CN103489133A - 一种自动推荐输电线路防雷措施的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自动推荐输电线路防雷措施的方法，包括：初步确定备选的防雷改造措施；建立层次结构模型；构造两两比较判断矩阵，确定所述层次结构模型中的方案层和准则层的各个因素在所述目标层的元素的影响程度中所占的比值；计算所述层次结构模型中方案层中的各个备选的防雷改造措施因素分别对于目标层的因素的权重，得到层次单排序并检验其一致性；计算所述层次结构模型中方案层中的所有备选的防雷改造措施因素对于目标层的因素的权重，得到层次总排序并检验其一致性；根据计算出来的备选的防雷改造措施的层次单排序和总排序的一致性检验，将权重最大的防雷改造措施作为输电线路最佳防雷措施。能够实现防雷措施的自动化推荐，只需要输入输电线路及电力杆塔的参数，就能自动给出最优的防雷改造方案。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种自动推荐输电线路防雷措施的方法。
背景技术
雷击架空输电线路引起的线路跳闸或其它故障严重威胁着输电线路安全可靠运行。目前经常采用的提高输电线路耐雷水平的措施有降低杆塔接地电阻、架设避雷线、架设耦合地线、增加绝缘子片数、安装线路型避雷器等。如何综合考虑技术经济效益，选取最优的防雷措施，目前还没有明确的标准和原则。
目前防雷工作主要依靠经验指导，主要考虑典型地形地貌特征来选取全线的防雷措施，未考虑到各基杆塔之间的差异性。
这种依靠经验指导的防雷策略主要存在三方面的问题：
一是主观性太强，带有一定的盲目性，往往投入较大而收效不明显；
二是选取防雷措施时所考虑的影响因素不够全面，例如考虑到了跳闸率降低的同时容易忽略所消耗工程的费用，往往顾此失彼；
三是对于如何确定防雷措施没有定量的原则，所采用的方法粗略性明显，缺少说服力。
发明内容
为解决技术问题，本发明提供一种自动推荐输电线路防雷措施的方法，包括：
初步确定备选的防雷改造措施；
建立层次结构模型，所述层次结构模型包括目标层、准则层、方案层；所述目标层唯一的元素为选择合理的防雷措施；所述准则层的元素包括跳闸率降低效果、改造费用、施工难易程度、对系统的影响、维护难易程度；所述方案层的元素为所述初步确定备选的防雷改造措施；
构造两两比较判断矩阵，确定所述层次结构模型中的方案层和准则层的各个因素在所述目标层的元素的影响程度中所占的比值；
计算所述层次结构模型中方案层中的各个备选的防雷改造措施因素分别对于目标层的因素的权重，得到层次单排序并检验其一致性；
计算所述层次结构模型中方案层中的所有备选的防雷改造措施因素对于目标层的因素的权重，得到层次总排序并检验其一致性；
根据计算出来的备选的防雷改造措施的层次单排序和总排序的一致性检验，将权重最大的防雷改造措施作为输电线路最佳防雷措施。
其中，所述初步确定备选的防雷改造措施，包括：
基于每一基杆塔的差异性，根据杆塔所在地形地貌特征、杆塔结构、已有的绝缘配置、已采取的防雷措施、反击绕击跳闸率超标百分比指标，初步确定备选的防雷改造措施；
所述初步确定备选的防雷改造措施有：降低接地电阻、加强绝缘水平、架设旁路或耦合地线、减小保护角、加装保护间隙、安装可控避雷针、安装线路型避雷器、采用不平衡绝缘、采用消弧线圈接地方式以及装设自动重合闸。
其中，所述两两比较判断矩阵为：
A=(aij)n×n；
其中，A中元素应满足如下条件：aij>0，aji=1/aij(i≠j)，aii=1(I，j=1，2，…，n)，aij用数字1～9及其倒数来标度。
其中，所述计算所述层次结构模型中方案层中的各个备选的防雷改造措施因素分别对于目标层的因素的权重，得到层次单排序并检验其一致性，包括：
