模糊綜合評價(jià)在配電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修研究中的應(yīng)用

華北電力大學(xué) 張繼勝

內(nèi)蒙古巴彥淖爾電業(yè)局 王學(xué)峰

1.前言

電力是人類社會活動中應(yīng)用最廣、對人們生活影響最大的能源。隨我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，高度的生產(chǎn)自動化和社會信息化，人們對電力的依賴也在日益增加，這就促使電力行業(yè)要加大對電力系統(tǒng)可靠性的管理力度。我國電力系統(tǒng)重電源建設(shè)、輕電網(wǎng)建設(shè)，對配電網(wǎng)建設(shè)并未能引起足夠的重視，從而使配電系統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，運(yùn)行管理水平相對落后，因此配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.基于層次分析法的模糊綜合評價(jià)方法

通過層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重，再利用各指標(biāo)的模糊綜合評價(jià)值對配電變壓器進(jìn)行評價(jià)和分析。

2.1 指標(biāo)權(quán)重體系分析與確定

層次分析法是建立在系統(tǒng)理論基礎(chǔ)上的一種解決實(shí)際問題的方法，它的基本思想是將研究對象分為不同的組成因素，按各因素之間的隸屬關(guān)系，從而形成一個有序的遞階層次結(jié)構(gòu)。通過對同層的各元素進(jìn)行兩兩比較來確定每一層次各項(xiàng)因素的權(quán)值，使各因素的賦值更加科學(xué)、合理，較好地反映了各因素對電網(wǎng)規(guī)劃項(xiàng)目效果的重要程度。

（1）建立遞階層次結(jié)構(gòu)

將問題中所包含的因素分為不同層次，最高層是目標(biāo)層，一般是問題的預(yù)定目標(biāo)；中間層是準(zhǔn)則層，衡量是否達(dá)到目標(biāo)的判別準(zhǔn)則；最低層是指標(biāo)層，表示決策方案。各層的因素從屬于上一層次的因素，是同一層次的因素評價(jià)和比較的準(zhǔn)則，對下一層次的某些因素起支配作用。

（2）構(gòu)造判斷矩陣

在層次分析法中，通過構(gòu)造判斷矩陣A將每一層次中各因素的相對重要性用合適的數(shù)值表示出來。

構(gòu)造判斷矩陣是根據(jù)指標(biāo)體系自上而下進(jìn)行，判斷矩陣中的元素是表示針對上一層某一因素而言，本層次中各元素之間的相對重要性程度。兩因素的相對重要程度由Satty教授提出的“1-9”標(biāo)度法提供。

（3）單準(zhǔn)則排序

（4）一致性檢驗(yàn)

解決實(shí)際問題時，人們占據(jù)資料通常不完善和認(rèn)識能力存在局限性，對事物的認(rèn)識難免有主觀片面性。由此構(gòu)造的判斷矩陣會存在偏差而無法完全滿足一致性的要求，但判斷矩陣偏離一致性條件又應(yīng)有一個度，為此，須對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，從而把判斷矩陣的偏差限制在一定范圍內(nèi)。一般采用CI和RI兩個指標(biāo)進(jìn)行判定。

②隨機(jī)一致性指標(biāo)RI可以通過已知的矩陣階數(shù)n確定。對于“1～9”階判斷矩陣，n與RI的關(guān)系如表1所示。

表1 n與RI的關(guān)系表

表2 指標(biāo)重要性及權(quán)重

表3 權(quán)重分配表

表4 評價(jià)結(jié)果

（5）層次總排序及一致性檢驗(yàn)

層次總排序是指同一層次所有因素對整個總目標(biāo)的相對重要性的排序權(quán)值。由判斷矩陣求得的權(quán)重值，表示的是各層次指標(biāo)子系統(tǒng)相對于其上一層某一因素的分離權(quán)重值；而Wi是指標(biāo)體系最末層各具體指標(biāo)項(xiàng)相對于最高層A的組合權(quán)重值。所以有必要將這些分離的權(quán)重值組合為各具體指標(biāo)項(xiàng)相對于最高層的組合權(quán)重值。組合權(quán)重計(jì)算公式為：

2.2 模糊綜合評價(jià)模型

（1）根據(jù)需要和實(shí)際情況選擇將要進(jìn)行評價(jià)的對象X=｛xk｝（k=1,2,3……l），對其你更早給出評價(jià)。

（2）給出指標(biāo)集U=｛ui｝（i=1,2,3……n），建立評價(jià)指標(biāo)體系；指標(biāo)體系是由表征評價(jià)對象各個方而特性及其相互關(guān)系的多個指標(biāo)所構(gòu)成的具有內(nèi)在結(jié)構(gòu)的有機(jī)整體。

（3）給出評語集

確定評價(jià)等級及標(biāo)準(zhǔn)，將定性指標(biāo)和定量指標(biāo)結(jié)合。

（4）得出變換矩陣R=｛rij｝，進(jìn)行單因素評判；分別從各個因素評判指標(biāo)。ui來考慮確定參加評價(jià)的對象能夠被評為各個評判等級vj的隸屬程度ri。

（5）確定評判指標(biāo)的權(quán)數(shù)分配A=｛ai｝；權(quán)數(shù)ai是指單因素ui在總評判指標(biāo)體系中所起作用大小和相對重要程度的度量，代表了根據(jù)ui進(jìn)行綜合評判的能力和貢獻(xiàn)程度。有目的地分配和調(diào)整各因素的權(quán)數(shù)可以表現(xiàn)出評價(jià)者在評價(jià)指標(biāo)體系上的靈活性和傾向性，及不同評價(jià)對象的特殊要求和具體情況。

