一種變壓器維修風險決策方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種變壓器維修風險決策方法，屬電力設備檢修技術領域。
【背景技術】
[0002] 變壓器是電力系統的重要組成部分，其運行狀態直接影響到整個電力系統的運行 安全。隨著超高壓輸電技術的發展，電網容量不斷增加，如果變壓器一旦發生故障，可能會 帶來連鎖反應造成巨大的災害。因此，電網公司實行先進科學的狀態維修決策來防控變壓 器產生連鎖故障。狀態維修決策是基于電力設備運行狀態情況，結合監測數據和評估記錄， 形成有限個備選維修方案的集合，再以安全為前提，決策出一個技術經濟最優化的方案。
[0003] 目前，針對維修決策方法的研究主要以模糊語言評價為基礎，結合一些多屬性決 策方法（如灰色理論分析）進行方案評價。例如，利用有序加權平均算子對各方案的評估 值進行區間灰色運算；引用了模糊語言的隸屬函數，提出了灰色關聯分析結合TOPSIS法則 的排序方法；運用了灰色局勢決策方法和多目標灰靶模型進行變壓器維修決策。灰色理論 雖然符合電力設備決策過程中信息不完全的特性，但是上述研究的前提都是在決策者是絕 對理性這一前提條件下的，但是實際中電力設備維修決策不同于其他的投資決策，主觀心 理因素和風險態度對決策結果存在著直接的影響。
[0004] 本發明針對電力變壓器維修決策評判因素具有模糊性，提出一種變壓器維修風險 決策方法，在實際應用中取得了良好的效果。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種變壓器維修風險決策 方法，引入了馬田系統和累計前景理論，提高了方法的可靠性。
[0006] 實現本發明目的的技術方案是，本發明一種變壓器維修風險決策方法使用模糊評 價和精確評價相結合的方法構建初始維修決策矩陣，根據正交表的試驗次數組成決策方案 布點集，計算每個維修方案與正負理想解之間的馬氏距離，設定維修決策影響因子，進而構 建正負前景價值矩陣，最后計算各維修方案的綜合前景值并排序選擇最優方案。所述方法 包括以下步驟：
[0007] (1)構建變壓器維修決策指標屬性集合I = U1, 12, 13, 14, 15, IJ，I1為維修需要的 技術水平，12為維修方案可能帶來的風險，I 3為維修方案對用戶負荷產生的影響，I 4為故障 對電網安全的威脅，15為維修方案的綜合維修費用，I 6為維修方案的綜合效益；每一個指標 的評價值用E (I1)，i = 1，2, 3, 4, 5, 6來表示；對12, 13, 14, I5采用精確評估方法；E (I J表示 不同的維修方案需要不同級別的維修技術，E(I2)為不同維修方案在實施中可能發生的風 險，E(I 3)為不同方案維修后對變電站的影響，E(I4)表示在不同的維修方案下，設備的故障 引起電力系統損失的期望值，E (I51 (t))表示不同維修方案的總體維修費用的期望值，E (I6) 表示維修附加效益值。
[0008] (2)設有η個維修決策方案A = M1, A2, ...，An}，衡量每個方案優劣的指標屬性 有m個I = U1, 12,. . .，IJ，每一個備選方案在指標下對應的區間數指標值為
，1彡i彡rn，l彡j彡n;由Su構成初始區間決策矩陣s = (s Jmxn;對初始區間 決策矩陣進行規范化處理，得到規范化區間矩陣
根據指標屬性進 行規范化操作；對決策矩陣J進行加權處理，
其中CO j 為各指標的權重。
[0009] (3)尋找正負理想解，正理想解X+通過下式計算得到：
[0011] 其中，maxG表示取矩陣列向量最大值表示正理想解的第1個區間數， f為較小值，Χ;Γ為較大值；以1+,<?表示正理想解的第m個區間數L為較小值，I為 較大值；<，X;;分別表示決策矩陣$中第1列區間數的較小值和較大值；尤分別表示 決策矩陣S中第m列區間數的較小值和較大值；
[0012] 負理想解X通過下式計算得到：
[0014] 其中，表示取矩陣列向量最小值；hK]表示負理想解的第！個區間數， 4為較小值，#為較大值；[.<K]表示負理想解的第m個區間數，C為較小值，I 為較大值；4 ' X;;分別表示決策矩陣妄中第1列區間數的較小值和較大值；'尤,分別表 示決策矩陣5中第m列區間數的較小值和較大值。
[0015] (4)設計正交試驗表，
[0017] 在上述正交試驗表中，結合步驟（2)每個方案的區間數變量[4，<]，水平1表示選 擇4 ,水平2表示選擇福，得到每個維修方案、的布點集T ，用下表表示：
[0020] 根據正交試驗表，結合步驟（3)的正負理想解，得到正負理想解的布點集X,+和 Js_，分別用下表表不：
[0023] (5)分別計算步驟⑷的每個維修方案布點集T,到正負理想解.?和尤的馬氏距 離，用ZMD jxk和FMD jXk表示，其中1彡k彡10，1彡j彡η。
[0024] (6)按如下公式計算步驟（5)中馬氏距離的灰色關聯系數，分別用U和〇表 示：
[0027] 其中，P為分辨系數，一般取0. 5, min( ·)為取最小值操作。
[0028] (7)根據步驟(6)的灰色關聯系數，得到各維修方案的前景價值矩陣，分別用 和表示，其矩陣元素分別按如下公式計算得到：
