電廠繼電保護(hù)層次分析法系統(tǒng)評(píng)價(jià)

李明霞，周 勇，南東亮，王曉飛，李冰洋

1.國網(wǎng)新疆電力有限公司電力科學(xué)研究院，新疆 烏魯木齊 830000

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0 引言

電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)的影響因素主要包括一次設(shè)備、二次設(shè)備、過電壓等因素。層次分析法是評(píng)價(jià)電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的一類重要研究方法。在層次分析法中，遞階層次結(jié)構(gòu)是最常見的，同時(shí)比較符合電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型的建立。借助遞階層次結(jié)構(gòu)將電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)中復(fù)雜的量化評(píng)價(jià)問題轉(zhuǎn)化為多層次的排序、權(quán)重、計(jì)算等解決方法[1]。

1 層次分析法概述

1.1 遞階層次結(jié)構(gòu)建立

在層次分析法中最常見的是遞階層次結(jié)構(gòu)，比較符合電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型的建立。借助遞階層次結(jié)構(gòu)將電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)中復(fù)雜的量化評(píng)價(jià)問題轉(zhuǎn)化為多層次的排序、權(quán)重、計(jì)算等，從而降低遞階層次結(jié)構(gòu)計(jì)算的復(fù)雜性。文章結(jié)合實(shí)際案例，將電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型分為3個(gè)層次，其遞階層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 遞階層次結(jié)構(gòu)

用A表示目標(biāo)層矩陣權(quán)重，用B表示準(zhǔn)則層對(duì)應(yīng)因素的權(quán)重，用C表示指標(biāo)層權(quán)重。電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)影響因素的遞階層次結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)影響因素的遞階層次結(jié)構(gòu)

1.2 層次單排序權(quán)重設(shè)計(jì)

在電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型中，層次單排序權(quán)重的計(jì)算過程需要與專家評(píng)價(jià)值相結(jié)合，融入不同準(zhǔn)則權(quán)重差異化準(zhǔn)則因子α。該值與專家的評(píng)價(jià)值成反比，一般情況下，準(zhǔn)則因子α在具體的計(jì)算過程中遵從如下規(guī)律：

式中：n為準(zhǔn)則數(shù)量。

由此，在電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型中指標(biāo)層層次單排序可表示為

式中：wij為第i個(gè)準(zhǔn)則第s個(gè)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重；s為準(zhǔn)則Bi中涵蓋的指標(biāo)數(shù)量，Bi為第i個(gè)準(zhǔn)則（見表1）。

不同準(zhǔn)則權(quán)重差異化指標(biāo)因子β與專家的評(píng)價(jià)值成反比，一般情況下，指標(biāo)因子β在具體的計(jì)算過程中遵從如下規(guī)律：

綜合式（1）～式（4），總排序權(quán)重向量一般被表達(dá)成一個(gè)統(tǒng)一的向量：

在電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型中，總排序與層次單排序存在內(nèi)部的必然關(guān)聯(lián)性，因此如果在式（5）中，假設(shè)指標(biāo)數(shù)量為m，且假設(shè)準(zhǔn)則ai單排序權(quán)重為wim，那么層次總排序權(quán)重[2-3]被表達(dá)為

2 電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法研究

假設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)組成有m個(gè)，xij表示樣本集數(shù)據(jù)，且為零或者正數(shù)。為了保證建模的通用性，避免評(píng)價(jià)指標(biāo)出現(xiàn)量綱效應(yīng)，以指標(biāo)滿意度為參考，在描述各個(gè)指標(biāo)在方案中的重要性時(shí)，采取滿意度標(biāo)準(zhǔn)。即對(duì)某個(gè)指標(biāo)進(jìn)行定義，用1和0分別代表滿意度的最優(yōu)值和最劣值，并采用插值法獲取其中間值。

式中：i=1,2,…,n；j=1,2,…,l。

式（7）中，對(duì)數(shù)值越大越優(yōu)的情形進(jìn)行量化分析，借助計(jì)算公式將指標(biāo)歸一化處理，具有如下計(jì)算關(guān)系：max xj=max{xij}，min xj=min{xij}。

式（8）中，對(duì)指標(biāo)越小越優(yōu)的情形進(jìn)行量化分析，借助計(jì)算公式將指標(biāo)的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，具有如下計(jì)算關(guān)系：max xj=max{xij}，min xj=min{xij}。

3 具體案例分析

3.1 層次結(jié)構(gòu)

以某電廠為例，充分尊重專家成員的意見，形成由37名專家共同設(shè)計(jì)的判斷矩陣。在電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型中，目標(biāo)層處于最高層，代表電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)的影響因素和控制方法決策；準(zhǔn)則層由一次設(shè)備、二次設(shè)備、過電壓影響以及其他4個(gè)因素共同組成；第三個(gè)層次是指標(biāo)層。

3.2 數(shù)據(jù)處理

各個(gè)層級(jí)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)值設(shè)置如下：

（1）層次單排序。結(jié)合電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型以及式（6），計(jì)算準(zhǔn)則層次單排序權(quán)重。

（2）層次總排序。根據(jù)式（3）對(duì)各指標(biāo)層進(jìn)行層次總排序可得總權(quán)重向量，各個(gè)向量分別表示各指標(biāo)的層次總排序權(quán)重。

電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)矩陣如表2所示。

表2 電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)評(píng)價(jià)矩陣

4 結(jié)束語

文章應(yīng)用層次分析法深入分析了遞階層次結(jié)構(gòu)與電廠繼電保護(hù)業(yè)務(wù)的實(shí)際銜接，并構(gòu)建了層次排序權(quán)重環(huán)節(jié)，研究了電廠繼電保護(hù)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法，為電廠繼電保護(hù)層次分析法系統(tǒng)評(píng)價(jià)提供了一定的理論支撐。