求解所述两两比较判断矩阵A的最大特征值λmax，利用AW=λmaxW求解出λmax对应的特征矢量W，标准化的W即为同一层次各因素对应于上一层次中某个因素相对重要性的排序权值；所述同一层次各因素为方案层中的各个备选的防雷改造措施；
计算两两判断矩阵A的一致性指标CI，所述CI=(λmax-n)/(n-1)；
将CI与平均随机一致性指标RI进行比较，令CR=CI/RI为随机性一致性比率，在CR<0.10时判断两两比较矩阵A具有满意的一致性，否则要重新调整两两比较矩阵A，直至其具有满意的一致性。
其中，计算所述层次结构模型中方案层中的所有备选的防雷改造措施因素对于目标层的因素的权重，得到层次总排序并检验其一致性，包括：
计算所述层次结构模型中方案层中的所有备选的防雷改造措施因素对于目标层的因素的权重；
计算层次总排序一致性指标
式中CIj为与aj对应层次中判断两两比较判断矩阵A的一致性指标；
计算层次总排序随机一致性指标
式中RIj为与aj对应层次中判断矩阵A的随机一致性指标；
计算层次总排序随机一致性比率CR=CI/RI，当CR<0.10时认为层次总排序的计算结果具有满意的一致性。
实施本发明，首先考虑杆塔的差异性，对每基待改造杆塔进行防雷措施的初选，然后基于层次分析法AHP的基本原理，建立一个用于评估判断输电线路防雷措施的层次分析结构模型。通过给定的比例标度，两两比较因素的相对重要性，构造上层某一因素对下层相关因素的判断矩阵，给出下层相关因素对上层相关因素的相对重要序列，然后可以得到每一层次全部因素相对重要性次序的数值，得到各种防雷措施的排序结果。
本发明的有益效果是：
（1）能够实现防雷措施的自动化推荐，只需要输入输电线路及电力杆塔的参数，就能自动给出最优的防雷改造方案。
（2）能够综合考虑不同防雷措施应用于杆塔时对跳闸率降低的效果、所消耗工程费用、改造和维护难易程度以及运行寿命等的影响，全面周到，避免了以偏概全或者顾此失彼。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供一种自动推荐输电线路防雷措施的方法实施例一的流程示意图；
图2为本发明提供一种自动推荐输电线路防雷措施的方法中初步确定备选的防雷改造措施的流程示意图；
图3为本发明提供一种自动推荐输电线路防雷措施的方法中构建两两比较判断矩阵的流程示意图；
图4为本发明提供一种自动推荐输电线路防雷措施的方法实施例二的流程示意图；
图5为本发明提供一种自动推荐输电线路防雷措施的方法实施例三的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明提供一种自动推荐输电线路防雷措施的方法实施例一的流程示意图，包括：
步骤100，初步确定备选的防雷改造措施；
具体的，常见的防雷改造措施有：降低接地电阻、加强绝缘水平、架设旁路或耦合地线、减小保护角、加装保护间隙、安装可控避雷针、安装线路型避雷器、采用不平衡绝缘、采用消弧线圈接地方式以及装设自动重合闸等等。考虑到每一基杆塔的差异性，从杆塔所在地形地貌特征、杆塔结构、已有的绝缘配置、已采取的防雷措施、反击绕击跳闸率超标百分比等指标，初步确定备选的防雷改造措施。具体步骤见图2。例如，考察塔杆所在的地形地貌特征，如果是山区则不宜采用架设耦合底线的措施；考察塔杆结构特征，如果横担长度过短的杆塔不宜安装线路型避雷器等等，综合考虑这些因素之后，从所有常用的防雷措施中确定防雷措施备选方案。
步骤101，建立层次结构模型，所述层次结构模型包括目标层、准则层、方案层；所述目标层唯一的元素为选择合理的防雷措施；所述准则层的元素包括跳闸率降低效果、改造费用、施工难易程度、对系统的影响、维护难易程度；所述方案层的元素为所述初步确定备选的防雷改造措施。
