基于组合赋权的变电站静态防汛能力模糊综合评估方法与流程

1.本技术涉及定性定量的评估领域，尤其是涉及基于组合赋权的变电站静态防汛能力模糊综合评估方法。


背景技术：

2.目前，变电站的防汛主要是采取工程措施，如堵、排为主的传统方式，以保障变电站汛期安全。施工方案也通常是以圬工墙体、水泵抽排水等方式为主，而对新型挡水板、预制板、高性能吸水膨胀试剂堵漏等新技术应用不足。对于变电站防汛的非工程措施，包含防汛能力评估、防汛预测等管理措施不够重视，目前也没有明确的评估方法，但可以借鉴其他洪涝灾害防治效果评估方面的经验用于变电站的防汛评价。
3.在高度信息化、数字化、网络化的今天，变电站的防汛形势和传统的设防标准发生变化，变电站防汛的重点是评估各项设施是否满足当今自然环境下可能发生的洪涝灾害，然后采取合适的措施。


技术实现要素：

4.本发明实施例的目的在于提供基于组合赋权的变电站静态防汛能力模糊综合评估方法，该方法针对变电站复杂的防汛系统，提出了防汛评估指标组合赋权法和模糊综合评价法相结合的评估方法，能够应用在实际变电站防汛工程场景中。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
6.基于组合赋权的变电站静态防汛能力模糊综合评估方法，包括以下步骤：s100：整理归纳变电站防汛数据，根据评估需求构建变电站静态防汛能力评估指标体系p，并对变电站防汛数据进行量化处理；s200：使用组合赋权法对指标体系p中各级指标赋予权重；s300：通过模糊综合评价法进行变电站静态防汛能力评估。
7.在一些实施例中，在步骤s200中，所述组合赋权法包括层次分析法赋权、熵权法赋权和博弈论权重组合三个部分，包括以下步骤：s210：使用层次分析法对指标系统p中各指标进行主观赋权，得到权重向量w1；s220：使用熵权法对指标系统p中各指标进行客观赋权，得到权重向量w2；s230：使用博弈论将权重向量w1和w2结合得到组合权重向量w。
8.在一些实施例中，在步骤s210中，包括以下步骤：
9.s211：依据1-9比例标度法，并通过公式1建立防汛评估指标判断矩阵i；
[0010][0011]
其中，n为评估对象的评估指标个数，a
ij
为第i个指标相对于第j个指标的重要性；
[0012]
s212：计算权重向量w1，通过公式2计算特征向量w，然后将w进行归一化处理得到
将各个组合得到权重向量w1；
[0013]
iw＝λ
maxw………………………………………………………
公式2
[0014]
其中，i为防汛评估指标判断矩阵；λ
max
为i的最大特征值；
[0015]
s213：对计算得出的权重值进行一致性检验，通过公式3计算一致性指标ci；
[0016][0017]
其中，λ
max
为i的最大特征值，n为评估对象的评估指标个数；
[0018]
s214：通过公式4计算一致性比率cr；
[0019]
cr＝ci/ri
………………………………………………………
公式4
[0020]
其中，ci为一致性指标，ri为随机一致性指标。
[0021]
在一些实施例中，在步骤s220中，包括以下步骤：
[0022]
s221：构造防汛评估指标判断矩阵h＝(a
ij
)m×n，通过公式5建立判断矩阵h；
[0023][0024]
其中，m为评估对象的个数，n为评估对象的评估指标个数；
[0025]
s222：求各指标信息熵，通过公式6计算信息熵值e＝{ej,j＝1,2,...,n}；
[0026][0027]
其中，且当p
ij
＝0时，令p
ij
lnp
ij
＝0；
[0028]
s223：确定各防汛评估指标权重，通过公式7计算权重向量w2＝{w
2j
,j＝1,2,...,n}；
[0029][0030]
其中，ej为信息熵值，n为评估对象的评估指标个数。
[0031]
在一些实施例中，在步骤s230中，包括以下步骤：
[0032]
s231：确定博弈决策空间，通过公式8计算决策空间s；
[0033]
s＝w1×
w2…………………………………………………………
公式8
[0034]
其中，w1为层次分析法得到的权重向量，w2为熵权法得到的权重向量；