（6）由于通常的評價(jià)對象的評價(jià)指標(biāo)體系具有多層次的結(jié)構(gòu)，故應(yīng)運(yùn)用多層次模糊綜合評判模型式來求得最終綜合評判結(jié)果B。

3.實(shí)證分析

（1）調(diào)查配電變壓器指標(biāo)重要性

指標(biāo)重要性調(diào)查是層次分析法確定權(quán)重的重要準(zhǔn)備工作，對巴彥淖爾電業(yè)局前旗供電分局的五位專家進(jìn)行了意見咨詢，用同樣的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對配電變壓器的重要性進(jìn)行打分，確定指標(biāo)對X33類設(shè)備的重要程度。結(jié)果如表2總分所示。按照分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行等級劃分，{（小于30），（30，35），（35，40），（40，45），（45，50）}對應(yīng)評語集{不重要，較不重要，一般，較重要，很重要}，可得到各類指標(biāo)的重要程度劃分。

（2）層次分析法確定權(quán)重

水稻葉部的一種細(xì)菌病害。病原菌是原核生物界的水稻黃單胞稻致病變種。病菌從根、莖、葉部的傷口或水孔侵入稻體，在維管束的導(dǎo)管中繁殖危害。苗期和分蘗期最易受害。秧苗葉片多表現(xiàn)葉枯癥狀。在感染品種上多出現(xiàn)急性凋萎癥狀，病斑青灰色水漬狀，病葉迅速卷曲凋萎，在抗病品種上產(chǎn)生褐色枯斑。病菌的發(fā)育適溫26℃-30℃，在病殘?bào)w上越冬，稻種亦可帶菌，經(jīng)風(fēng)雨傳播。氮肥過多和低洼積水田發(fā)病早而重。臺風(fēng)暴雨后，病害常在感病品種上迅速擴(kuò)散。防治措施：選栽抗病品種、防止稻田淹水是防病關(guān)鍵，并結(jié)合藥劑防治。

將重要性判斷結(jié)果和專家意見結(jié)合可得觀察測量類指標(biāo)的判斷矩陣A，計(jì)算指標(biāo)層各組指標(biāo)的權(quán)重向量為

通過矩陣階數(shù)n，確定隨機(jī)一致性指標(biāo)RI。當(dāng)n=4時，RI=0.90，CR=CI/RI=0.007/0.90=0.007＜0.10，認(rèn)為A-C判斷矩陣具有可以接受的滿意一致性。對其他兩個子集指標(biāo)進(jìn)行同樣的相對重要性判斷，使用層次分析法確定其權(quán)重，最終得到新的指標(biāo)體系的權(quán)重，如表2所示。

對子類進(jìn)行權(quán)重計(jì)算可以得到權(quán)重分配表，如表3所示。

（3）計(jì)算模糊綜合評判值

選取烏拉特前旗供電分局所轄部分的變壓器15臺作為研究對象，其中13臺為正常狀態(tài)，3臺為注意狀態(tài)，2臺為異常狀態(tài)，無嚴(yán)重狀態(tài)的配電變壓器。

a）選取一臺配電變壓器（編號01，狀態(tài)為注意），邀請市局5位專家對其狀態(tài)進(jìn)行進(jìn)行評價(jià)。

根據(jù)各個指標(biāo)的權(quán)重，可得到權(quán)系數(shù)矩陣為，得到模糊評價(jià)集B，

歸一化處理B=（0.32,0.28,0.2 8,0.12)

將評分等級{正常，注意，異常，嚴(yán)重}還原成評分集{95,80,65,50}，以模糊評價(jià)格集B為行向量，評分集為列向量，兩者進(jìn)行乘法復(fù)合，即得到總評分集C：

C=（0.32,0.28,0.28,0.12)*（9 5,80,65,50)T=77

b）其他項(xiàng)目評價(jià)

通過這種方法，可以得到其他幾項(xiàng)的總項(xiàng)目評分集：歷史統(tǒng)計(jì)指標(biāo)得分67.6；外觀指標(biāo)得分70.5；紅外檢測指標(biāo)得分71。

c）計(jì)算總分

配電變壓器01總分=77*0.3+71*0.3+70.5*0.2+67.6*0.2=72.01，對應(yīng)區(qū)間評語集為注意。具體評價(jià)結(jié)果如表4所示。

可見評價(jià)正確率達(dá)到100%，并且狀態(tài)分?jǐn)?shù)比狀態(tài)等級包含更多信息。

4.結(jié)論

通過層次分析法來確定設(shè)備狀態(tài)指標(biāo)的權(quán)重，新的權(quán)重體系結(jié)合了電網(wǎng)專家的觀點(diǎn)與地方電網(wǎng)的特色，使權(quán)重體系更具有實(shí)際的意義。然后對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行模糊綜合評價(jià)，使客觀與主觀相結(jié)合，評價(jià)結(jié)果更適合下一步的決策。采用較客觀有效的評價(jià)方法，對于配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修是十分重要的。

[1]崔馳.衡水城市配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)評價(jià)研究[碩士學(xué)位論文].河北保定:華北電力大學(xué),2009.

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