[0031] 其中，參數α，β -般取值0.88, Θ取值2. 25。
[0032] (8)根據步驟（7)的前景價值矩陣，按如下公式計算前景權重函數值：
[0034] 一般取參數γ+= 0· 61，γ = 0· 69,權重ω q= 1/10 ;其中，Q +表示正理想解的 前景權重函數值，Q為負理想解的前景權重函數值。
[0035] (9)結合步驟（7)和步驟（8)計算各方案的綜合前景值：
[0037] 在計算出各維修方案綜合最優前景值后，對方案前景值進行排序，最大值對應的 方案確定為最優方案。
[0038] 本發明步驟（1)中，所述維修需要的技術水平I1，指公司內部是否有相應維修的技 術；如果沒有，是否需要外聘技術，外聘的難度；所述維修方案可能帶來的風險I 2，指維修方 案可能帶來的風險，即維修時發生誤操作、高空墜落風險；所述維修方案對用戶負荷產生的 影響I 3，即對電量、電力負荷、供電可靠性的影響；所述故障對電網安全的威脅I4，包括維修 費、人工費、生產損失費用；所述維修方案的綜合效益I 6，即提升電力設備運行可靠性。
[0039] 本發明步驟（1)中，對IJP I 6采用采用如下模式評價方法，再轉換為區間數。
[0041] 所述不同維修方案在實施中可能發生的風險E(I2),按照經濟估算其期望值，量化 公式為：E(I 2) = P' · C
[0042] 其中，p' = (ρ'η p'2, . . .，p'n)表示維修中發生風險可能性的向量集，p';發生第 i種誤操作的風險概率，C = (Cl，c2,... cn)表示第i種風險造成的損失，η表示維修方案的 個數；
[0043] 所述不同方案維修后對變電站的影響E(I3)，按照經濟估算其期望值，公式為： E (I3) = a · W · T
[0044] 其中，T為修復的平均時間，W為維修故障時中斷供電功率，a為變電站提供服務的 用戶平均中斷供電電量的價值；
[0045] 所述在不同的維修方案下，設備的故障引起電力系統損失的期望值E(I4),其經濟 損失量化公式為：E (I4) = P · S
[0046] 其中，P為故障可能對系統安全產生影響的概率，S為故障在系統安全造成后果程 度的損失，以經濟損失衡量；
[0047] 所述不同維修方案的總體維修費用的期望值E (I51 (t))，估算公式為：
[0048] E (I5i (t)) = schemeCost (i)+(IayCosti (t)+IoseCosti
[0049] schemeCost (i)為第i種維修方案的固定費用，(IayCosti (t)為t時刻第i種維修 方案的額外費用，IoseC0St1為第i種維修方案在維修過程中，電網因為設備停用而受到的 損失。
[0050] 本發明步驟（2)中，所述指標屬性，分為效益型指標和風險型指標；
[0051] 對于效益型指標，采用下式進行規范化操作：
[0053] 對于風險型指標，采用下式進行規范化操作：
[0055] 本發明的有益效果是，以定量和定性相結合的方式給出了電力變壓器維修決策的 評價矩陣，考慮到指標屬性之間的相關性，采用馬田系統計算各區間數方案與正負理想解 之間距離，避免了將模糊數精確化過程造成信息的損失。定義了馬氏距離的灰關聯函數，結 合累積前景理論，在充分考慮電網公司決策者風險態度的情況下計算出每個維修方案的綜 合前景值，找出最優方案。本發明為電力設備維修風險決策提供了一種新的方法和思路。
【具體實施方式】
[0056] 本發明【具體實施方式】包括以下計算步驟：
[0057] (1)構建變壓器維修決策指標屬性集合I = U1, 12, 13, 14, 15, I6}，I1為維修需要 的技術水平，即公司內部是否有相應維修的技術，如果沒有，是否需要外聘技術，外聘的難 度等；I 2為維修方案可能帶來的風險，即維修時發生誤操作、高空墜落等風險；I 3為維修方 案對用戶負荷產生的影響，即對電量、電力負荷、供電可靠性等的影響；14為故障對電網安 全的威脅，即可能導致電網安全事件的經濟損失；I 5為維修方案的綜合維修費用，包括維修 費、人工費、生產損失費用等；16為維修方案的綜合效益，即提升電力設備運行可靠性。每一 個指標的評價值用E(I 1)，i = 1，2, 3, 4, 5, 6來表示。對12, 13, 14, I5采用精確評估方法，以 區間數形式估算其經濟損失。
[0058] 對IjP I 6采用采用如下模式評價方法，再轉換為區間數。
[0060] 其中，E(I1)表示不同的維修方案需要不同級別的維修技術。E(I6)表示維修附加 效益值。
[0061] E(I2)表示不同維修方案在實施中可能發生的風險，按照經濟估算其期望值，量化 公式為：
[0062] E (I2) = p' · C
[0063] 其中，p' = (p'p'2, . . .，P'n)表示維修中發生風險可能性的向量集，P'i發生第 i種誤操作的風險概率，C = (Cl，c2, ... cn)表示第i種風險造成的損失。
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