[0035]
s232：计算权重向量占比ζ1、ζ2，通过公式9构造拉格朗日函数，在的条件下，使f(ζ1,ζ2)最大；
[0036][0037]
其中，q和p为线性组合系数，x
ij
为拉格朗日乘子；
[0038]
s233：对ζ1、ζ2进行归一化处理，通过公式10计算最终的变电站静态防汛能力评估指标组合权重向量w；
[0039][0040]
在一些实施例中，在步骤s300中，包括以下步骤：
[0041]
s310：构建变电站静态防汛能力评估指标集合，并构建变电站静态防汛能力评估集合q；
[0042]
s320：利用当前等级指标pi对上一级指标p(i-1)进行评级，然后对各当前等级指标pi做综合评价，通过公式11计算当前等级指标综合评价向量k
pi
；
[0043]kpi
＝w
pi
·rpi
………………………………………………………
公式11
[0044]
其中，r
pi
为pi的评级矩阵，w
pi
为pi的权重向量；
[0045]
s330：对各上一级指标p(i-1)做综合评价，通过公式12得到上一级指标p(i-1)的评级矩阵r
p(i-1)
；
[0046]rp(i-1)
＝k
pi
……………………………………………………
公式12
[0047]
通过公式13计算变电站静态防汛能力评估向量k；
[0048]
k＝w
p(i-1)
·rp(i-1)
＝[k1,k2,k3,...,km]
………………………………
公式13
[0049]
其中，r
p(i-1)
为p(i-1)的评级矩阵，w
p(i-1)
为p(i-1)的权重向量；
[0050]
s340：根据最大隶属度原则，选取k中最大的隶属度所对应的等级为最终评价结果，最终确定变电站静态防汛能力。
[0051]
本发明提供的基于组合赋权的变电站静态防汛能力模糊综合评估方法，考虑到变电站防汛评估的特殊性，结合国家以及电网变电站防汛的具体要求，分析各个项目的具体指标，采用定性定量相结合的方法评估具体指标的情况，给指标赋予权重，最后综合评估变电站防汛。
[0052]
本发明提供的基于组合赋权的变电站静态防汛能力模糊综合评估方法，该方法基于组合赋权和模糊综合评价法，首先，构建变电站静态防汛能力评估指标体系，并将指标量化；接着，使用层次分析法、熵权法和博弈论对体系内各指标进行组合赋权；最后，通过模糊综合评价法对变电站静态防汛能力进行评估，完成评估任务。
[0053]
模糊综合评价法是一种基于模糊统计和模糊数学的综合评价方法，可对模糊不清或者不易度量的指标进行标准化定量处理，并将系统内所有评估指标都纳入考虑范畴，遵循最大隶属度原则，对系统进行合理科学的评估。
[0054]
更进一步，当前的评估指标赋权通常是利用主观赋权法或客观赋权法其中之一进行赋权，例如层次分析法、专家经验法和熵权法等，前者可根据不同场景，合理确定各指标权重，但主观性较强；后者可排除人为主观性的影响，通过计算得到权重，但对数据依赖性
强。为了更加合理有效的对防汛评估指标进行权重分配，本发明提出将两者结合的方法，使用层次分析法和熵权法分别进行评估指标赋权，并通过博弈论将权重结合，得到既含变电站防汛历史案例经验，又含有实际防汛数据权衡的防汛评估指标权重，以建立合理科学的变电站静态防汛能力评估指标体系。
附图说明
[0055]
为了更清楚地说明本公开中的技术方案，下面将对本公开一些实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，以下描述中的附图可以视作示意图，并非对本公开实施例所涉及的产品的实际尺寸、方法的实际流程等的限制。
[0056]
图1为根据本公开一些实施例中的基于组合赋权的变电站静态防汛能力模糊综合评估方法的框架。
具体实施方式
[0057]
下面将结合附图，对本公开一些实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0058]
除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例性实施例”、“示例”或“一些示例”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。
