一種基于變權(quán)函數(shù)的多參數(shù)電纜狀態(tài)評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力設(shè)備故障檢測(cè)與診斷技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種電纜狀態(tài)評(píng)價(jià)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電網(wǎng)負(fù)荷日益增長(zhǎng)，受線路走廊和電磁環(huán)境等因素的制約，應(yīng)供電 可靠性及城市美化的要求，電力電纜作為城市電網(wǎng)中的重要設(shè)備，發(fā)展速度極快，與發(fā)展相 伴隨的電纜事故也迅速增加，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)了巨大影響，電纜線路通常采用通道、 穿管、直埋等方式敷設(shè)于地下，日常運(yùn)行維護(hù)中，難W通過(guò)肉眼觀察等進(jìn)行直接巡視、測(cè)量， 其運(yùn)行狀態(tài)難W監(jiān)測(cè)與控制，因此加強(qiáng)對(duì)電纜線路運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研 究，全面分析表征電纜運(yùn)行狀態(tài)的各項(xiàng)參數(shù)，提出基于科學(xué)方法的多參數(shù)電纜線路評(píng)價(jià)方 法，建立電纜狀態(tài)評(píng)價(jià)模型，對(duì)于準(zhǔn)確掌握電纜運(yùn)行狀態(tài)，及早發(fā)現(xiàn)潛伏性缺陷及各類外在 隱患，避免電纜事故的發(fā)生，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003] 從國(guó)內(nèi)外電纜狀態(tài)評(píng)價(jià)研究的總體情況上看，雖然電纜狀態(tài)評(píng)價(jià)在國(guó)內(nèi)外有一些 研究和應(yīng)用，但與變壓器、開關(guān)等電網(wǎng)設(shè)備相比較研究較少，目前對(duì)于表征電纜運(yùn)行狀態(tài)的 參數(shù)缺乏全面、系統(tǒng)性研究，從近來(lái)年的一些電纜事故分析，除了電纜本體的質(zhì)量、負(fù)荷電 流、溫度及電纜通道的環(huán)境因素外，外界電網(wǎng)因素如電網(wǎng)諧波、單相故障重合閩方式等也對(duì) 電纜運(yùn)行狀態(tài)影響很大，在進(jìn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)時(shí)不容忽視。
[0004] 目前對(duì)電纜狀態(tài)評(píng)價(jià)中指標(biāo)權(quán)重的確定方法研究較少，對(duì)各狀態(tài)參數(shù)多采用常權(quán) 模型，然而高壓交聯(lián)電纜線路的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)明顯具有"木桶性質(zhì)"，即一只木桶能盛多少 水，并不取決于所有木板的平均長(zhǎng)度，而是取決于最短的那塊木板。當(dāng)電纜出現(xiàn)某個(gè)項(xiàng)目劣 化程度很高狀況，其綜合運(yùn)行狀態(tài)也即可能達(dá)到嚴(yán)重狀態(tài)。例如，在極個(gè)別指標(biāo)權(quán)重較小項(xiàng) (假設(shè)為通道的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)）的值已經(jīng)達(dá)到"嚴(yán)重狀態(tài)"值，而大多指標(biāo)還處于良好狀態(tài)， 按常權(quán)綜合評(píng)價(jià)理論評(píng)價(jià)電纜的結(jié)果依舊是給出"良好"或"健康"狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果，但此時(shí)電 纜通道一旦發(fā)生火災(zāi)，后果非常嚴(yán)重，此時(shí)的評(píng)價(jià)結(jié)果便會(huì)與現(xiàn)實(shí)和現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)明顯相 惇。因此，在電纜線路狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)中，還需要考慮到設(shè)備自身狀態(tài)所具有的"木桶性質(zhì)"， 對(duì)狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)常權(quán)權(quán)值結(jié)果作出變權(quán)修正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于變權(quán)函數(shù)的多參數(shù)電纜狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，W解決目 前電纜評(píng)價(jià)方法中常權(quán)評(píng)價(jià)模型不能體現(xiàn)小權(quán)重值狀態(tài)量的劣化對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)的影響，使得 權(quán)重系數(shù)的分配不合理的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)在常規(guī)的模糊層次分析法的基礎(chǔ)上引入變權(quán)方 法，通過(guò)研究變權(quán)向量，構(gòu)造局部變權(quán)函數(shù)，確定變權(quán)函數(shù)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)權(quán)重隨指標(biāo)量 的變化而改變，尤其是靈敏反映小權(quán)重指標(biāo)的極端劣化對(duì)整體評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，從而實(shí)現(xiàn) 對(duì)電纜狀態(tài)的客觀、科學(xué)評(píng)價(jià)。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種基于變權(quán)函數(shù)的多參數(shù)電纜狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，包括W下步驟：
