專利名稱:基于模糊層次分析法的電纜多狀態(tài)安全運(yùn)行評(píng)估方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及的是供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估方法,更詳細(xì)地講是關(guān)于供電網(wǎng)絡(luò)、管網(wǎng)中對(duì)電力電纜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的基于模糊層次分析法的電纜多狀態(tài)安全運(yùn)行評(píng)估方法。
背景技術(shù):
電力電纜作為電力系統(tǒng)的重要組成部分,其運(yùn)行狀態(tài)直接影響電力系統(tǒng)的安全可靠性。由于電力電纜多敷設(shè)于地下,一旦出現(xiàn)故障,需要花費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間尋找事故點(diǎn),且會(huì)造成難以估量的停電損失。而掌握電纜系統(tǒng)的運(yùn)行狀況,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在隱患,便于工作人員提前采取措施,防止事故的發(fā)生。因此,迫切需要對(duì)電力電纜運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行安全評(píng)估。由于影響電力電纜運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)較多,選擇一種合適的評(píng)估方法將是目前研究的重要課題和方向。目前,常用的系統(tǒng)評(píng)估方法有故障樹分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、層次分析方法等,各方法的特點(diǎn)如下
1、故障樹分析法,簡(jiǎn)稱FTA (Fault Tree Analysis),是一種評(píng)價(jià)復(fù)雜系統(tǒng)可靠性與安全性的重要方法。該方法用一種樹形圖來(lái)表示各事件的邏輯關(guān)系,把最不希望發(fā)生的事件作為故障樹的頂事件,把導(dǎo)致這一不希望事件所有可能發(fā)生的直接和間接原因,作為過(guò)渡的中間事件,逐步往下分析,直到找出事件的基本原因,也就是故障樹的底事件為止。通過(guò)對(duì)FTA的定性和定量分析,來(lái)確定系統(tǒng)的安全策略。故障樹方法適用于系統(tǒng)的可靠性分析, 系統(tǒng)的安全分析和事故分析,系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),設(shè)備可靠性分析以及故障診斷等方面。2、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量簡(jiǎn)單的處理單元(稱為神經(jīng)元)互相連接而形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),它是基于數(shù)值計(jì)算的知識(shí)處理系統(tǒng),其模型建立在實(shí)例學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,采用并行推理方法,具有聯(lián)想、記憶和歸納等特征。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能和非線性映射能力建立分析評(píng)估和仿真模型是一種較理想的方法。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立評(píng)估模型時(shí),需要學(xué)習(xí)訓(xùn)練的過(guò)程,如果樣本改變,必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)重新訓(xùn)練。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法多用于負(fù)荷預(yù)測(cè)的研究中,目前也用于故障診斷、智能控制、繼電保護(hù)等領(lǐng)域中。3層次分析法,層次分析法的基本思想是把復(fù)雜問(wèn)題分解成若干層次,在最低層次通過(guò)兩兩比對(duì)得出各因素的權(quán)重,通過(guò)由低到高的層層分析計(jì)算,最后計(jì)算出各事件對(duì)總目標(biāo)的權(quán)數(shù)。其主要特征是將定性與定量的決策結(jié)合起來(lái),將決策過(guò)程層次化、數(shù)量化。層次分析法可用于處理復(fù)雜的社會(huì)、政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面決策問(wèn)題的綜合評(píng)價(jià)與方案的比選方法。4、模糊層次分析法,通過(guò)對(duì)各評(píng)估方法的分析,本發(fā)明將電纜的多個(gè)參數(shù)綜合起來(lái)作為系統(tǒng)安全的評(píng)價(jià)指標(biāo),提出了一種電纜運(yùn)行狀態(tài)系統(tǒng)安全評(píng)估模型。由于電纜參數(shù)指標(biāo)存在模糊性,所以確定采用多層次的模糊評(píng)估方法,經(jīng)過(guò)對(duì)電纜歷史數(shù)據(jù)的調(diào)查研究, 確定電纜安全評(píng)價(jià)指標(biāo)和各項(xiàng)指標(biāo)分級(jí)隸屬函數(shù),從而建立電力電纜安全評(píng)價(jià)的模糊層次評(píng)估體系。模糊層次分析法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法。