基于层次分析法的电能计量装置运行状态评价方法与流程

本发明属于计量装置，具体涉及基于层次分析法的电能计量装置运行状态评价方法。

背景技术：

1、电能计量装置是供用电双方贸易结算的法律依据，其计量误差直接关系到双方贸易结算的公平合理性，所以对电能计量装置的运行状态评价显得尤为重要，目前对于电能计量装置运行状态评价的方法采用周期现场检验的方式，并没有针对电能计量装置运行状况的在线监测设备和系统的大规模应用，周期现场检验的方式存在很大的不足，一方面现场检测受外界因素影响较大，不能据此对计量装置常态运行工况进行全面评估；另一方面，计量自动化监测系统上线时间短，存在一定的系统缺陷，电能计量装置故障不能及时发现和处理；因此，提供一种选取运行状态指标、进行模糊量运算、构建状态评价体系的基于层次分析法的电能计量装置运行状态评价方法是非常有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种选取运行状态指标、进行模糊量运算、构建状态评价体系的基于层次分析法的电能计量装置运行状态评价方法。

2、本发明的目的是这样实现的：基于层次分析法的电能计量装置运行状态评价方法，所述的方法包括以下步骤：

3、步骤1：层次分析法原理分析：在对复杂的决策问题的本质、影响因素及其在关系进行深入分析的基础上，利用较少的定量信息使决策的思维过程数学化，从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法；

4、步骤2：在电能计量装置运行状态评价上采用层次分析法：选择技术指标作为影响决策的评价指标，并将技术指标的状态特征参数进行模糊量化处理；

5、步骤3：构建基于层次分析法的电能计量装置状态评价方法。

6、所述的步骤1中的层次分析法具体包括以下步骤：

7、步骤1.1：建立层次结构模型：将决策的目标、考虑的因素和决策对象按它们之间的相互关系分为目标层z、中间层c，方案层p，绘出层次结构图，其中：目标层为决策的优化方案结果输出层；中间层为影响决策的各因素的重要程度的关联分析层，即决策推理层；方案层为每个具体的方案参数，即数据输入层；

8、步骤1.2：构造判断矩阵：在确定各层次各因素之间的权重时，如果只是定性的结果，则常常不容易被别人接受，因而采用一致矩阵法，即：不把所有因素放在一起比较，而是两两相互比较，对比时采用相对尺度，以尽可能减少性质不同因素相互比较的困难，以提高准确度；

9、步骤1.3：判断矩阵的一致性检验：所谓一致性是指判断思维的逻辑一致性；

10、步骤1.4：层次单排序：所谓层次单排序是指，对于上一层某因素而言，本层次各因素的重要性的排序；

11、步骤1.5：层次总排序：确定某层所有因素对于总目标相对重要性的排序权值过程，称为层次总排序。

12、所述的步骤2中的选择技术指标包括计量电压、计量电流、相角、功率因素及异常告警这五个技术指标。

13、所述的步骤2中的在电能计量装置运行状态评价上采用层次分析法具体为：建立评估模型，该模型分为三层：目标层是要达到的预期结果，即：识别异常出现在何部件及得出异常概率度；准则层是中间层，也是影响因素层，它表示着对于结果的影响程度；输入层为原方案层，为电能计量装置各原始运行数据或事件记录，通过对其模糊化后形成数据输入矩阵，再通过与影响因素层的模糊矩运算得出运行状态评价结论。

14、所述的步骤2中的在电能计量装置运行状态评价上采用层次分析法关键在于输入层与准则层及准则层与目标层间模糊运算关系处理上，具体包括以下步骤：

15、步骤2.1：输入层数据p的模糊化处理：可提取输入层各状态监测特征变量，形成状态特征矩阵p5×5；

16、步骤2.2：影响因素层：在五个中间层影响因素中，计量电压指的是电能计量装置上传给计量中心后台数据库的标称电压值；计量电流指的是电能计量装置上传给计量中心后台数据库的标称电流值；功率因数指计量中心后台通过相关运算间接获取的瞬时或长周期内的平均功率因数值；相位监测指具有相位采样功能的电能计量装置上传给计量中心后台数据库的相位数值及通过相关公式运算获取的间接相角差；异常告警指具有现场监测反馈功能的部分告警事件；