具体的，将目标问题所包含的因素按不同属性进行分层，同一层次因素作为准则，对下一层次的某些因素起支配作用，同时又受上一层次因素的支配，构成递阶层次。具体模型如图3所示，最高层通常只有一个元素，即目标层，此处为“选择合理的防雷措施”；中间层包括为实现总目标而采取的措施、方案、政策等，即准则层，此处为“跳闸率降低效果、改造费用、施工难易程度、对系统的影响、维护难易程度”；最低层是用于解决问题的各种途径和方法，即方案层，此处为经过初选得到的防雷改造措施。方案层中的因素包括降低接地电阻，加强绝缘水平，架设旁路或耦合地线，减小保护角，加装保护间隙，安装可控避雷针，安装侧针，安装线路型避雷器，采用不平衡绝缘，装设自动重合闸等等。
步骤102，构造两两比较判断矩阵，确定所述层次结构模型中的方案层和准则层的各个因素在所述目标层的元素的影响程度中所占的比值。
具体的，假设要比较n个因素X={x1，x2，…，xn}对目标Z的影响，即确定它们在Z中所占的比重。每次取两个因素xi和xj，以aij表示xi和xj对Z的影响程度的比值，从而得到两两比较判断矩阵：A=(aij)n×n。A中元素应满足如下条件：aij>0，aji=1/aij(i≠j)，aii=1(I，j=1，2，…，n)。其中aij用数字1～9及其倒数来标度。其中，矩阵A中的因素具体为方案层和准则层的各个因素。
步骤103，计算所述层次结构模型中方案层中的各个备选的防雷改造措施因素分别对于目标层的因素的权重，得到层次单排序并检验其一致性。
步骤104，计算所述层次结构模型中方案层中的所有备选的防雷改造措施因素对于目标层的因素的权重，得到层次总排序并检验其一致性；
步骤105，根据计算出来的备选的防雷改造措施的层次单排序和总排序的一致性检验，将权重最大的防雷改造措施作为输电线路最佳防雷措施。
如图2所示，为本发明提供一种自动推荐输电线路防雷措施的方法实施例二的流程示意图。
本实施例中将描述所述计算所述层次结构模型中方案层中的各个备选的防雷改造措施因素分别对于目标层的因素的权重，得到层次单排序并检验其一致性的具体流程，包括：
步骤200，求解所述两两比较判断矩阵A的最大特征值λmax，利用AW=λmaxW求解出λmax对应的特征矢量W，标准化的W即为同一层次各因素对应于上一层次中某个因素相对重要性的排序权值；所述同一层次各因素为方案层中的各个备选的防雷改造措施；
步骤201，计算两两判断矩阵A的一致性指标CI，所述CI=(λmax-n)/(n-1)；式中，n为判断矩阵A的阶数。显然当A具有完全一致性时，CI=0；λmax-n越大，CI越大，A的一致性也越差。
步骤202，将CI与平均随机一致性指标RI进行比较。对于1～9阶判断矩阵，平均随机一致性指标RI如表格1所示。
表1随机指标RI的值
| 阶数n | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| RI | 0.00 | 0.00 | 0.58 | 0.90 | 1.12 | 1.24 | 1.32 | 1.41 | 1.45 |
步骤203，令CR=CI/RI为随机性一致性比率，在CR<0.10时判断两两比较矩阵A具有满意的一致性，否则要重新调整两两比较矩阵A，直至其具有满意的一致性。这时计算得出的λmax所对应的特征矢量W经标准化处理后，就可以作为层次单排序的权值。
如图3所示，为本发明提供一种自动推荐输电线路防雷措施的方法实施例三的流程示意图。
本实施例中将描述计算所述层次结构模型中方案层中的所有备选的防雷改造措施因素对于目标层的因素的权重，得到层次总排序并检验其一致性的具体流程，包括：
步骤300，计算所述层次结构模型中方案层中的所有备选的防雷改造措施因素对于目标层的因素的权重；