[0059]
本发明实施例提供基于组合赋权的变电站静态防汛能力模糊综合评估方法，如图1所示，包括：s100～s300。
[0060]
s100：整理归纳变电站防汛数据，根据评估需求构建变电站静态防汛能力评估指标体系p，如表1所示，并对变电站防汛数据进行量化处理。
[0061]
表1变电站静态防汛能力评估指标体系
[0062][0063]
s200：使用组合赋权法对指标体系p中各级指标赋予权重。
[0064]
s300：通过模糊综合评价法进行变电站静态防汛能力评估。
[0065]
在一些实施例中，在步骤s200中，组合赋权法包括层次分析法赋权、熵权法赋权和博弈论权重组合三个部分，包括：s210～s230。
[0066]
s210：使用层次分析法对指标系统p中各指标进行主观赋权，得到权重向量w1。
[0067]
s220：使用熵权法对指标系统p中各指标进行客观赋权，得到权重向量w2。
[0068]
s230：使用博弈论将权重向量w1和w2结合得到组合权重向量w。
[0069]
在一些示例中，在步骤s210中，包括：s211～s214。
[0070]
s211：依据1-9比例标度法，并通过公式1建立防汛评估指标判断矩阵i。
[0071][0072]
其中，n为评估对象的评估指标个数，a
ij
为第i个指标相对于第j个指标的重要性。
[0073]
示例性的，本实施例中通过公式1建立防汛评估指标判断矩阵ib、ic、id，如表2-表4所示。
[0074]
表2 ib判断矩阵
[0075][0076]
表3 ic判断矩阵
[0077][0078]
表4 id判断矩阵
[0079][0080][0081]
s212：计算权重向量w1，通过公式2计算特征向量w，然后将w进行归一化处理得到将各个组合得到权重向量w1。
[0082]
iw＝λ
maxw………………………………………………………
公式2
[0083]
其中，i为防汛评估指标判断矩阵；λ
max
为i的最大特征值。
[0084]
示例性的，本实施例中得到权重向量w
1b
＝[0.667,0.333]，w
1c
＝[0.152,0.117,0.290,0.441]，w
1d
＝[0.161,0.100,0.252,0.487]。
[0085]
s213：对计算得出的权重值进行一致性检验，通过公式3计算一致性指标ci。
[0086][0087]
其中，λ
max
为i的最大特征值，n为评估对象的评估指标个数。
[0088]
s214：通过公式4计算一致性比率cr。
[0089]
cr＝ci/ri
………………………………………………………
公式4
[0090]
其中，ci为一致性指标，ri为随机一致性指标。
[0091]
示例性的，当0《cr《0.10时，表示每个指标的权重值分配合理，检验结果如表5所示。
[0092]
表5判断矩阵一致性检验
[0093][0094][0095]
在一些示例中，在步骤s220中，包括：s221～s223。
[0096]
s221：构造防汛评估指标判断矩阵h＝(a
ij
)m×n，通过公式5建立判断矩阵h。
[0097][0098]
其中，m为评估对象的个数，n为评估对象的评估指标个数。
[0099]
示例性的，本实施例中通过公式5建立判断矩阵hb、hc、hd。
[0100][0101]
s222：求各指标信息熵，通过公式6计算信息熵值e＝{ej,j＝1,2,...,n}。
[0102][0103]
其中，且当p
ij
＝0时，令p
ij
lnp
ij
＝0。
[0104]
示例性的，本实施例中计算信息熵值eb＝[0.765,0.729]，ec＝[0.694,0.718,0.786,1]，ed＝[1,0.793,0.718,0.729]。
[0105]
s223：确定各防汛评估指标权重，通过公式7计算权重向量w2＝{w
2j
,j＝1,2,...,n}。
[0106][0107]
其中，ej为信息熵值，n为评估对象的评估指标个数。
[0108]
示例性的，本实施例中计算权重向量w
2b
＝[0.464,0.536]、w
2c
＝[0.382,0.352,0.266,0]、w
