一种火电机组可靠性评价方法与流程

本发明涉及一种火电机组可靠性评价方法，属于发电
技术领域：
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背景技术：
：随着电力体制的不断改进，发电市场由垄断性行业向竞争性行业结构过渡，发电企业逐渐成为市场竞争的主体，将会面临着越来越激烈的竞争。发电厂在参与激烈的市场竞争时，设备的可靠性显得更加重要。发电设备可靠性研究首先可以保证设备的安全运行，而安全生产是发电厂中的首要任务，通过可靠性分析可以确定出设备或系统的薄弱环节和关键部位，及时对其采取措施消除安全隐患，增加系统可靠性。因此认真分析研究火电机组的可靠性评价指标，影响因素，对火电机组的生存和发展有着重要意义。目前，对火电机组可靠性进行评价时，一般都是采用单一方法确定指标权重，如专家估计法、层次分析法(ahp)、经验判断法、熵权法、主成分分析法等，这样的评价方法具有一定的片面性，得到的评价结果与实际情况存在着一定的偏差，因此有必要加以改进。技术实现要素：本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种火电机组可靠性评价方法，以提高评价结果的准确性。本发明所述问题是以下述技术方案解决的：一种火电机组可靠性评价方法，所述方法在确定规划方案，建立层次结构的基础上，由层次分析法确定准则权重，通过选择消去法，从和谐性指数和不和谐性指数两个方面表达方案的优劣，然后综合赋值级别高于关系，最后采用净优势分值法对规划方案进行排序。上述火电机组可靠性评价方法，所述方法包括以下步骤：a.确定规划方案，建立层次结构选取n个火电机组可靠性指标作为代表性准则，同时选取m个规划方案，建立ahp层次结构；b.确定各准则权重①把第i个准则对第j个准则的相对重要性记为aij，构造权重的判断矩阵a：采用ahp中常用的9级标度法给判断矩阵a的元素aij赋值；②求判断矩阵a的最大本征值λmax和权向量w由判断矩阵a求得最大本征值λmax；用本征向量法可以求得矩阵a的最大本征值λmax，但是，求λ要解n次方程，当n≥3时计算比较麻烦，可以用近似算法如下：(1)a中每行元素连乘并开n次方：(2)求权重：(3)a中每列元素求和：(4)计算λmax的值：将aij作为属性(属性即可靠性指标)i的相对重要性的权重wi和属性j的相对重要性的权重wj之比的近似值，即aij＝wi/wj，则权向量w＝[w1w2…wn]t由下式求得：aw＝λmaxw(5)③判断矩阵a的一致性检验如果从判断矩阵a求得的最大本征值λmax大于临界本征值λ‘max，则不能通过一致性检验，需要决策人对判断矩阵a中元素aij的值进行调整后重新计算λmax，直到λmax小于λ‘max为止；c.确定各准则阈值，计算和谐性指数和不和谐性指数①问题求解所需的基本信息设属性j＝1,2,…,n均为效益型，qj[yj(ai)]是方案间在属性j上无差异的门槛值(或称无差别阈值)，即方案ai与方案ak的属性j值之差小于qj时，这两个方案在属性j上是无差异的；pj[yj(ai)]表示方案ai的属性值yj(ai)严格优于方案ak的属性值yj(ak)的门槛值(或称严格优于阈值)；vj[yj(ai)]表示否决门槛值(或称否决阈值)，即方案ai的属性值yj(ai)低于方案ak的属性值yj(ak)达到或超过vj[yj(ai)]时，不再承认方案ai在总体上级别高于方案ak；②定义和谐性指数和不和谐性指数定义有序方案对(ai,ak)的和谐性指数c(ai,ak)为其中不和谐性指数dj(ai,ak)为d.计算赋值级别高于关系有序方案对(ai,ak)的赋值级别高于关系s(ai,ak)定义为e.计算总得分，确定各方案次序关系计算方案al的满意分值δl：按满意分值的大小对n个方案进行排序，分值越大的方案满意度越高。上述火电机组可靠性评价方法，所述火电机组可靠性指标选取八个，分别为：(1)利用系数(utf)(2)可用系数(af)(3)运行系数(sf)(4)计划停运系数(pof)(5)非计划停运系数(uof)(6)强迫停运系数(fof)(7)等效可用系数(eaf)(8)等效强迫停用率(efor)其中，利用小时(uth)是指机组发电量折合成铭牌容量时的运行小时数。统计期间小时(ph)设备处于使用状态的日历小时数。可用小时是指设备处于可用状态的小时数，等于运行小时(rh)与备用小时(sh)之和。可用系数是辅机设备的重要评价指标。运行小时(sh)是指设备处于运行状态的小时数。运行系数指标的高低直接反映出机组在网运行时间的长短，可以通过运行小时来确定设备是否进行检修，定期工作。运行系数与可用系数的区别在于可用系数分子中包含了备用的时间。