一种变压器维修风险决策方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种变压器维修风险决策方法，属电力设备检修技术领域。
【背景技术】
[0002] 变压器是电力系统的重要组成部分，其运行状态直接影响到整个电力系统的运行 安全。随着超高压输电技术的发展，电网容量不断增加，如果变压器一旦发生故障，可能会 带来连锁反应造成巨大的灾害。因此，电网公司实行先进科学的状态维修决策来防控变压 器产生连锁故障。状态维修决策是基于电力设备运行状态情况，结合监测数据和评估记录， 形成有限个备选维修方案的集合，再以安全为前提，决策出一个技术经济最优化的方案。
[0003] 目前，针对维修决策方法的研究主要以模糊语言评价为基础，结合一些多属性决 策方法（如灰色理论分析）进行方案评价。例如，利用有序加权平均算子对各方案的评估 值进行区间灰色运算；引用了模糊语言的隶属函数，提出了灰色关联分析结合TOPSIS法则 的排序方法；运用了灰色局势决策方法和多目标灰靶模型进行变压器维修决策。灰色理论 虽然符合电力设备决策过程中信息不完全的特性，但是上述研究的前提都是在决策者是绝 对理性这一前提条件下的，但是实际中电力设备维修决策不同于其他的投资决策，主观心 理因素和风险态度对决策结果存在着直接的影响。
[0004] 本发明针对电力变压器维修决策评判因素具有模糊性，提出一种变压器维修风险 决策方法，在实际应用中取得了良好的效果。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种变压器维修风险决策 方法，引入了马田系统和累计前景理论，提高了方法的可靠性。
[0006] 实现本发明目的的技术方案是，本发明一种变压器维修风险决策方法使用模糊评 价和精确评价相结合的方法构建初始维修决策矩阵，根据正交表的试验次数组成决策方案 布点集，计算每个维修方案与正负理想解之间的马氏距离，设定维修决策影响因子，进而构 建正负前景价值矩阵，最后计算各维修方案的综合前景值并排序选择最优方案。所述方法 包括以下步骤：
[0007] (1)构建变压器维修决策指标属性集合I = U1, 12, 13, 14, 15, IJ，I1为维修需要的 技术水平，12为维修方案可能带来的风险，I 3为维修方案对用户负荷产生的影响，I 4为故障 对电网安全的威胁，15为维修方案的综合维修费用，I 6为维修方案的综合效益；每一个指标 的评价值用E (I1)，i = 1，2, 3, 4, 5, 6来表示；对12, 13, 14, I5采用精确评估方法；E (I J表示 不同的维修方案需要不同级别的维修技术，E(I2)为不同维修方案在实施中可能发生的风 险，E(I 3)为不同方案维修后对变电站的影响，E(I4)表示在不同的维修方案下，设备的故障 引起电力系统损失的期望值，E (I51 (t))表示不同维修方案的总体维修费用的期望值，E (I6) 表示维修附加效益值。
[0008] (2)设有η个维修决策方案A = M1, A2, ...，An}，衡量每个方案优劣的指标属性 有m个I = U1, 12,. . .，IJ，每一个备选方案在指标下对应的区间数指标值为
，1彡i彡rn，l彡j彡n;由Su构成初始区间决策矩阵s = (s Jmxn;对初始区间 决策矩阵进行规范化处理，得到规范化区间矩阵
根据指标属性进 行规范化操作；对决策矩阵J进行加权处理，
其中CO j 为各指标的权重。
[0009] (3)寻找正负理想解，正理想解X+通过下式计算得到：
[0011] 其中，maxG表示取矩阵列向量最大值表示正理想解的第1个区间数， f为较小值，Χ;Γ为较大值；以1+,<?表示正理想解的第m个区间数L为较小值，I为 较大值；<，X;;分别表示决策矩阵$中第1列区间数的较小值和较大值；尤分别表示 决策矩阵S中第m列区间数的较小值和较大值；
[0012] 负理想解X通过下式计算得到：
[0014] 其中，表示取矩阵列向量最小值；hK]表示负理想解的第！个区间数， 4为较小值，#为较大值；[.<K]表示负理想解的第m个区间数，C为较小值，I 为较大值；4 ' X;;分别表示决策矩阵妄中第1列区间数的较小值和较大值；'尤,分别表 示决策矩阵5中第m列区间数的较小值和较大值。
[0015] (4)设计正交试验表，
[0017] 在上述正交试验表中，结合步骤（2)每个方案的区间数变量[4，<]，水平1表示选 择4 ,水平2表示选择福，得到每个维修方案、的布点集T ，用下表表示：
[0020] 根据正交试验表，结合步骤（3)的正负理想解，得到正负理想解的布点集X,+和 Js_，分别用下表表不：
[0023] (5)分别计算步骤⑷的每个维修方案布点集T,到正负理想解.?和尤的马氏距 离，用ZMD jxk和FMD jXk表示，其中1彡k彡10，1彡j彡η。
[0024] (6)按如下公式计算步骤（5)中马氏距离的灰色关联系数，分别用U和〇表 示：
[0027] 其中，P为分辨系数，一般取0. 5, min( ·)为取最小值操作。
[0028] (7)根据步骤(6)的灰色关联系数，得到各维修方案的前景价值矩阵，分别用 和表示，其矩阵元素分别按如下公式计算得到：
