本发明涉及电力系统及其自动化领域，具体涉及一种基于监测值和改进层次分析法IAHP的电能质量综合评估方法。
背景技术：
：随着社会经济的飞速发展，电力系统的负荷结构日趋多样化和复杂化，一方面大量新型用电设备的投入导致电能质量下降，另一方面新设备对电能质量较为敏感，对电能质量提出了更高的要求。电能质量是对用户从公用电网获取的电能的品质进行描述。客观合理的电能质量综合评估，不仅是构建电能质量市场的基础，也是电力企业降低成本、提高效率的有力保障。电能质量的综合评估方法有多种。电能质量评估的模糊模型和基于模糊原理的综合指标在指定隶属度样本集合的前提下实现对电能质量的综合评估；一种模糊综合评判的二级评判法利用事先给定的主观权重对电能质量进行综合评估；基于组合赋权的评估方法有效克服了单一赋权法的不足；运用模糊神经网络和遗传算法对电能质量进行综合评估可以使对电能质量的综合评估更加精确、具体；模糊数学、模糊层次分析法应用到供电服务质量的综合评估中，可以解决主观判断的模糊不确定性问题；模糊多目标决策理论的极大决策方法评估简单易行；层次分析法(analytichierarchyprocess，AHP)用于不同指标综合权重的求解，由专家对各指标的重要性程度进行两两比较，得到判断矩阵，原理简单，使用方便，被众多学者所采用。然而，当参与比较的元素个数较多时，通常难以构造出满足一致性要求的判断矩阵，并且由专家对各指标的重要性程度进行两两比较会导致评估结果带有主观性，这限制了层次分析法的实用性。技术实现要素：层次分析法(AnalyticHierarchyProcess，简称AHP)是对定性问题进行定量分析的一种简单、灵活、实用的多准则决策方法，其主要内容是判断矩阵的给定及其一致性检验。判断矩阵标度及含义如表1所示，按照表1形成判断矩阵A后，层次分析法权重求解及一致性检验过程如下：表1判断矩阵标度及含义aij取值含义1指标i与指标j同样重要3指标i比指标j稍重要5指标i比指标j明显重要7指标i比指标j强烈重要9指标i比指标j极端重要2，4，6，8介于以上两相邻判断的中值倒数指标i与指标j相比得aij，则指标j与指标i相比得aji＝1/aij1)将判断矩阵A＝(aij)m×m按列做归一化处理，得矩阵Q＝(qij)m×m，其中，qij=aijΣk=1makj,ij=1,2,...,m---(1);]]>2)将矩阵Q按行相加得向量c＝(c1,c2,c3,…,cm)T，其中，ci=Σj=1mqij,i=1,2,...,m---(2);]]>3)c＝(c1,c2,c3,…,cm)T归一化，即得最大特征值所对应的特征向量，也即权重系数ωj，ωj=cjΣk=1mck,j=1,2,...,m---(3);]]>4)按照式(4)计算判断矩阵A的最大特征值λmax，λmax=1mΣi=1mΣj=1maijωjωi---(4);]]>5)按照式(5)计算衡量判断矩阵A不一致程度的一致性指标C.I.，C.I.=λmax-mm-1---(5);]]>6)用平均随机一致性指标R.I.(R.I.的取值与判断矩阵阶数的对应关系如表2所示)修正C.I.，按照式(6)得到随机一致性比率C.R.，C.R.=C.I.R.I.---(6);]]>表2平均随机一致性指标m2345678910R.I.00.51490.89311.11851.24941.34501.42001.46161.4874m111213141516171819R.I.1.51561.54051.55831.57791.58941.59431.60641.61331.62077)根据是否满足C.R.≤0.10进行一致性检验，所得数值越小，说明一致性程度越好，大于0.10则无法通过一致性检验。层次分析法存在如下问题：一是判断矩阵按照表1形成，易受人为主观因素影响，会导致评估结果带有主观性；二是当判断矩阵阶数m>2时，较难构造出满足一致性要求的判断矩阵。为此，采用监测值和改进层次分析法计算判断矩阵和指标权重。鉴于层次分析法的缺陷，本发明提出一种基于监测值和改进层次分析法IAHP的电能质量综合评估方法。