在同样可用系数的情况下，运行系数高说明机组的备用时间短，反之则说明机组的备用时间长。计划停运小时(poh)是指设备处于计划停运状态的小时数。非计划停运小时(uoh)是指设备处于非计划停运状态的小时数，包括第一至五类非计划停运小时数。非计划停运系数是评价电力企业生产管理的重要指标，直接反映出设备的运行水平、检修质量、设备管理水平。强迫停运小时(foh)是机组处于第一至三类非计划停运状态的小时数之和。主要反映出事故的突发性。等效可用系数标志着发电机组满出力运行的能力。等效可用系数则涵盖了发电机组的全部性能，是衡量发电机组自身能力的较为完善的指标。发电设备发生强迫停运的时间概率，其值为强迫停运小时和第1～3类非计划降低出力等效小时之和与运行小时、强迫停运小时和第1～3类非计划降低出力等效小时之和的比值。上述火电机组可靠性评价方法，所述无差别阈值＝10％*(最大准则值-最小准则值)，严格优于阈值＝3*无差别阈值，否决阈值＝2*(最大准则值-最小准则值)。本发明由ahp和electre两种方法共同确定指标权重，既包含了主观的逻辑判断和分析，又依靠客观规律进行精确计算和推演，从而使决策过程具有很强的条理性和科学性。该方法计算简单、科学合理，能够对火电机组的可靠性做出全面的分析和评价。下面结合附图对本发明作进一步说明。附图说明图1是火电机组可靠性评价体系图；图2是本发明的方法流程图。文中各符号为：aij为第i个目标对第j个准则的相对重要性；a为判断矩阵；λmax为最大本征值；w为权向量；wi为属性i的相对重要性的权重；wj为属性j的相对重要性的权重；qj[yj(ai)]是方案间在属性j上无差异的门槛值；pj[yj(ai)]表示方案ai的属性值yj(ai)严格优于方案ak的属性值yj(ak)的门槛值；vj[yj(ai)]表示否决门槛值；c(ai,ak)为有序方案对(ai,ak)的和谐性指数；dj(ai,ak)为有序方案对(ai,ak)的不和谐性指数；s(ai,ak)为有序方案对(ai,ak)的赋值级别高于关系；δl为方案al的满意分值；i是单位矩阵。具体实施方式本发明包含以下步骤：(一)、确定规划方案，建立层次结构。根据火电机组可靠性评价意图，选取8个火电机组可靠性指标作为代表性准则，分别为：利用系数(utf)、可用系数(af)、运行系数(sf)、计划停运系数(pof)、非计划停运系数(uof)、强迫停运系数(fof)、等效可用系数(eaf)、等效强迫停用率(efor)。同时选取8个方案，建立ahp层次结构图如图1。(二)、确定各准则权重。权重的判断矩阵a是一个互反矩阵，且矩阵元素aij(i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,n)有如下性质：aij＞0；aij＝1/aji；aii＝1；确定矩阵元素aij需要决策者反复回答如下问题：ai和aj哪一个更重要，重要程度如何？本文采用ahp中常用的9级标度法给判断矩阵的元素赋值。(1)由决策人利用表1构造矩阵a矩阵a是n个目标成对比较的结果。把第i个目标对第j个目标的相对重要性记为aij，并认为，这就是属性i的权wi和属性j的权wj之比的近似值，aij＝wi/wj，即：表1目标重要性判断矩阵a中元素的取值(2)用本征向量法求λmax和w把第i个目标(准则)对第j个目标的相对重要性记为aij，并认为，这就是属性i的相对重要性的权重wi和属性j的相对重要性的权重wj之比的近似值，aij＝wi/wj由上式可得：即(a-ni)w＝0式中i是单位矩阵，如果目标重要性判断矩阵a中的值估计准确，上式严格等于0(n维0向量)，如果a的估计不够准确，则a中元素的小的摄动意味着本征值的小的摄动，从而有aw＝λmaxw式中λmax是矩阵a的最大本征值。由上式可以求得本征向量即权向量w＝[w1w2…wn]t。(3)矩阵a的一致性检验如果从矩阵a求得最大本征值λmax大于临界本征值λ‘max，说明决策人所给出的矩阵a中各元素aij的一致性太差，不能通过一致性检验，需要决策人仔细斟酌，调整矩阵a中元素aij的值后重新计算λmax，直到λmax小于λ‘max为止。表2n阶矩阵的随机指标ri和对应的临界本征值λ‘maxn2345678910ri0.000.580.901.121.241.321.411.451.49λ‘max3.1164.275.456.627.798.9910.1611.34(三)、确定各准则阈值，计算和谐性指数和不和谐性指数。①问题求解所需的基本信息设属性j＝1,2,…,n均为效益型。