狀況越來越復(fù)雜，特別是一些易燃易爆氣體一旦滲入電纜隧道，將給電纜的安全運(yùn)行帶來極大的威脅。再者，電力電纜的外力破壞現(xiàn)象也越來越多，給電纜的安全運(yùn)行造成重大威脅，輕則造成財(cái)產(chǎn)損失，重則造成安全事故。所以，及時(shí)、全面、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)和評(píng)估電力電纜的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)于有效避免電纜設(shè)備故障及其連鎖故障發(fā)生具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前電力電纜的檢修大部分還采取人工巡檢和停電檢修的傳統(tǒng)方式，不能及時(shí)、全面地了解電力電纜的運(yùn)行狀態(tài)及可靠性狀況。電纜隧道自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)主要針對(duì)電纜接頭溫度、局部放電電流等參數(shù)，能夠?qū)崟r(shí)收集、監(jiān)測(cè)一些運(yùn)行數(shù)據(jù)，但是缺乏有效的評(píng)估算法和預(yù)警依據(jù)，不能及時(shí)地綜合評(píng)估電力電纜運(yùn)行的安全狀態(tài)。而近幾年地下電纜隧道發(fā)生爆炸的事件時(shí)有發(fā)生。電纜線路發(fā)生故障的原因可以分為兩大部分；第一部分是電纜和附件的本身設(shè)計(jì)及質(zhì)量因素，例如絕緣老化、護(hù)套浸水、設(shè)計(jì)、施工不良和制造及材料缺陷等。第二部分與電纜線路運(yùn)行的環(huán)境有關(guān)。國(guó)內(nèi)外電纜隧道運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，制造、敷設(shè)良好的電纜在運(yùn)營(yíng)中的事故大多是由于外力破壞(如開掘、擠壓而損傷)或地下污水的腐蝕等所引起的。所以，影響電力電纜運(yùn)行安全的因素不僅包括電纜本體部件，還要考慮到電力電纜隧道的環(huán)境。根據(jù)報(bào)告，由于電纜隧道環(huán)境造成電纜隧道爆炸的故障類型占電纜總故障的一半。因此，尋找一種基于在線監(jiān)測(cè)的信息的電力電纜運(yùn)行安全狀態(tài)的評(píng)估方法具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述的技術(shù)問題，提供了一種電力電纜隧道運(yùn)行安全非線性模糊檢測(cè)方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。在綜合考慮預(yù)防性試驗(yàn)結(jié)果、電纜工作環(huán)境、運(yùn)行數(shù)據(jù)、檢修記錄情況的基礎(chǔ)上，基于電力電纜線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)應(yīng)用層次分析法，構(gòu)建了反映電纜運(yùn)行狀態(tài)重要特征的評(píng)估指標(biāo)體系。采用相對(duì)劣化度表征指標(biāo)惡化程度；使用不同方法建立定性指標(biāo)和定量指標(biāo)的隸屬函數(shù)，然后利用模糊綜合評(píng)判法建立了電力電纜運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估改進(jìn)模型，通過對(duì)項(xiàng)目層、子項(xiàng)目層多狀態(tài)因素 進(jìn)行評(píng)估，最后綜合得到電力電纜的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明的電力電纜隧道運(yùn)行安全非線性模糊檢測(cè)方法，包括如下步驟(I)確定模型中的項(xiàng)目層，子項(xiàng)目層和指標(biāo)層，檢測(cè)指標(biāo)層并得到數(shù)據(jù)。子項(xiàng)目層位于指標(biāo)層的上層，項(xiàng)目層位于子項(xiàng)目層的上層，目標(biāo)層位于項(xiàng)目層的上層。目標(biāo)層為電力電纜運(yùn)行狀態(tài)；項(xiàng)目層為電纜本體性能和外界環(huán)境因素；電纜本體性能對(duì)應(yīng)子項(xiàng)目層中的自身質(zhì)量、預(yù)防性試驗(yàn)和運(yùn)行工況，外界環(huán)境因素對(duì)應(yīng)隧道環(huán)境和電網(wǎng)因素；自身質(zhì)量對(duì)應(yīng)指標(biāo)層的質(zhì)量等級(jí)、使用年限、故障記錄，預(yù)防性試驗(yàn)對(duì)應(yīng)指標(biāo)層的絕緣電阻、泄漏電流、介質(zhì)損耗系數(shù)和局部放電，運(yùn)行工況對(duì)應(yīng)指標(biāo)層的電纜接頭溫度、電纜表面溫度、電纜線芯溫度、接地電流和局部放電電流，隧道環(huán)境對(duì)應(yīng)指標(biāo)層的隧道室內(nèi)溫度、隧道室內(nèi)濕度、隧道水位、易燃爆氣體濃度、風(fēng)機(jī)狀態(tài)和井蓋狀態(tài)，電網(wǎng)因素對(duì)應(yīng)指標(biāo)層的電網(wǎng)電壓、負(fù)荷電流、有功功率、無功功率、電網(wǎng)頻率。