專利名稱：基于模糊層次分析法的電纜多狀態安全運行評估方法
技術領域：
本發明涉及的是供電網絡運行狀態的評估方法，更詳細地講是關于供電網絡、管網中對電力電纜進行實時監測的基于模糊層次分析法的電纜多狀態安全運行評估方法。
背景技術：
電力電纜作為電力系統的重要組成部分，其運行狀態直接影響電力系統的安全可靠性。由于電力電纜多敷設于地下，一旦出現故障，需要花費大量的人力、物力和時間尋找事故點，且會造成難以估量的停電損失。而掌握電纜系統的運行狀況，可及時發現潛在隱患，便于工作人員提前采取措施，防止事故的發生。因此，迫切需要對電力電纜運行狀態進行安全評估。由于影響電力電纜運行狀態的參數較多，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，常用的系統評估方法有故障樹分析法、人工神經網絡、層次分析方法等，各方法的特點如下
1、故障樹分析法，簡稱FTA (Fault Tree Analysis)，是一種評價復雜系統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系，把最不希望發生的事件作為故障樹的頂事件，把導致這一不希望事件所有可能發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，來確定系統的安全策略。故障樹方法適用于系統的可靠性分析， 系統的安全分析和事故分析，系統的風險評價，設備可靠性分析以及故障診斷等方面。2、人工神經網絡是由大量簡單的處理單元(稱為神經元)互相連接而形成的復雜網絡，它是基于數值計算的知識處理系統，其模型建立在實例學習的基礎上，采用并行推理方法，具有聯想、記憶和歸納等特征。利用神經網絡的學習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。利用神經網絡建立評估模型時，需要學習訓練的過程，如果樣本改變，必須對網絡重新訓練。利用人工神經網絡的方法多用于負荷預測的研究中，目前也用于故障診斷、智能控制、繼電保護等領域中。3層次分析法，層次分析法的基本思想是把復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重，通過由低到高的層層分析計算，最后計算出各事件對總目標的權數。其主要特征是將定性與定量的決策結合起來，將決策過程層次化、數量化。層次分析法可用于處理復雜的社會、政治、經濟、技術等方面決策問題的綜合評價與方案的比選方法。4、模糊層次分析法，通過對各評估方法的分析，本發明將電纜的多個參數綜合起來作為系統安全的評價指標，提出了一種電纜運行狀態系統安全評估模型。由于電纜參數指標存在模糊性，所以確定采用多層次的模糊評估方法，經過對電纜歷史數據的調查研究， 確定電纜安全評價指標和各項指標分級隸屬函數，從而建立電力電纜安全評價的模糊層次評估體系。模糊層次分析法是一種基于模糊數學的多目標綜合評價方法。首先把復雜過程分解成各個組成元素，按支配關系將這些元素分組，使之形成有序的遞階結構，然后通過兩兩比較來判斷各層次中元素的相對重要性，進而得到各元素在綜合評價中的權重，最后根據各元素的隸屬度和權重進行綜合評價。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，獲得評價結果。
發明內容
本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種基于模糊層次分析法的電纜多狀態安全運行評估方法。為實現上述目的，本發明采用下述技術方案
基于模糊層次分析法的電纜多狀態安全運行評估方法，具體步驟是
(1)建立電力電纜安全評價指標體系；
(2)建立電力電纜安全評估指標評語集；
(3)建立判斷矩陣；
(4)判斷矩陣一致性校驗，若不滿足一致性，則返回步驟(3)；若滿足一致性，則進入下一步驟；
(5)計算權重系數；
(6)進行模糊綜合評判；
(7)由最大隸屬度確定電纜的運行狀態。各步驟具體為
(1)建立電力電纜安全評價指標體系
根據相關規定和實際系統情況，科學合理的選取影響電力電纜安全狀態的指標，建立評價指標體系，將指標評價分為三個層次目標層#、一級評價指標M (i=l, 2)、二級評價指標Mi (/=1，2，3)或凡,.(i=l,2,3)； 目標層#安全運行分解為自身因素M、環境因素 N2兩個評判項目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Ar13三個子項目M= (.NivN12,，Ar13);環境因素久可分為環境溫度#21、環境濕度#22、 外力破壞三個子項目N2: GV21, ^V22，^V23)。(2)建立電力電纜安全評估指標評語集