[000引（1 )構(gòu)建電纜狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)集{ Pi，P2，…，Pn};
[0009] (2)構(gòu)建判斷矩陣A;
[0010] (3)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理；
[0011] (4)建立模糊評(píng)價(jià)的評(píng)語(yǔ)集V = {Vi，V2，V3，V4};
[0012] (5)設(shè)定評(píng)價(jià)狀態(tài)相應(yīng)的隸屬函數(shù)，得出模糊評(píng)判矩陣R;
[0013] (6)構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)變權(quán)向量W;
[0014] (7)構(gòu)造局部變權(quán)函數(shù)S;
[0015] (8)建立高壓交聯(lián)電纜線路綜合狀態(tài)評(píng)價(jià)模型對(duì)電纜狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0016]進(jìn)一步的，步驟（1)中Pi表示評(píng)價(jià)指標(biāo)，i = l、2、3......η，η為指標(biāo)總數(shù)，η = 20;評(píng)價(jià) 指標(biāo)集包括:運(yùn)行年限、故障記錄、缺陷記錄、主絕緣電阻、交流耐壓、外護(hù)套直流電壓、局部 放電、負(fù)荷電流、電纜表面溫度、電纜接頭溫度、接地電流、局部放電、溫度、濕度、水位、氣體 含量、井蓋狀態(tài)、火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)、單相故障處理方式和電網(wǎng)諧波。
[0017] 進(jìn)一步的，判斷矩陣A為：
[001 引
[0019] 其中，au為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)與第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性比值；
[0020] au為的取值采用下表：
[0021]
[0022] 運(yùn)用1-9的比例標(biāo)度法計(jì)算權(quán)重向量，得到各指標(biāo)的常權(quán)向量胖<^。
[0023] 進(jìn)一步的，采用下表對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理：
[0024]
[0025]
[0026] 進(jìn)一步的，步驟(4)中￥={￥1，￥2，￥3，￥4} = {"嚴(yán)重狀態(tài)"，"異常狀態(tài)"，"注意狀態(tài)"， "正常狀態(tài)"}。
[0027] 進(jìn)一步的，步驟(5)具體包括：
[002引電纜評(píng)價(jià)狀態(tài)"嚴(yán)重狀態(tài)"、"異常狀態(tài)"、"注意狀態(tài)"和"正常狀態(tài)"的隸屬函數(shù)分 別為：
[0033] 其中，X為評(píng)價(jià)指標(biāo)在步驟(3 )中進(jìn)行無(wú)量綱化后得出的分值；（VI，V2，V3，V4，V5 )為 設(shè)備四種評(píng)價(jià)狀態(tài)分級(jí)的闊值，VI, V2 , V3 , V4 , V日的取值分別為ο、0.4、0.7、0.9、1;C1，C2，C3，C4 分別是評(píng)價(jià)區(qū)間(VI，V2 )，（ V2，V3 )，（ V3，V4)，（ V4，V日)的中點(diǎn);通過(guò)隸屬函數(shù)計(jì)算出每個(gè)評(píng)價(jià)指 標(biāo)的隸屬度，每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度包括(μι(χ)，μ2(χ)，μ3(χ)，μ^χ));
[0034] 得出模糊評(píng)判矩陣：
[0035]
[0036] 其中私={加^12，削^14}為第1個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的單因素的模糊評(píng)判向量，即該指標(biāo) 的隸屬度；
[0037] 將全部單因素模糊評(píng)判向量組合，構(gòu)成了針對(duì)全評(píng)價(jià)因素的模糊評(píng)判矩陣R。
[0038] 進(jìn)一步的，步驟(6)具體包括：
[0039] 構(gòu)造評(píng)價(jià)指標(biāo)變權(quán)向量，
[0040]
[0041] 其中，j = 1，2，3···.η，n為評(píng)價(jià)指標(biāo)的總個(gè)數(shù)；
[0042] 評(píng)價(jià)指標(biāo)常權(quán)向量，
[0043] W(X)-評(píng)價(jià)指標(biāo)變權(quán)向量，
[0044] S(X)-狀態(tài)變權(quán)向量。
[0045] 進(jìn)一步的，步驟(7)具體包括：
[0046] 構(gòu)造局部變權(quán)函數(shù)：
[0047]
[0048] 其中，y = 〇.3，A = 〇.4，a = O.7，0 = O.9，C = O.4，cii = O.5，C2i = O.8。