通过电能质量监测值得到初始判断矩阵，再由改进层次分析法IAHP得到各指标权重，进而得到电能质量综合评估结果。该方法既可以得出各个监测点电能质量等级，又可以得出各个监测点电能质量好坏排序，同时该方法以监测数据为基础得到指标权重能够保证综合评估结果的客观性。一种基于监测值和IAHP的电能质量综合评估方法，包括以下步骤：(1)由监测值计算初始判断矩阵B；(2)由初始判断矩阵B得到判断矩阵A；(3)将得到的判断矩阵A再按照层次分析法的计算公式，求出电能质量指标权重ω。上述一种基于监测值和IAHP的电能质量综合评估方法，具体包括以下步骤：(1)由监测值计算初始判断矩阵B；1)由监测值得到原始数据矩阵X，如式(7)所示，X=x11x12...x1nx21x22...x2n............xm1xm2...xmn---(7)]]>式(7)中：m为电能质量指标个数；n为监测点样本容量；xij为原始数据矩阵X中的一般值，1≤i≤m，1≤j≤n；xij为第j个监测点的第i个指标值；2)按照式(8)计算第j个监测点的第i个指标值xij的严重度系数bij，bij=xijxijlim---(8)]]>式(8)中：bij为第i个指标值xij的严重度系数；xijlim为第i个指标合格等级对应的数值；3)按照式(9)将n个监测点的第i个指标的严重度系数进行平均，bi‾=1nΣj=1nbij---(9)]]>式(9)中：为第i个指标的平均严重度系数；4)按照式(10)计算第i个指标的客观权重系数，ωi′=bi‾Σi=1mbi‾---(10)]]>式(10)中：ω′i为第i个指标的客观权重系数；5)按照式(11)计算两相邻指标客观权重系数的比值，mi=ωi′ωi+1′---(11)]]>式(11)中：mi为两相邻指标客观权重系数的比值；6)由式(11)的计算结果结合表3所给出的对应关系，可得bi,i+1(1≤i≤m-1)，由其形成初始判断矩阵B；表3bi,i+1取值原则mimi≤1/91/9≤mi<1/81/8≤mi<1/71/7≤mi<1/61/6≤mi<1/51/5≤mi<1/4bi,i+11/91/91/81/71/61/5mi1/4≤mi<1/31/3≤mi<1/21/2≤mi<11≤mi<22≤mi<33≤mi<4bi,i+11/41/31/2123mi4≤mi<55≤mi<66≤mi<77≤mi<88≤mi<9mi≥9bi,i+1456789(2)由初始判断矩阵B得到判断矩阵A层次分析法中一致性检验的本质是要求判断矩阵A中元素的取值满足乘法传递性，但这与其对元素取值的限制及其定义相矛盾，因此用加法传递性逼近乘法传递性。假设初始判断矩阵B中元素每增加1，重要性程度增加Δ，作为基本的重要性单元。由初始判断矩阵B得到判断矩阵A的过程如下：1)当bi,i+1(i＝1,2,…,m-1)>1时，令ai,i+1＝(bi,i+1-1)*Δ，说明bi比bi+1重要程度多ai,i+1；2)当bi,i+1(i＝1,2,…,m-1)＝1时，令ai,i+1＝0，说明bi与bi+1同等重要；3)当bi,i+1(i＝1,2,…,m-1)<1时，令ai,i+1＝-(1/bi,i+1-1)*Δ，说明bi比bi+1重要程度多ai,i+1；4)判断矩阵A的上半三角元素中除主对角线外其余元素行坐标都小于其列坐标，用aij(i<j)表示元素bi比元素bj重要程度多的数值，则：aij＝ai,i+1+ai+1,i+2+,…,+aj-2,j-1+aj-1,j(1≤i≤m-1,i<j≤m)；5)根据判断矩阵A为正互反阵这一性质，求出判断矩阵A的下半三角全部元素；6)当由上述法则求出的判断矩阵A中出现大于9或者小于1/9的元素时，按照层次分析法对判断矩阵元素的要求，分别将其强行赋值为9或1/9，得到判断矩阵A；(3)将得到的判断矩阵A再按照上述层次分析法的计算公式，求出电能质量指标权重ω。本发明积极的有益效果：本发明针对电能质量综合评估的特点，在传统层次分析法基础上，提出了基于监测值和IAHP的电能质量综合评估模型。通过电能质量监测值得到初始判断矩阵推荐值，再由IAHP得到各指标权重，能够保证通过一致性检验，进而得到电能质量综合评估结果。