首先把復(fù)雜過(guò)程分解成各個(gè)組成元素,按支配關(guān)系將這些元素分組,使之形成有序的遞階結(jié)構(gòu),然后通過(guò)兩兩比較來(lái)判斷各層次中元素的相對(duì)重要性,進(jìn)而得到各元素在綜合評(píng)價(jià)中的權(quán)重,最后根據(jù)各元素的隸屬度和權(quán)重進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。由于在評(píng)判過(guò)程中涉及模糊因素,難于用解析方法做定量分析,因而通過(guò)模糊綜合評(píng)判,獲得評(píng)價(jià)結(jié)果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種基于模糊層次分析法的電纜多狀態(tài)安全運(yùn)行評(píng)估方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
基于模糊層次分析法的電纜多狀態(tài)安全運(yùn)行評(píng)估方法,具體步驟是
(1)建立電力電纜安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;
(2)建立電力電纜安全評(píng)估指標(biāo)評(píng)語(yǔ)集;
(3)建立判斷矩陣;
(4)判斷矩陣一致性校驗(yàn),若不滿足一致性,則返回步驟(3);若滿足一致性,則進(jìn)入下一步驟;
(5)計(jì)算權(quán)重系數(shù);
(6)進(jìn)行模糊綜合評(píng)判;
(7)由最大隸屬度確定電纜的運(yùn)行狀態(tài)。各步驟具體為
(1)建立電力電纜安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
根據(jù)相關(guān)規(guī)定和實(shí)際系統(tǒng)情況,科學(xué)合理的選取影響電力電纜安全狀態(tài)的指標(biāo),建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,將指標(biāo)評(píng)價(jià)分為三個(gè)層次目標(biāo)層#、一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)M (i=l, 2)、二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)Mi (/=1,2,3)或凡,.(i=l,2,3); 目標(biāo)層#安全運(yùn)行分解為自身因素M、環(huán)境因素 N2兩個(gè)評(píng)判項(xiàng)目N: OV1,其中自身因素Ar1又可分解為電纜表面溫度M1、接地電流和局部放電Ar13三個(gè)子項(xiàng)目M= (.NivN12,,Ar13);環(huán)境因素久可分為環(huán)境溫度#21、環(huán)境濕度#22、 外力破壞三個(gè)子項(xiàng)目N2: GV21, ^V22,^V23)。(2)建立電力電纜安全評(píng)估指標(biāo)評(píng)語(yǔ)集
通過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)法總結(jié)出來(lái),建立評(píng)語(yǔ)集V=(良好,一般,不良),表示為對(duì)系統(tǒng)可能作出的評(píng)判結(jié)果用評(píng)語(yǔ)集K=Ik1, K2, - - - κη}來(lái)表示。評(píng)語(yǔ)集是通過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)法總結(jié)出來(lái)的,對(duì)各層的每個(gè)指標(biāo)的評(píng)估都適用。(3)建立判斷矩陣
建立判斷矩陣,確定目標(biāo)層#下的兩個(gè)指標(biāo)關(guān)于#的兩兩比較結(jié)果,自身因素Ar1下的三個(gè)指標(biāo)關(guān)于Ar1的兩兩評(píng)價(jià)結(jié)果,環(huán)境因素久下的三個(gè)指標(biāo)關(guān)于久的兩兩評(píng)價(jià)結(jié)果。得到判斷矩陣丄次、4。假設(shè)建立的判斷矩陣為A (%),元表示兩指標(biāo)(假設(shè)是;與1>關(guān)于某評(píng)估
目標(biāo)的相對(duì)重要性程度之比的賦值。一般地,判斷矩陣由熟悉問(wèn)題的專家獨(dú)立地給出。賦值標(biāo)準(zhǔn)如下 __
權(quán)利要求
1.一種基于模糊層次分析法的電纜多狀態(tài)安全運(yùn)行評(píng)估方法,其特征在于,具體步驟是(1).建立電力電纜安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;(2).建立電力電纜安全評(píng)估指標(biāo)評(píng)語(yǔ)集;(3).建立判斷矩陣;(4).判斷矩陣一致性校驗(yàn),若不滿足一致性,則返回步驟(3);若滿足一致性,則進(jìn)入下一步驟;(5).計(jì)算權(quán)重系數(shù);(6).進(jìn)行模糊綜合評(píng)判;(7)由最大隸屬度確定電纜的運(yùn)行狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊層次分析法的電纜多狀態(tài)安全運(yùn)行評(píng)估方法,其特征在于,所述步驟(1)為選取影響電力電纜安全狀態(tài)的指標(biāo),建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,將指標(biāo)評(píng)價(jià)分為三個(gè)層次目標(biāo)層#、一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)層馮(i=l, 2)、二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)層Mi (i=l, 2,3) 或禮.