(2)建立評(píng)語集。按照電纜運(yùn)行規(guī)程的建議，將隧道中電力電纜的運(yùn)行狀態(tài)劃分為“正常”、“注意”、“異常”和“嚴(yán)重”四種情況，評(píng)語集適用于對(duì)各指標(biāo)層的每個(gè)評(píng)判指標(biāo)的評(píng)估。(3)建立各評(píng)判指標(biāo)的劣化度及對(duì)應(yīng)評(píng)語集的隸屬函數(shù)矩陣。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)一般是以具體數(shù)字的形式體現(xiàn)電力電纜當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，需要對(duì)其安全程度進(jìn)行轉(zhuǎn)化，可以采用劣化度進(jìn)行表征，劣化度是
中的一個(gè)定量值，描述現(xiàn)在的運(yùn)行狀態(tài)到故障狀態(tài)的靠近程度，數(shù)值越大表明劣化程度越重。在所選取的評(píng)判指標(biāo)中，有三種類型的指標(biāo)，即越小越好型、中間型和越大越好型，三種類型采用不同的劣化度計(jì)算公式。(4)確定各級(jí)評(píng)判指標(biāo)的權(quán)重。采用專家評(píng)議法與三角模糊數(shù)互補(bǔ)判斷矩陣排序方法相結(jié)合，確定多層次多指標(biāo)結(jié)構(gòu)中各指標(biāo)賦予權(quán)重。三角模糊數(shù)互補(bǔ)判斷矩陣采用模糊標(biāo)度法度量表示重要程度，用于各評(píng)價(jià)指標(biāo)相互比較，取值標(biāo)準(zhǔn)為O. 1-0. 9。(5)使用層析分析法依次計(jì)算指標(biāo)層、子項(xiàng)目層的模糊評(píng)判矩陣，直至最終模糊評(píng)判結(jié)果向量。(6)按照最大隸屬度法確定電力電纜隧道運(yùn)行安全狀態(tài)的評(píng)估結(jié)果。按照最大隸屬度原則，對(duì)評(píng)估結(jié)果集中的四個(gè)評(píng)語的隸屬度進(jìn)行分析，選擇隸屬最大的評(píng)語作為當(dāng)前電力電纜隧道運(yùn)行的安全狀態(tài)。本發(fā)明的進(jìn)一步細(xì)化的方法步驟可以為第一，確定模型中的項(xiàng)目層，子項(xiàng)目層和指標(biāo)層，檢測(cè)指標(biāo)層并得到數(shù)據(jù)。目前實(shí)施的多狀態(tài)電力電纜隧道在線監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)收集電纜運(yùn)行狀態(tài)及其環(huán)境數(shù)據(jù)，因此從影響地下隧道中電力電纜運(yùn)行狀態(tài)的電纜本體性能和外界環(huán)境因素兩個(gè)方面建立多層次的狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)體系。電力電纜的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估指標(biāo)體系分為目標(biāo)層、項(xiàng)目層、子項(xiàng)目層和指標(biāo)層。目標(biāo)層電力電纜運(yùn)行狀態(tài)R包括項(xiàng)目層中的兩個(gè)項(xiàng)目電纜本體性能和外界環(huán)境因素{R = R1，；項(xiàng)目層分解成子項(xiàng)目層，(i = 1、2，j = 1,2,3)然后子項(xiàng)目層又繼續(xù)分解直到最終指標(biāo)層，表示第i個(gè)項(xiàng)目中的第j個(gè)子項(xiàng)目的第k個(gè)評(píng)判指標(biāo)。模糊綜合評(píng)判法表達(dá)式為B = Ae ο Ve其中Ak為權(quán)重矩陣，ο為模糊合成算子符號(hào)，Ve是評(píng)判矩陣。
選取加權(quán)平均型算子M ( ■, )，計(jì)算如公式為
權(quán)利要求