[0049] 進(jìn)一步的，步驟(8)中高壓交聯(lián)電纜線路綜合狀態(tài)評(píng)價(jià)模型為：
[0050] B=W · R=(bi,b2,b3,b4)
[0051 ] B為變權(quán)綜合評(píng)價(jià)值。
[0052] 進(jìn)一步的，bl，b2，b3，b4中哪個(gè)數(shù)值最大，對(duì)應(yīng)判定電纜為"嚴(yán)重狀態(tài)"、"異常狀 態(tài)"、"注意狀態(tài)"或"正常狀態(tài)"。
[0053] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有W下有益效果:本發(fā)明前5個(gè)步驟為模糊層次分析法 的標(biāo)準(zhǔn)步驟，步驟(6)-(8)，引入變權(quán)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)基于變權(quán)函數(shù)的電纜狀態(tài)評(píng)價(jià);本發(fā)明在構(gòu) 建評(píng)價(jià)因素集時(shí)，首次考慮了電網(wǎng)諧波及單相故障處理方式對(duì)電纜運(yùn)行狀態(tài)的影響，在采 用模糊層次分析法得到常權(quán)向量W呀日模糊矩陣R后，構(gòu)建變權(quán)向量W，局部變權(quán)函數(shù)S(xj)，并 通過(guò)計(jì)算確定S(xj)的關(guān)鍵參數(shù)，最終建立電纜變權(quán)綜合狀態(tài)評(píng)價(jià)模型。本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn) 了指標(biāo)權(quán)重隨指標(biāo)值的變化而變化，有效彌補(bǔ)常權(quán)評(píng)價(jià)方法不能體現(xiàn)小權(quán)重值狀態(tài)量的劣 化對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)的影響的問(wèn)題，是評(píng)價(jià)結(jié)果更加符合于電纜乃至電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)的生產(chǎn)運(yùn)行實(shí) 際狀態(tài)。
[0054] 1、在建立評(píng)價(jià)因素集時(shí)，首次考慮了電網(wǎng)諧波及單相故障處理方式對(duì)電纜運(yùn)行狀 態(tài)的影響，對(duì)電纜的狀態(tài)評(píng)價(jià)更加生產(chǎn)實(shí)際。
[0055] 2、構(gòu)造了局部變權(quán)向量，確定了關(guān)鍵參數(shù)，使變權(quán)函數(shù)懲罰幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激勵(lì)幅 度，著重反映小權(quán)重指標(biāo)的極端劣化對(duì)整體評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。
[0056] 3、通過(guò)在模糊層次分析法的基礎(chǔ)上引入變權(quán)函數(shù)，彌補(bǔ)了常規(guī)模糊層次分析法的 不足。
[0057] 4、通過(guò)使用基于變權(quán)函數(shù)的模糊層次分析法對(duì)實(shí)際運(yùn)行電纜進(jìn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)分析， 評(píng)價(jià)結(jié)果較常權(quán)方法更加客觀，可W將方法應(yīng)用于其他電網(wǎng)設(shè)備。
【附圖說(shuō)明】
[0058] 圖1為本發(fā)明的評(píng)價(jià)因素集；
[0059] 圖2為隸屬函數(shù)分布圖；
[0060] 圖3為懲罰-激勵(lì)型狀態(tài)變權(quán)函數(shù)曲線；
[0061] 圖4為本發(fā)明確定參數(shù)的懲罰-激勵(lì)型狀態(tài)變權(quán)函數(shù)曲線；
[0062] 圖5為本發(fā)明方法的變權(quán)綜合評(píng)價(jià)整體流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0063] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0064] 請(qǐng)參閱圖1至圖5所示，本發(fā)明一種基于變權(quán)函數(shù)的多參數(shù)電纜狀態(tài)評(píng)價(jià)方法，包 括W下步驟：
[0065] (1)構(gòu)建電纜狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)集化1，？2，-，古。}，首次考慮了電網(wǎng)諧波及單相故障處 理方式對(duì)電纜運(yùn)行狀態(tài)的影響，評(píng)價(jià)指標(biāo)集見圖1。電纜狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)集包括:運(yùn)行年限、故 障記錄、缺陷記錄、主絕緣電阻、交流耐壓、外護(hù)套直流電壓、局部放電、負(fù)荷電流、電纜表面 溫度、電纜接頭溫度、接地電流、局部放電、溫度、濕度、水位、氣體含量、井蓋狀態(tài)、火災(zāi)風(fēng) 險(xiǎn)、單相故障處理方式和電網(wǎng)諧波，指標(biāo)表示為Pi，i = l、2、3……n，n為指標(biāo)總數(shù)，n = 20。
[0066] (2)構(gòu)建判斷矩陣A:
[0067]
[0068] 其中，au為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)與第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性比值(表1);并運(yùn)用1-9的比 例標(biāo)度法計(jì)算權(quán)重向量，得到各指標(biāo)的常權(quán)