专利名称：基于模糊层次分析法的电缆多状态安全运行评估方法
技术领域：
本发明涉及的是供电网络运行状态的评估方法，更详细地讲是关于供电网络、管网中对电力电缆进行实时监测的基于模糊层次分析法的电缆多状态安全运行评估方法。
背景技术：
电力电缆作为电力系统的重要组成部分，其运行状态直接影响电力系统的安全可靠性。由于电力电缆多敷设于地下，一旦出现故障，需要花费大量的人力、物力和时间寻找事故点，且会造成难以估量的停电损失。而掌握电缆系统的运行状况，可及时发现潜在隐患，便于工作人员提前采取措施，防止事故的发生。因此，迫切需要对电力电缆运行状态进行安全评估。由于影响电力电缆运行状态的参数较多，选择一种合适的评估方法将是目前研究的重要课题和方向。目前，常用的系统评估方法有故障树分析法、人工神经网络、层次分析方法等，各方法的特点如下
1、故障树分析法，简称FTA (Fault Tree Analysis)，是一种评价复杂系统可靠性与安全性的重要方法。该方法用一种树形图来表示各事件的逻辑关系，把最不希望发生的事件作为故障树的顶事件，把导致这一不希望事件所有可能发生的直接和间接原因，作为过渡的中间事件，逐步往下分析，直到找出事件的基本原因，也就是故障树的底事件为止。通过对FTA的定性和定量分析，来确定系统的安全策略。故障树方法适用于系统的可靠性分析， 系统的安全分析和事故分析，系统的风险评价，设备可靠性分析以及故障诊断等方面。2、人工神经网络是由大量简单的处理单元(称为神经元)互相连接而形成的复杂网络，它是基于数值计算的知识处理系统，其模型建立在实例学习的基础上，采用并行推理方法，具有联想、记忆和归纳等特征。利用神经网络的学习功能和非线性映射能力建立分析评估和仿真模型是一种较理想的方法。利用神经网络建立评估模型时，需要学习训练的过程，如果样本改变，必须对网络重新训练。利用人工神经网络的方法多用于负荷预测的研究中，目前也用于故障诊断、智能控制、继电保护等领域中。3层次分析法，层次分析法的基本思想是把复杂问题分解成若干层次，在最低层次通过两两比对得出各因素的权重，通过由低到高的层层分析计算，最后计算出各事件对总目标的权数。其主要特征是将定性与定量的决策结合起来，将决策过程层次化、数量化。层次分析法可用于处理复杂的社会、政治、经济、技术等方面决策问题的综合评价与方案的比选方法。4、模糊层次分析法，通过对各评估方法的分析，本发明将电缆的多个参数综合起来作为系统安全的评价指标，提出了一种电缆运行状态系统安全评估模型。由于电缆参数指标存在模糊性，所以确定采用多层次的模糊评估方法，经过对电缆历史数据的调查研究， 确定电缆安全评价指标和各项指标分级隶属函数，从而建立电力电缆安全评价的模糊层次评估体系。模糊层次分析法是一种基于模糊数学的多目标综合评价方法。首先把复杂过程分解成各个组成元素，按支配关系将这些元素分组，使之形成有序的递阶结构，然后通过两两比较来判断各层次中元素的相对重要性，进而得到各元素在综合评价中的权重，最后根据各元素的隶属度和权重进行综合评价。由于在评判过程中涉及模糊因素，难于用解析方法做定量分析，因而通过模糊综合评判，获得评价结果。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于模糊层次分析法的电缆多状态安全运行评估方法。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案
基于模糊层次分析法的电缆多状态安全运行评估方法，具体步骤是
(1)建立电力电缆安全评价指标体系；
(2)建立电力电缆安全评估指标评语集；
(3)建立判断矩阵；
(4)判断矩阵一致性校验，若不满足一致性，则返回步骤(3)；若满足一致性，则进入下一步骤；
(5)计算权重系数；
(6)进行模糊综合评判；
(7)由最大隶属度确定电缆的运行状态。各步骤具体为
(1)建立电力电缆安全评价指标体系
根据相关规定和实际系统情况，科学合理的选取影响电力电缆安全状态的指标，建立评价指标体系，将指标评价分为三个层次目标层#、一级评价指标M (i=l, 2)、二级评价指标Mi (/=1，2，3)或凡,.(i=l,2,3)； 目标层#安全运行分解为自身因素M、环境因素 N2两个评判项目N: OV1，其中自身因素Ar1又可分解为电缆表面温度M1、接地电流和局部放电Ar13三个子项目M= (.NivN12,，Ar13);环境因素久可分为环境温度#21、环境湿度#22、 外力破坏三个子项目N2: GV21, ^V22，^V23)。(2)建立电力电缆安全评估指标评语集