1.一種電力電纜隧道運(yùn)行安全非線性模糊檢測(cè)方法，包括如下步驟 (1)確定模型中的項(xiàng)目層，子項(xiàng)目層和指標(biāo)層，檢測(cè)指標(biāo)層并得到數(shù)據(jù)；子項(xiàng)目層位于指標(biāo)層的上層，項(xiàng)目層位于子項(xiàng)目層的上層，目標(biāo)層位于項(xiàng)目層的上層；目標(biāo)層為電力電纜運(yùn)行狀態(tài)；項(xiàng)目層為電纜本體性能和外界環(huán)境因素；電纜本體性能對(duì)應(yīng)子項(xiàng)目層中的自身質(zhì)量、預(yù)防性試驗(yàn)和運(yùn)行工況，外界環(huán)境因素對(duì)應(yīng)隧道環(huán)境和電網(wǎng)因素；自身質(zhì)量對(duì)應(yīng)指標(biāo)層的質(zhì)量等級(jí)、使用年限、故障記錄，預(yù)防性試驗(yàn)對(duì)應(yīng)指標(biāo)層的絕緣電阻、泄漏電流、介質(zhì)損耗系數(shù)和局部放電，運(yùn)行工況對(duì)應(yīng)指標(biāo)層的電纜接頭溫度、電纜表面溫度、電纜線芯溫度、接地電流和局部放電電流，隧道環(huán)境對(duì)應(yīng)指標(biāo)層的隧道室內(nèi)溫度、隧道室內(nèi)濕度、隧道水位、易燃爆氣體濃度、風(fēng)機(jī)狀態(tài)和井蓋狀態(tài)，電網(wǎng)因素對(duì)應(yīng)指標(biāo)層的電網(wǎng)電壓、負(fù)荷電流、有功功率、無功功率、電網(wǎng)頻率； (2)建立評(píng)語集；按照電纜運(yùn)行規(guī)程的建議，將隧道中電力電纜的運(yùn)行狀態(tài)劃分為“正?！薄ⅰ白⒁狻?、“異常”和“嚴(yán)重”四種情況，評(píng)語集適用于對(duì)各指標(biāo)層的每個(gè)評(píng)判指標(biāo)的評(píng)估； (3)建立各評(píng)判指標(biāo)的劣化度及對(duì)應(yīng)評(píng)語集的隸屬函數(shù)矩陣；在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)一般是以具體數(shù)字的形式體現(xiàn)電力電纜當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，需要對(duì)其安全程度進(jìn)行轉(zhuǎn)化，可以采用劣化度進(jìn)行表征，劣化度是
中的一個(gè)定量值，描述現(xiàn)在的運(yùn)行狀態(tài)到故障狀態(tài)的靠近程度，數(shù)值越大表明劣化程度越重；在所選取的評(píng)判指標(biāo)中，有三種類型的指標(biāo)，即越小越好型、中間型和越大越好型，三種類型采用不同的劣化度計(jì)算公式； (4)確定各級(jí)評(píng)判指標(biāo)的權(quán)重；采用專家評(píng)議法與三角模糊數(shù)互補(bǔ)判斷矩陣排序方法相結(jié)合，確定多層次多指標(biāo)結(jié)構(gòu)中各指標(biāo)賦予權(quán)重；三角模糊數(shù)互補(bǔ)判斷矩陣采用模糊標(biāo)度法度量表示重要程度，用于各評(píng)價(jià)指標(biāo)相互比較，取值標(biāo)準(zhǔn)為O. 1-0. 9； (5)使用層析分析法依次計(jì)算指標(biāo)層、子項(xiàng)目層的模糊評(píng)判矩陣，直至最終模糊評(píng)判結(jié)果向量； (6)按照最大隸屬度法確定電力電纜隧道運(yùn)行安全狀態(tài)的評(píng)估結(jié)果；按照最大隸屬度原則，對(duì)評(píng)估結(jié)果集中的四個(gè)評(píng)語的隸屬度進(jìn)行分析，選擇隸屬最大的評(píng)語作為當(dāng)前電力電纜隧道運(yùn)行的安全狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電力電纜隧道運(yùn)行安全非線性模糊檢測(cè)方法，包括如下步驟確定模型中的項(xiàng)目層，子項(xiàng)目層和指標(biāo)層，檢測(cè)指標(biāo)層并得到數(shù)據(jù)；建立評(píng)語集；建立各評(píng)判指標(biāo)的劣化度及對(duì)應(yīng)評(píng)語集的隸屬函數(shù)矩陣；確定各級(jí)評(píng)判指標(biāo)的權(quán)重；使用層析分析法依次計(jì)算指標(biāo)層、子項(xiàng)目層的模糊評(píng)判矩陣，直至最終模糊評(píng)判結(jié)果向量；按照最大隸屬度法確定電力電纜隧道運(yùn)行安全狀態(tài)的評(píng)估結(jié)果。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)電纜隧道和電纜的運(yùn)行狀態(tài)單參數(shù)預(yù)警，而且實(shí)現(xiàn)綜合的在線安全指數(shù)評(píng)估及預(yù)警，為及時(shí)有效處理電纜運(yùn)行隱患及故障提供技術(shù)支撐，本項(xiàng)目完成后可減少異常停電、預(yù)警重大災(zāi)難；減少人工巡視工作量。項(xiàng)目完成后可全國(guó)推廣，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)G01R31/00GK102621434SQ20121011678
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者孫瑩, 隨慧斌 申請(qǐng)人:山東大學(xué)