通過專家經驗法總結出來，建立評語集V=(良好，一般，不良)，表示為對系統可能作出的評判結果用評語集K=Ik1, K2, - - - κη}來表示。評語集是通過專家經驗法總結出來的，對各層的每個指標的評估都適用。(3)建立判斷矩陣
建立判斷矩陣，確定目標層#下的兩個指標關于#的兩兩比較結果，自身因素Ar1下的三個指標關于Ar1的兩兩評價結果，環境因素久下的三個指標關于久的兩兩評價結果。得到判斷矩陣丄次、4。假設建立的判斷矩陣為A (%),元表示兩指標(假設是;與1>關于某評估
目標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立地給出。賦值標準如下 __
權利要求
1.一種基于模糊層次分析法的電纜多狀態安全運行評估方法，其特征在于，具體步驟是(1).建立電力電纜安全評價指標體系；(2).建立電力電纜安全評估指標評語集；(3).建立判斷矩陣；(4).判斷矩陣一致性校驗，若不滿足一致性，則返回步驟(3);若滿足一致性，則進入下一步驟；(5).計算權重系數；(6).進行模糊綜合評判；(7)由最大隸屬度確定電纜的運行狀態。
2.根據權利要求1所述的基于模糊層次分析法的電纜多狀態安全運行評估方法，其特征在于，所述步驟(1)為選取影響電力電纜安全狀態的指標，建立評價指標體系，將指標評價分為三個層次目標層#、一級評價指標層馮(i=l, 2)、二級評價指標層Mi (i=l, 2，3) 或禮.(i=l，2，3)；目標層#安全運行分解為自身因素M、環境因素久兩個評判項目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子項目N1: OV11, Nv2r， ^V13)；環境因素久可分為環境溫度、環境濕度#22、外力破壞#23三個子項目N2: GV21, N22, ^V23 )。
3.根據權利要求1所述的基于模糊層次分析法的電纜多狀態安全運行評估方法，其特征在于，所述步驟(2)為通過專家經驗法總結出來，建立評語集V=(良好，一般，不良)，表示為
4.根據權利要求1所述的基于模糊層次分析法的電纜多狀態安全運行評估方法，其特征在于，所述步驟(3)為建立判斷矩陣，確定目標層#下的兩個指標關于#的兩兩比較結果，自身因素M下的三個指標關于M的兩兩評價結果，環境因素凡下的三個指標關于久的兩兩評價結果，得到判斷矩陣UpA。
5..根據權利要求1所述的基于模糊層次分析法的電纜多狀態安全運行評估方法，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平均值， 作為度量判斷矩陣偏離一致性的指標， nr “ n
6..根據權利要求1所述的基于模糊層次分析法的電纜多狀態安全運行評估方法，其特征在于，所述步驟(5)為先假設某一指標層的各評估指標的權重系數是
7..根據權利要求1所述的基于模糊層次分析法的電纜多狀態安全運行評估方法， 其特征在于，所述步驟(6)為對一級指標中的第i類指標的第J個因素進行評判，第J個因素對評語集中第 個元素&的隸屬程度為 ，則一級指標中第i類指標的隸屬度矩陣
8.根據權利要求1所述的基于模糊層次分析法的電纜多狀態安全運行評估方法，其特征在于，在步驟(7)之間按照定量指標的方法確立隸屬函數，評語集中有三個元素，某一級指標中第i個指標的隸屬度函數公式如下，對于指標數值越大越優型，求隸屬函數公式如下
全文摘要
一種基于模糊層次分析法的電纜多狀態安全運行評估方法是建立電力電纜安全評價指標體系；建立電力電纜安全評估指標評語集；建立判斷矩陣；判斷矩陣一致性校驗，若不滿足一致性，則返回上一步驟；若滿足一致性，則進入下一步驟；計算權重系數；進行模糊綜合評判；由最大隸屬度確定電纜的運行狀態。通過利用多狀態參數對電力電纜運行狀態作了安全評估，能比較全面的對系統運行作出評價，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安全運行評估模型能夠正確的對電纜系統做出安全評價，有利于工作人員及時發現電力電纜存在的安全隱患，因而具有一定的現實意義和很好的發展前景。
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 優先權日2011年12月7日
發明者蘭先明, 孫曉斌, 張利群, 徐強, 時翔, 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:山東電力集團公司青島供電公司