基于變權(quán)系數(shù)的繼電保護狀態(tài)模糊綜合評價方法

馮玉奇　王旭

【摘 要】使?fàn)顟B(tài)評價的精確性得到提高，能夠在繼電保護狀態(tài)檢修工作中發(fā)揮重要的作用。本文提出了以變權(quán)重系數(shù)作為理論基礎(chǔ)的繼電保護狀態(tài)模糊評價方法，將對二次回路狀態(tài)以及繼電保護裝置產(chǎn)生影響的評價因素進行提取，以保證狀態(tài)評價指標(biāo)體系的科學(xué)性和合理性，并且再以變權(quán)的綜合概念作為依據(jù)，從而對不同評價因素的權(quán)重系數(shù)進行調(diào)整，之后再利用模糊三角梯形函數(shù)模型進行合成算子的選取，保證二次回路狀態(tài)以及繼電保護裝置評價體系的準(zhǔn)確性和客觀性。本文提出的繼電保護狀態(tài)模糊綜合評價方法不但能夠?qū)Χ位芈芬约袄^電保護裝置的實際運行狀態(tài)進行準(zhǔn)確評估，同時能夠為狀態(tài)檢修提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】變權(quán)系數(shù);繼電保護;模糊綜合評價

引 言

狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)就是二次回路以及繼電保護裝置的狀態(tài)評價，能夠作為狀態(tài)檢修的關(guān)鍵參考依據(jù)。 二次回路和繼電保護裝置的檢修質(zhì)量與效果會受到評價結(jié)果的影響， 對整個電網(wǎng)的安全運行具有重要的意義。 狀態(tài)的評價因素有很多，要對狀態(tài)量和評價結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)進行充分考慮，并且也要綜合考慮各個狀態(tài)之間的關(guān)系 [1] 。 由于評價結(jié)果會受到狀態(tài)因素的影響， 哪怕只是細(xì)微的狀態(tài)因素變化都會影響評價結(jié)果， 所以過去的模糊綜合評價通常利用常權(quán)重系數(shù)來進行。 但是由于常權(quán)重系數(shù)不能夠?qū)€別偏離參數(shù)如何影響裝置運行狀態(tài)進行客觀地反映， 所以當(dāng)某個權(quán)重系數(shù)的狀態(tài)量有細(xì)微的變化對裝置造成影響時，整體的評價結(jié)果依然是正常的，因此，極容易導(dǎo)致檢修方案制定的錯誤，造成了很多損失。本文以狀態(tài)評價指標(biāo)體系作為基礎(chǔ)，首先確定常權(quán)重系數(shù)，再對每個因素的權(quán)重系數(shù)進行調(diào)整，通過選取合成算子，對二次回路以及繼電保護裝置進行綜合狀態(tài)評價， 對設(shè)備的實際運行狀態(tài)進行客觀的反映。

1 繼電保護狀態(tài)評價指標(biāo)體系分析

對二次回路以及繼電保護裝置狀態(tài)量產(chǎn)生影響的因素非常多，并且每個因素的影響程度也是不一樣的， 所以選取影響狀態(tài)量的主要因素是一個較為困難的環(huán)節(jié)。 本文通過將設(shè)備過去的運行數(shù)據(jù)和當(dāng)前實際運行的數(shù)據(jù)進行科學(xué)、全面、準(zhǔn)確的結(jié)合，來建立一個全新的指標(biāo)體系，綜合評判二次回路和繼電保護裝置的狀態(tài) [2] 。 例如，溫度的實時變化能夠?qū)Ξ?dāng)前設(shè)備實際運行的狀況進行反映， 但是不能夠?qū)⒃O(shè)備的老化程度反映出來， 而設(shè)備溫度如果長時間的處于不正常狀態(tài)的話，那么會極大的影響設(shè)備的老化程度。 所以在歷史運行狀態(tài)的評價因素中可以引入溫度歷史平衡變化量。

2 變權(quán)重系數(shù)的確定

2.1 確定常權(quán)重系數(shù)

由多名專家研究分析得出來的確定常權(quán)重的系數(shù)方法為層次分析法，能夠?qū)Σ煌囊蛩匕凑罩匾缘牟煌x予對應(yīng)的權(quán)重。 雖然此方法能夠?qū)ΤＳ玫囊蛩貦?quán)重進行確定， 但是由于是多名專家咨詢研究得出來的，具有較為濃厚的主觀色彩，并且由于每一位專家經(jīng)驗的不同，很容易導(dǎo)致結(jié)果產(chǎn)生較大的分歧或者偏差。 因此，為了減少對專家經(jīng)驗主觀因素的依賴， 將每個狀態(tài)的因素的權(quán)重客觀的反應(yīng)出來，本文確定各個因素權(quán)重的方法是熵值法。 此方法能夠按照每個指標(biāo)值不同的變異水平來對指標(biāo)權(quán)數(shù)進行確定，作為客觀賦權(quán)法，利用熵值法確定因素的權(quán)重能夠減少人為主觀因素導(dǎo)致的偏差。 通過信息熵賦權(quán)法能夠?qū)⒚總€指標(biāo)因素的權(quán)重計算出來， 從而為模糊綜合評價提供參考依據(jù)。 具體步驟如下：首先要進行數(shù)據(jù)矩陣的構(gòu)建，然后再對數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理， 標(biāo)準(zhǔn)化處理指的是將每一個狀態(tài)量的因素類型、數(shù)量級以及量綱造成的影響進行消除 [3] 。 標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)束后將綜合狀態(tài)量下的某因素占指標(biāo)的比重計算出來， 之后再計算熵冗余度和信息熵，最后將因素權(quán)重系數(shù)計算出來。