3d
＝[0,0.272,0.371,0.357]。
[0109]
在一些示例中，在步骤s230中，包括：s231～s233。
[0110]
s231：确定博弈决策空间，通过公式8计算决策空间s。
[0111]
s＝w1×
w2…………………………………………………………
公式8
[0112]
其中，w1为层次分析法得到的权重向量，w2为熵权法得到的权重向量。
[0113]
s232：计算权重向量占比ζ1、ζ2，通过公式9构造拉格朗日函数，在的条件下，使f(ζ1,ζ2)最大。
[0114][0115]
其中，q和p为线性组合系数，x
ij
为拉格朗日乘子。
[0116]
s233：对ζ1、ζ2进行归一化处理，通过公式10计算最终的变电站静态防汛能力评估指标组合权重向量w，结果如表6所示。
[0117][0118]
表6组合权重结果
[0119][0120][0121]
在一些实施例中，在步骤s300中，包括：s310～s340。
[0122]
s310：构建变电站静态防汛能力评估指标集合，并构建变电站静态防汛能力评估集合q。
[0123]
示例性的，本实施例中以二级指标为例，建立一级指标p1、二级指标p2。
[0124]
一级因素p2＝{b1,b2}、二级因素p3＝{c1,c2,c3,c4,d1,d2,d3,d4}，并构建变电站静态防汛能力评估集合q＝{q1,q2,q3,q4}＝{“四级”，“三级”，“二级”，“一级”}。
[0125]
s320：利用当前等级指标pi对上一级指标p(i-1)进行评级，然后对各当前等级指标pi做综合评价，通过公式11计算当前等级指标综合评价向量k
pi
。
[0126]kpi
＝w
pi
·rpi
………………………………………………………
公式11
[0127]
其中，r
pi
为pi的评级矩阵，w
pi
为pi的权重向量。
[0128]
示例性的，本实施例中利用二级指标p2对一级指标p1进行评级，然后对各二级指标p2做综合评价，通过公式11计算二级指标综合评价向量k
p2
。
[0129]kp2
＝w
p2
·rp2
[0130]
其中，r
p2
为p2的评级矩阵，w
p2
为p2的权重向量。
[0131]
示例性的，本实施例中通过公式11计算二级指标综合评价向量k
bc
＝[0.275,0.284,0.266,0.175]，k
bd
＝[0.202,0.215,0.369,0.214]。
[0132]
s330：对各上一级指标p(i-1)做综合评价，通过公式12得到上一级指标p(i-1)的评级矩阵r
p(i-1)
。
[0133]rp(i-1)
＝k
pi
……………………………………………………
公式12
[0134]
通过公式13计算变电站静态防汛能力评估向量k。
[0135]
k＝w
p(i-1)
·rp(i-1)
＝[k1,k2,k3,...,km]
………………………………
公式13
[0136]
其中，r
p(i-1)
为p(i-1)的评级矩阵，w
p(i-1)
为p(i-1)的权重向量。
[0137]
示例性的，对各一级指标p1做综合评价，通过公式12得到p1的评级矩阵r
p1
。
[0138]rp1
＝k
p2
[0139]
通过公式13计算变电站静态防汛能力评估向量k。
[0140]
k＝w
p1
·rp1
＝[k1,k2,k3,...,km]
[0141]
其中，r
p1
为p1的评级矩阵，w
p2
为p1的权重向量。
[0142]
示例性的，本实施例中通过公式13计算变电站静态防汛能力评估向量k＝[0.242,0.253,0.312,0.193]。
[0143]
s340：根据最大隶属度原则，选取k中最大的隶属度所对应的等级为最终评价结果，最终确定变电站静态防汛能力。
[0144]
示例性的，依据以上计算结果，该变电站静态防汛能力评价集合q＝{“四级”，“三级”，“二级”，“一级”}，各隶属度分别为24.2％、25.3％、31.2％和19.3％，根据最大隶属度原则，最终确定变电站静态防汛能力为“二级”。
[0145]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。