该方法既可以得出各个监测点电能质量等级，又可以得出各个监测点电能质量好坏排序。同时该方法以监测数据为基础得到指标权重能够保证电能质量综合评估结果的客观性。具体实施方式下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。某地区5个监测点的电能质量实测数据(即监测值)如表4所示。表4监测点的实测数据评估指标监测点1监测点2监测点3监测点4监测点5频率偏差/HZ0.09220.15620.11800.17870.1892电压偏差/％3.2126.6804.3505.3304.220电压骤降0.79630.15890.51560.58560.4863三相不平衡/％0.8301.3601.3501.7401.830电压波动/％1.3301.5301.9501.3701.580电压闪变/％0.4730.8470.6340.8260.828电压谐波/％1.7204.2802.6703.3604.570可靠性指标0.8330.7620.7960.7400.764服务性指标0.8320.7130.8640.6840.783根据我国公认要求，将电能质量各指标划分为5个等级，从Ⅰ～Ⅴ依次对应优质、良好、中等、合格与不合格，各指标等级界限值如表5所示。表5指标等级界限值评估指标ⅠⅡⅢⅣⅤ频率偏差/HZ≤0.05≤0.10≤0.15≤0.20＞0.20电压偏差/％≤1.2≤3.0≤4.5≤7.0＞7.0电压骤降≤0.857≤1.225≤2.335≤3.033＞3.033三相不平衡/％≤0.5≤1.0≤1.5≤2.0＞2.0电压波动/％≤0.5≤1.0≤1.5≤2.0＞2.0电压闪变/％≤0.2≤0.5≤0.8≤1.0＞1.0电压谐波/％≤1.0≤2.0≤3.0≤5.0＞5.0可靠性指标≥0.95≥0.85≥0.80≥0.70＜0.70服务性指标≥0.90≥0.80≥0.70≥0.60＜0.60电能质量各指标中，除可靠性与服务性指标外，其余指标均是越小越好，为保证数据的一致性，根据可靠性和服务性指标最大为1的原则，将可靠性和服务性指标作以下处理：1-可靠性、1-服务性。(一)按照本发明步骤(1)的方法，通过计算得到初始判断矩阵B，B＝[140.20.51120.5]；(二)按照本发明步骤(2)的方法，得到判断矩阵A，A=1041/21/31/31/31/21/30141/21/31/31/31/21/31/21/211/51/61/61/61/51/622511/21/21/201/233621002033620102033620012022501/21/21/211/2336200021;]]>(三)按照本发明步骤(3)的方法，得到电能质量指标权重ω，能够通过一致性检验，ω＝[0.08000.08000.03630.12800.13690.13690.13690.12800.1369]。为了评估某地区评5个监测点电能质量等级，认为表5中等级Ⅰ～Ⅳ数值分别为监测点6～监测点9的数值，对监测点数据进行一致性处理，可以形成9个监测点的电能质量数据表格，如表6所示。表6监测点的电能质量数据各监测点的每个指标与对应权重相乘可以得到监测点电能质量综合评估结果，如表7所示。表7中监测点6～监测点9评估结果代表等级Ⅰ～Ⅳ的评估结果，因此可以得出监测点1～监测点5的电能质量综合评估结果级别分别为Ⅱ级、Ⅳ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅳ级。表7综合评估结果监测点综合得分排名10.926221.708831.313441.522651.620760.448170.946381.441592.1319本发明提出的方法除了可以评估监测点电能质量等级外，还可以比较监测点电能质量的好坏，即使是同一等级的监测点，例如监测点2、4、5都是Ⅳ级，通过表7可以看出这3个监测点电能质量由好到坏的顺序是监测点4、监测点5、监测点2。当前第1页1 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