qj是方案间在属性j上无差异的门槛值，即方案ai与方案ak的属性j值之差小于qj时，这两个方案在属性j上是无差异的，更一般的情况下qj是属性值yj(ai)的函数，即可记作qj[yj(ai)]。与qj类似，pj[yj(ai)]表示方案ai的属性值yj(ai)严格优于方案ak的属性值yj(ak)的门槛值。vj[yj(ai)]表示否决门槛值，即方案ai的属性值yj(ai)低于方案ak的属性值yj(ak)达到或超过vj[yj(ai)]时，不再承认方案ai在总体上级别高于方案ak。取无差别阈值＝10％*(最大准则值-最小准则值)，严格优于阈值＝3*无差别阈值，否决阈值＝2*(最大准则值-最小准则值)。wj为表示属性j相对重要性的权重。②定义和谐性指数和不和谐性指数electre-iii法定义的有序方案对(ai,ak)的和谐性指数c(ai,ak)为其中指数cj(ai，ak)是在属性j上ai优于ak的程度，c(ai,ak)则可以作为支持“ai级别高于ak”这一论断的测度。不和谐性指数dj(ai,ak)为dj(ai,ak)则是拒绝“ai级别高于ak”这一论断，即不和谐性强度的测度。(四)、计算赋值级别高于关系。有序方案对(ai,ak)的赋值级别高于关系s(ai,ak)定义为(五)、计算总得分，确定各方案次序关系采用“净优势分值法”作为判断方案得分的依据，该方法可用公式表述如下：δl代表了方案al的满意分值，分值最大的方案满意度最高，分值第二大的方案次之，依此类推。本发明采用某地8家发电企业作为算例样本，应用上述评价方法对其进行评价：对原始数据无量纲化得表1：表1：无量纲化后的数据权重的判断矩阵a是一个互反矩阵，且矩阵元素aij(i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,n)有如下性质：aij＞0；aij＝1/aji；aii＝1；确定矩阵元素aij需要决策者反复回答如下问题：ai和aj哪一个更重要，重要程度如何？本文采用ahp中常用的9级标度法给判断矩阵的元素赋值。得到判断矩阵如表2。表2：准则权重判断矩阵本文案例中取无差别阈值＝10％*(最大准则值-最小准则值)，严格优于阈值＝3*无差别阈值，否决阈值＝2*(最大准则值-最小准则值)。得到不同准则阈值如表3。表3：不同准则的阈值a1a2a3a4a5a6a7a8qj112.05257.82161.90134.39110.8495.4910.4720.078pj336.156173.463185.703103.17332.54716.4731.4160.234vj22411156.41238687.82216.98109.829.441.56根据上面所得到的和谐性指数和不和谐性指数，按式计算赋值级别高于关系矩阵如表4。表4：级别高于关系矩阵aa1a2a3a4a5a6a7a8a1-0.14731.32512-0.83520.88723-1.04400.47405-0.0156-0.1278a2-0.13921.25179-0.78900.83813-0.98620.44782-0.0148-0.1207a3-0.30912.77948-1.75201.86100-2.18990.99434-0.0328-0.2681a4-0.18981.70720-1.07611.14305-1.34500.61074-0.0201-0.1646a5-0.22121.98922-1.25391.33188-1.56720.71163-0.0235-0.1919a6-0.15091.35676-0.85510.90839-1.06890.48535-0.0160-0.1307a7-0.30132.70942-1.70771.81407-2.13460.96925-0.0320-0.2612a8-0.18601.67253-1.05411.11981-1.31760.59830-0.0197-0.1612根据净优势分值法来计算各方案分值及排序结果见表5：表5：各方案的分值方案a1a2a3a4分值δ2.1613-12.1412-1.7365-10.9751方案a5a6a7a8分值δ1.4537-3.3091-2.07852.6645e-15由上述计算结果可知，8个火电机组可靠性强弱依次为a1>a5>a3>a7>a6>a4>a2>a8。本文是基于ahp和electre-iii法，对火电企业中火电机组的可靠性进行评价并作出决策。用ahp来确定实例中的权重，用electre-iii对各个方案进行评价，两种方法结合作为一种对火电机组可靠性评价的新方法。应用净优势法对规划方案进行排序，避免了原electre-iii法中的排序方法复杂性。最后计算出各个方案的总得分，成功对方案排序。当前第1页12