(i=l,2,3);目標(biāo)層#安全運(yùn)行分解為自身因素M、環(huán)境因素久兩個(gè)評(píng)判項(xiàng)目Ar= GV1,其中自身因素Ar1又可分為電纜表面溫度M1、接地電流和局部放電三個(gè)子項(xiàng)目N1: OV11, Nv2r, ^V13);環(huán)境因素久可分為環(huán)境溫度、環(huán)境濕度#22、外力破壞#23三個(gè)子項(xiàng)目N2: GV21, N22, ^V23 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊層次分析法的電纜多狀態(tài)安全運(yùn)行評(píng)估方法,其特征在于,所述步驟(2)為通過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)法總結(jié)出來(lái),建立評(píng)語(yǔ)集V=(良好,一般,不良),表示為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊層次分析法的電纜多狀態(tài)安全運(yùn)行評(píng)估方法,其特征在于,所述步驟(3)為建立判斷矩陣,確定目標(biāo)層#下的兩個(gè)指標(biāo)關(guān)于#的兩兩比較結(jié)果,自身因素M下的三個(gè)指標(biāo)關(guān)于M的兩兩評(píng)價(jià)結(jié)果,環(huán)境因素凡下的三個(gè)指標(biāo)關(guān)于久的兩兩評(píng)價(jià)結(jié)果,得到判斷矩陣UpA。
5..根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊層次分析法的電纜多狀態(tài)安全運(yùn)行評(píng)估方法,其特征在于,所述步驟(4)為引入判斷矩陣J最大特征根2以外的其余特征根的負(fù)平均值, 作為度量判斷矩陣偏離一致性的指標(biāo), nr “ n
6..根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊層次分析法的電纜多狀態(tài)安全運(yùn)行評(píng)估方法,其特征在于,所述步驟(5)為先假設(shè)某一指標(biāo)層的各評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)是
7..根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊層次分析法的電纜多狀態(tài)安全運(yùn)行評(píng)估方法, 其特征在于,所述步驟(6)為對(duì)一級(jí)指標(biāo)中的第i類指標(biāo)的第J個(gè)因素進(jìn)行評(píng)判,第J個(gè)因素對(duì)評(píng)語(yǔ)集中第 個(gè)元素&的隸屬程度為 ,則一級(jí)指標(biāo)中第i類指標(biāo)的隸屬度矩陣
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊層次分析法的電纜多狀態(tài)安全運(yùn)行評(píng)估方法,其特征在于,在步驟(7)之間按照定量指標(biāo)的方法確立隸屬函數(shù),評(píng)語(yǔ)集中有三個(gè)元素,某一級(jí)指標(biāo)中第i個(gè)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)公式如下,對(duì)于指標(biāo)數(shù)值越大越優(yōu)型,求隸屬函數(shù)公式如下
全文摘要
一種基于模糊層次分析法的電纜多狀態(tài)安全運(yùn)行評(píng)估方法是建立電力電纜安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;建立電力電纜安全評(píng)估指標(biāo)評(píng)語(yǔ)集;建立判斷矩陣;判斷矩陣一致性校驗(yàn),若不滿足一致性,則返回上一步驟;若滿足一致性,則進(jìn)入下一步驟;計(jì)算權(quán)重系數(shù);進(jìn)行模糊綜合評(píng)判;由最大隸屬度確定電纜的運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)利用多狀態(tài)參數(shù)對(duì)電力電纜運(yùn)行狀態(tài)作了安全評(píng)估,能比較全面的對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行作出評(píng)價(jià),且評(píng)估方法簡(jiǎn)單,安全可靠;基于模糊層次分析法建立的電纜多狀態(tài)安全運(yùn)行評(píng)估模型能夠正確的對(duì)電纜系統(tǒng)做出安全評(píng)價(jià),有利于工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力電纜存在的安全隱患,因而具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和很好的發(fā)展前景。
文檔編號(hào)G06Q50/06GK102496069SQ20111040269
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者蘭先明, 孫曉斌, 張利群, 徐強(qiáng), 時(shí)翔, 江川, 牟磊, 王華廣, 董嘯, 趙生傳, 郝代濤, 郭英雷, 陳志勇, 齊蔚海 申請(qǐng)人:山東電力集團(tuán)公司青島供電公司