利用熵值法對各個指標(biāo)的權(quán)重進行計算， 其根本是通過因素信息價值系數(shù)來進行計算的，如果價值系數(shù)更高，那么評價的質(zhì)量就更高，此賦權(quán)法具有較高的客觀性，能夠減少主觀因素的影響。

2.2 確定變權(quán)重系數(shù)

為了能夠?qū)Χ位芈芬约袄^電保護裝置的實際運行狀況進行評估，通常都會將二次回路和繼電保護裝置的狀態(tài)量進行劃分，分成多個評價因素，根據(jù)不同的評價因素進行狀態(tài)評估得到評價結(jié)果，然后再利用模糊綜合評價將二次回路和繼電保護裝置的實際運行狀態(tài)得出 [4] 。 雖然利用熵值法能夠在計算過程中使主觀因素的影響得到一定程度的降低， 但是如果評價指標(biāo)的權(quán)重值過小且評價指標(biāo)與正常值之間偏差較大時， 通過模糊算子并不能將權(quán)重較低的評價因素凸顯出來， 因此得到的二次回路和繼電保護裝置綜合評價依然處于正常狀態(tài)，所以如果常權(quán)重系數(shù)是利用熵值法求出來的話，是無法真實反映二次回路和繼電保護裝置的實際運行狀態(tài)的， 這時候還需要通過變權(quán)理論來適當(dāng)調(diào)整權(quán)重系數(shù)。通過引入變權(quán)理論來實時調(diào)整每一個評價狀態(tài)因素權(quán)重系數(shù)，能夠?qū)⒃u價中每一個要素狀態(tài)的均衡性反映出來， 使由于評價指標(biāo)權(quán)重值過小產(chǎn)生評價結(jié)果嚴(yán)重偏離實際運行狀態(tài)的問題得到有效地解決， 能夠?qū)Χ位芈泛屠^電保護裝置中的每個狀態(tài)因素權(quán)重占比進行準(zhǔn)確地反映。

3 狀態(tài)評價步驟分析

3.1 建立評判集和因素集

通過裝置的歷史運行狀況 U 1 和當(dāng)前實際運行狀況 U 2 能夠?qū)^電保護狀態(tài)的評價結(jié)果 U 進行確定， 因此可以表示因素集為 U=[U 1 ，U 2 ] ;而通過二次回路 U 21 和繼電保護裝置 U 22 能夠?qū)嶋H運行狀況進行評估，因此可以表示因素集為 U 2 =[U 21 ， U 22 ] 。 為了方便之后對繼電保護進行檢修方案和策略的制定， 將繼電保護裝置按照運行狀態(tài)的差異進行為多個層次的劃分，具體為嚴(yán)重異常、異常、類注意、注意、類正常、正常、良好。 在這些評級當(dāng)中類注意和類正?？梢宰鳛閮蓚€臨界狀態(tài)，因此相關(guān)運維人員要對其進行特別注意。 將以上的評級可以表示為評判集 V=[v1 ， v2 ， v3 ， v4 ， v5 ， v6 ， v7] ，分別與上面的 7 個層級相互對應(yīng)。

3.2 確定隸屬函數(shù)

利用模糊集合理論來對實際問題進行解決的基礎(chǔ)就是保證確定隸屬函數(shù)的正確性。 在隸屬函數(shù)的確定過程中，通常采用的方法有以下幾種，分別是例證法、模糊統(tǒng)計法以及專家經(jīng)驗法，而隸屬函數(shù)的分布形式在工程中常用到的有正態(tài)分布、三角分布以及梯形分布。 由于梯形分布過于理想化， 而正態(tài)分布將一些隸屬度比較低的信息屏蔽掉了， 所以繼電保護狀態(tài)分布不能夠服從梯形分布和正態(tài)分布 [5] 。對于三角形分布由于三角形的兩端分布沒有隸屬度差異， 所以也是不符合實際的。 因此，可以對三角形分布進行改進，使繼電保護狀態(tài)分布以及隸屬度能夠得到更準(zhǔn)確的表達(dá)， 從而保證了繼電保護裝置狀態(tài)評價的準(zhǔn)確性以及科學(xué)性。 傳統(tǒng)的三角形分布在兩端分布中不存在梯形模糊集中心，通過改進之后，使每個狀態(tài)等級都有隸屬度最大值存在，可以將其作為模糊集中心，保證基點保護狀態(tài)等級定義得到正確的表述。

3.3 合成模糊綜合評判結(jié)果

模糊綜合計算通過模型 M （ . ， v ）來合成算子，不但能夠?qū)蝹€因素評價結(jié)果的重要性進行反映， 并且能夠?qū)⑿畔⒅袑Υ我蛩卦u判突顯出來。 利用 M （ . ， v ）合成算子綜合評價二次回路和繼電保護裝置，能夠?qū)Χ位芈泛屠^電保護裝置的實際運行狀態(tài)進行準(zhǔn)確、直觀的反映 [6] 。 將本文提出的繼電保護狀態(tài)模糊綜合評價方法在某變電站的繼電保護裝置中進行應(yīng)用之后，結(jié)果表明，能夠?qū)⒍位芈芬约袄^電保護裝置的真實運行狀態(tài)準(zhǔn)確反映出來， 此模糊綜合評價方法具有較高的準(zhǔn)確性、合理性。

4 結(jié) 語

本文提出的以變權(quán)重系數(shù)為基礎(chǔ)的繼電保護狀態(tài)模糊綜合評價方法， 不但能夠?qū)Χ位芈芬约袄^電保護裝置狀態(tài)評價的準(zhǔn)確性進行提高，增加檢修工作效率，還能夠為繼電保護狀態(tài)的檢修和維護提供有效的參考。

參考文獻(xiàn)

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