通过专家经验法总结出来，建立评语集V=(良好，一般，不良)，表示为对系统可能作出的评判结果用评语集K=Ik1, K2, - - - κη}来表示。评语集是通过专家经验法总结出来的，对各层的每个指标的评估都适用。(3)建立判断矩阵
建立判断矩阵，确定目标层#下的两个指标关于#的两两比较结果，自身因素Ar1下的三个指标关于Ar1的两两评价结果，环境因素久下的三个指标关于久的两两评价结果。得到判断矩阵丄次、4。假设建立的判断矩阵为A (%),元表示两指标(假设是;与1>关于某评估
目标的相对重要性程度之比的赋值。一般地，判断矩阵由熟悉问题的专家独立地给出。赋值标准如下 __
权利要求
1.一种基于模糊层次分析法的电缆多状态安全运行评估方法，其特征在于，具体步骤是(1).建立电力电缆安全评价指标体系；(2).建立电力电缆安全评估指标评语集；(3).建立判断矩阵；(4).判断矩阵一致性校验，若不满足一致性，则返回步骤(3);若满足一致性，则进入下一步骤；(5).计算权重系数；(6).进行模糊综合评判；(7)由最大隶属度确定电缆的运行状态。
2.根据权利要求1所述的基于模糊层次分析法的电缆多状态安全运行评估方法，其特征在于，所述步骤(1)为选取影响电力电缆安全状态的指标，建立评价指标体系，将指标评价分为三个层次目标层#、一级评价指标层馮(i=l, 2)、二级评价指标层Mi (i=l, 2，3) 或礼.(i=l，2，3)；目标层#安全运行分解为自身因素M、环境因素久两个评判项目Ar= GV1,其中自身因素Ar1又可分为电缆表面温度M1、接地电流和局部放电三个子项目N1: OV11, Nv2r， ^V13)；环境因素久可分为环境温度、环境湿度#22、外力破坏#23三个子项目N2: GV21, N22, ^V23 )。
3.根据权利要求1所述的基于模糊层次分析法的电缆多状态安全运行评估方法，其特征在于，所述步骤(2)为通过专家经验法总结出来，建立评语集V=(良好，一般，不良)，表示为
4.根据权利要求1所述的基于模糊层次分析法的电缆多状态安全运行评估方法，其特征在于，所述步骤(3)为建立判断矩阵，确定目标层#下的两个指标关于#的两两比较结果，自身因素M下的三个指标关于M的两两评价结果，环境因素凡下的三个指标关于久的两两评价结果，得到判断矩阵UpA。
5..根据权利要求1所述的基于模糊层次分析法的电缆多状态安全运行评估方法，其特征在于，所述步骤(4)为引入判断矩阵J最大特征根2以外的其余特征根的负平均值， 作为度量判断矩阵偏离一致性的指标， nr “ n
6..根据权利要求1所述的基于模糊层次分析法的电缆多状态安全运行评估方法，其特征在于，所述步骤(5)为先假设某一指标层的各评估指标的权重系数是
7..根据权利要求1所述的基于模糊层次分析法的电缆多状态安全运行评估方法， 其特征在于，所述步骤(6)为对一级指标中的第i类指标的第J个因素进行评判，第J个因素对评语集中第 个元素&的隶属程度为 ，则一级指标中第i类指标的隶属度矩阵
8.根据权利要求1所述的基于模糊层次分析法的电缆多状态安全运行评估方法，其特征在于，在步骤(7)之间按照定量指标的方法确立隶属函数，评语集中有三个元素，某一级指标中第i个指标的隶属度函数公式如下，对于指标数值越大越优型，求隶属函数公式如下
全文摘要
一种基于模糊层次分析法的电缆多状态安全运行评估方法是建立电力电缆安全评价指标体系；建立电力电缆安全评估指标评语集；建立判断矩阵；判断矩阵一致性校验，若不满足一致性，则返回上一步骤；若满足一致性，则进入下一步骤；计算权重系数；进行模糊综合评判；由最大隶属度确定电缆的运行状态。通过利用多状态参数对电力电缆运行状态作了安全评估，能比较全面的对系统运行作出评价，且评估方法简单，安全可靠；基于模糊层次分析法建立的电缆多状态安全运行评估模型能够正确的对电缆系统做出安全评价，有利于工作人员及时发现电力电缆存在的安全隐患，因而具有一定的现实意义和很好的发展前景。
文档编号G06Q50/06GK102496069SQ20111040269
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者兰先明, 孙晓斌, 张利群, 徐强, 时翔, 江川, 牟磊, 王华广, 董啸, 赵生传, 郝代涛, 郭英雷, 陈志勇, 齐蔚海 申请人:山东电力集团公司青岛供电公司