[0031] 其中，参数α，β -般取值0.88, Θ取值2. 25。
[0032] (8)根据步骤（7)的前景价值矩阵，按如下公式计算前景权重函数值：
[0034] 一般取参数γ+= 0· 61，γ = 0· 69,权重ω q= 1/10 ;其中，Q +表示正理想解的 前景权重函数值，Q为负理想解的前景权重函数值。
[0035] (9)结合步骤（7)和步骤（8)计算各方案的综合前景值：
[0037] 在计算出各维修方案综合最优前景值后，对方案前景值进行排序，最大值对应的 方案确定为最优方案。
[0038] 本发明步骤（1)中，所述维修需要的技术水平I1，指公司内部是否有相应维修的技 术；如果没有，是否需要外聘技术，外聘的难度；所述维修方案可能带来的风险I 2，指维修方 案可能带来的风险，即维修时发生误操作、高空坠落风险；所述维修方案对用户负荷产生的 影响I 3，即对电量、电力负荷、供电可靠性的影响；所述故障对电网安全的威胁I4，包括维修 费、人工费、生产损失费用；所述维修方案的综合效益I 6，即提升电力设备运行可靠性。
[0039] 本发明步骤（1)中，对IJP I 6采用采用如下模式评价方法，再转换为区间数。
[0041] 所述不同维修方案在实施中可能发生的风险E(I2),按照经济估算其期望值，量化 公式为：E(I 2) = P' · C
[0042] 其中，p' = (ρ'η p'2, . . .，p'n)表示维修中发生风险可能性的向量集，p';发生第 i种误操作的风险概率，C = (Cl，c2,... cn)表示第i种风险造成的损失，η表示维修方案的 个数；
[0043] 所述不同方案维修后对变电站的影响E(I3)，按照经济估算其期望值，公式为： E (I3) = a · W · T
[0044] 其中，T为修复的平均时间，W为维修故障时中断供电功率，a为变电站提供服务的 用户平均中断供电电量的价值；
[0045] 所述在不同的维修方案下，设备的故障引起电力系统损失的期望值E(I4),其经济 损失量化公式为：E (I4) = P · S
[0046] 其中，P为故障可能对系统安全产生影响的概率，S为故障在系统安全造成后果程 度的损失，以经济损失衡量；
[0047] 所述不同维修方案的总体维修费用的期望值E (I51 (t))，估算公式为：
[0048] E (I5i (t)) = schemeCost (i)+(IayCosti (t)+IoseCosti
[0049] schemeCost (i)为第i种维修方案的固定费用，(IayCosti (t)为t时刻第i种维修 方案的额外费用，IoseC0St1为第i种维修方案在维修过程中，电网因为设备停用而受到的 损失。
[0050] 本发明步骤（2)中，所述指标属性，分为效益型指标和风险型指标；
[0051] 对于效益型指标，采用下式进行规范化操作：
[0053] 对于风险型指标，采用下式进行规范化操作：
[0055] 本发明的有益效果是，以定量和定性相结合的方式给出了电力变压器维修决策的 评价矩阵，考虑到指标属性之间的相关性，采用马田系统计算各区间数方案与正负理想解 之间距离，避免了将模糊数精确化过程造成信息的损失。定义了马氏距离的灰关联函数，结 合累积前景理论，在充分考虑电网公司决策者风险态度的情况下计算出每个维修方案的综 合前景值，找出最优方案。本发明为电力设备维修风险决策提供了一种新的方法和思路。
【具体实施方式】
[0056] 本发明【具体实施方式】包括以下计算步骤：
[0057] (1)构建变压器维修决策指标属性集合I = U1, 12, 13, 14, 15, I6}，I1为维修需要 的技术水平，即公司内部是否有相应维修的技术，如果没有，是否需要外聘技术，外聘的难 度等；I 2为维修方案可能带来的风险，即维修时发生误操作、高空坠落等风险；I 3为维修方 案对用户负荷产生的影响，即对电量、电力负荷、供电可靠性等的影响；14为故障对电网安 全的威胁，即可能导致电网安全事件的经济损失；I 5为维修方案的综合维修费用，包括维修 费、人工费、生产损失费用等；16为维修方案的综合效益，即提升电力设备运行可靠性。每一 个指标的评价值用E(I 1)，i = 1，2, 3, 4, 5, 6来表示。对12, 13, 14, I5采用精确评估方法，以 区间数形式估算其经济损失。
[0058] 对IjP I 6采用采用如下模式评价方法，再转换为区间数。
[0060] 其中，E(I1)表示不同的维修方案需要不同级别的维修技术。E(I6)表示维修附加 效益值。
[0061] E(I2)表示不同维修方案在实施中可能发生的风险，按照经济估算其期望值，量化 公式为：
[0062] E (I2) = p' · C
[0063] 其中，p' = (p'p'2, . . .，P'n)表示维修中发生风险可能性的向量集，P'i发生第 i种误操作的风险概率，C = (Cl，c2, ... cn)表示第i种风险造成的损失。
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