17、步骤2.3：目标层数据的模糊化与反模糊化：模糊矩阵的形成是根据模糊数学为基础，将多种因素多层次的逻辑关系运用模糊函数定量化，考虑到在电能计量装置状态评价涉及多个因素，所以采用模糊矩阵，同时得出相应的权重系数，就可以近似的得出评价方案；此模糊评估过程是指先计算每一个输入层中的原始状态特征量与对应准则层的相对权重，再计算每一个准则层因素针对于目标层的各子目标的相对权重；同样采用1-9标度法，通过比较影响上一层因素两两之间的重要程度大小，从中选用一个值进行代替，这样在评估的时候就有了不同的权重，用于区分不同因素之间的重要程度，形成的矩阵需进行一致性检验以判定构成的判断矩阵的合理性。

18、所述的步骤3中的构建基于层次分析法的电能计量装置状态评价方法具体包括以下步骤：

19、步骤3.1：通过计量自动化系统后台用户疑似用电异常列表中寻找并获取目标用户之状态特征系数矩阵p5×5；

20、步骤3.2：采用1-9标度法，构造判断矩阵求出输入层子因素与对应准则层因素的模糊隶属度矩阵的列向量rc1、rc2、rc3、rc4、rc5，最后进行一致性检验以判定构成的判断矩阵的合理性；对于每一个准则层因素的模糊隶属度矩阵列向量rc1、rc2、rc3、rc4、rc5的求取，由于电能计量装置设备功能参数已规范化，上传至于后台数据库端的原始数据已标准化，不存在明显的数量级差异，因而输入层中的25个指标量化均在[0,1]内，它们的影响权重是相对固定的；

21、步骤3.3：同样采用1-9标度法，构造判断矩阵分别求出各因素对于“电能表、电流互感器、电压互感器、二次回路和终端”目标层的5个子目标状态评价的模糊矩阵rzk(k＝1,2,3,4,5)，最后进行一致性检验以判定构成的判断矩阵的合理性；

22、步骤3.4：通过矩阵运算获得准则层因素模糊量化行向量c，将其组合运算获取目标层的状态评价系数矩阵z，最后将状态评价矩阵z反模糊化，获取部件近似运行状态。

23、所述的步骤3.4中的通过矩阵运算获得准则层因素模糊量化行向量c，将其组合运算获取目标层的状态评价系数矩阵z，最后将状态评价矩阵z反模糊化，获取部件近似运行状态，具体包括以下步骤：

24、步骤3.41：将步骤3.2获得的每个准则层因素的模糊矩阵rci列向量，通过公式ci＝pi·rci(i＝1,2,3,4,5)得到每个准则层因素模糊量化值ci，组合形成行向量c1×5，即：c＝[c1 c2 c3 c4 c5]＝[p1rc1 p2rc2 p3rc3 p4rc4 p5rc5]＝diag(p·rc)；

25、步骤3.42：将步骤3.3获得的每个目标层因素的模糊矩阵rzi列向量，通过公式zk＝c·rzk(k＝1,2,3,4,5)得到每个目标层子目标模糊量化值zk，组合形成行向量z1×5，即：z＝[z1 z2 z3 z4 z5]＝c[rz1 rz2 rz3 rz4 rz5]；

26、步骤3.43：行向量z中各模糊量化值即为子目标因素的评价系数，评价系数与设备各部件概率运行状态满足如下关系：阈值αk、βk的获取，以“最大隶属度取最大值”及“隶属度求和”为原则，选取输入层因素中可表征子目标异常的充要权重因子作为评价阈值。

27、本发明的有益效果：本发明为基于层次分析法的电能计量装置运行状态评价方法，在使用中，本发明针对现行电能计量装置运行监测现状中存在的不足，提出基于层次分析法电能计量装置运行评价方法，从各方面选取能够反应电能计量装置运行状态的指标，采用1-9标度法制定相应的权重系数，结合层次分析法进行模糊量化运算，构成状态评价体系:根据状态评价结果，得到电能计量装置运行状态模糊性评价结论，对于目标用户设备状态评价具有一定的实用性！对异常发生有一定的定位功能，降低现场排查工作的盲目性，从而达到优化电能计量装置的评价流程的目的；本发明具有选取运行状态指标、进行模糊量运算、构建状态评价体系的优点。