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)的評估方法，更詳細(xì)地講是關(guān)于供電網(wǎng)絡(luò)、管網(wǎng)中對電力電纜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的基于模糊層次分析法的電纜多狀態(tài)安全運(yùn)行評估方法。
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，迫切需要對電力電纜運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行安全評估。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，簡稱FTA (Fault Tree Analysis)，是一種評價(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。通過對FTA的定性和定量分析，來確定系統(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)建立評估模型時(shí)，需要學(xué)習(xí)訓(xùn)練的過程，如果樣本改變，必須對網(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)雜問題分解成若干層次，在最低層次通過兩兩比對得出各因素的權(quán)重，通過由低到高的層層分析計(jì)算，最后計(jì)算出各事件對總目標(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，將決策過程層次化、數(shù)量化。層次分析法可用于處理復(fù)雜的社會、政治、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面決策問題的綜合評價(jià)與方案的比選方法。4、模糊層次分析法，通過對各評估方法的分析，本發(fā)明將電纜的多個(gè)參數(shù)綜合起來作為系統(tǒng)安全的評價(jià)指標(biāo)，提出了一種電纜運(yùn)行狀態(tài)系統(tǒng)安全評估模型。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估方法，經(jīng)過對電纜歷史數(shù)據(jù)的調(diào)查研究， 確定電纜安全評價(jià)指標(biāo)和各項(xiàng)指標(biāo)分級隸屬函數(shù)，從而建立電力電纜安全評價(jià)的模糊層次評估體系。模糊層次分析法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的多目標(biāo)綜合評價(jià)方法。首先把復(fù)雜過程分解成各個(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)，然后通過兩兩比較來判斷各層次中元素的相對重要性，進(jìn)而得到各元素在綜合評價(jià)中的權(quán)重，最后根據(jù)各元素的隸屬度和權(quán)重進(jìn)行綜合評價(jià)。由于在評判過程中涉及模糊因素，難于用解析方法做定量分析，因而通過模糊綜合評判，獲得評價(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)行評估方法，具體步驟是
(1)建立電力電纜安全評價(jià)指標(biāo)體系；
(2)建立電力電纜安全評估指標(biāo)評語集；
(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)，建立評價(jià)指標(biāo)體系，將指標(biāo)評價(jià)分為三個(gè)層次目標(biāo)層#、一級評價(jià)指標(biāo)M (i=l, 2)、二級評價(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估指標(biāo)評語集
通過專家經(jīng)驗(yàn)法總結(jié)出來，建立評語集V=(良好，一般，不良)，表示為對系統(tǒng)可能作出的評判結(jié)果用評語集K=Ik1, K2, - - - κη}來表示。評語集是通過專家經(jīng)驗(yàn)法總結(jié)出來的，對各層的每個(gè)指標(biāo)的評估都適用。(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)于某評估
目標(biāo)的相對重要性程度之比的賦值。一般地，判斷矩陣由熟悉問題的專家獨(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)行評估方法，其特征在于，具體步驟是(1).建立電力電纜安全評價(jià)指標(biāo)體系；(2).建立電力電纜安全評估指標(biāo)評語集；(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)，建立評價(jià)指標(biāo)體系，將指標(biāo)評價(jià)分為三個(gè)層次目標(biāo)層#、一級評價(jià)指標(biāo)層馮(i=l, 2)、二級評價(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)行評估方法，其特征在于，所述步驟(2)為通過專家經(jīng)驗(yàn)法總結(jié)出來，建立評語集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)行評估方法， 其特征在于，所述步驟(6)為對一級指標(biāo)中的第i類指標(biāo)的第J個(gè)因素進(jìn)行評判，第J個(gè)因素對評語集中第 個(gè)元素&的隸屬程度為 ，則一級指標(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)，評語集中有三個(gè)元素，某一級指標(biāo)中第i個(gè)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)公式如下，對于指標(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)行評估方法是建立電力電纜安全評價(jià)指標(biāo)體系；建立電力電纜安全評估指標(biāo)評語集；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)行模糊綜合評判；由最大隸屬度確定電纜的運(yùn)行狀態(tài)。通過利用多狀態(tài)參數(shù)對電力電纜運(yùn)行狀態(tài)作了安全評估，能比較全面的對系統(tǒng)運(yùn)行作出評價(jià)，且評估方法簡單，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)行評估模型能夠正確的對電纜系統(tǒng)做出安全評價(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G06Q50/06GK102496069SQ20111040269
公開日2012年6月13日 申請日期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 申請人:山東電力集團(tuán)公司青島供電公司