步骤301，计算层次总排序一致性指标
式中CIj为与aj对应层次中判断两两比较判断矩阵A的一致性指标；
步骤302，计算层次总排序随机一致性指标
式中RIj为与aj对应层次中判断矩阵A的随机一致性指标；
步骤303，计算层次总排序随机一致性比率CR=CI/RI，当CR<0.10时认为层次总排序的计算结果具有满意的一致性。
实施本发明，首先考虑杆塔的差异性，对每基待改造杆塔进行防雷措施的初选，然后基于层次分析法AHP的基本原理，建立一个用于评估判断输电线路防雷措施的层次分析结构模型。通过给定的比例标度，两两比较因素的相对重要性，构造上层某一因素对下层相关因素的判断矩阵，给出下层相关因素对上层相关因素的相对重要序列，然后可以得到每一层次全部因素相对重要性次序的数值，得到各种防雷措施的排序结果。
本发明的有益效果是：
（1）能够实现防雷措施的自动化推荐，只需要输入输电线路及电力杆塔的参数，就能自动给出最优的防雷改造方案。
（2）能够综合考虑不同防雷措施应用于杆塔时对跳闸率降低的效果、所消耗工程费用、改造和维护难易程度以及运行寿命等的影响，全面周到，避免了以偏概全或者顾此失彼。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random AccessMemory，RAM）等。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种自动推荐输电线路防雷措施的方法，其特征在于，包括：
初步确定备选的防雷改造措施；
建立层次结构模型，所述层次结构模型包括目标层、准则层、方案层；所述目标层唯一的元素为选择合理的防雷措施；所述准则层的元素包括跳闸率降低效果、改造费用、施工难易程度、对系统的影响、维护难易程度；所述方案层的元素为所述初步确定备选的防雷改造措施；
构造两两比较判断矩阵，确定所述层次结构模型中的方案层和准则层的各个因素在所述目标层的元素的影响程度中所占的比值；
计算所述层次结构模型中方案层中的各个备选的防雷改造措施因素分别对于目标层的因素的权重，得到层次单排序并检验其一致性；
计算所述层次结构模型中方案层中的所有备选的防雷改造措施因素对于目标层的因素的权重，得到层次总排序并检验其一致性；
根据计算出来的备选的防雷改造措施的层次单排序和总排序的一致性检验，将权重最大的防雷改造措施作为输电线路最佳防雷措施。
2.如权利要求1所述的自动推荐输电线路防雷措施的方法，其特征在于，所述初步确定备选的防雷改造措施，包括：
基于每一基杆塔的差异性，根据杆塔所在地形地貌特征、杆塔结构、已有的绝缘配置、已采取的防雷措施、反击绕击跳闸率超标百分比指标，初步确定备选的防雷改造措施；
所述初步确定备选的防雷改造措施有：降低接地电阻、加强绝缘水平、架设旁路或耦合地线、减小保护角、加装保护间隙、安装可控避雷针、安装线路型避雷器、采用不平衡绝缘、采用消弧线圈接地方式以及装设自动重合闸。
3.如权利要求2所述的自动推荐输电线路防雷措施的方法，其特征在于，所述两两比较判断矩阵为：
A=(aij)n×n；
其中，A中元素应满足如下条件：aij>0，aji=1/aij(i≠j)，aii=1(I，j=1，2，…，n)，aij用数字1～9及其倒数来标度。
4.如权利要求3所述的自动推荐输电线路防雷措施的方法，其特征在于，所述计算所述层次结构模型中方案层中的各个备选的防雷改造措施因素分别对于目标层的因素的权重，得到层次单排序并检验其一致性，包括：
求解所述两两比较判断矩阵A的最大特征值λmax，利用AW=λmaxW求解出λmax对应的特征矢量W，标准化的W即为同一层次各因素对应于上一层次中某个因素相对重要性的排序权值；所述同一层次各因素为方案层中的各个备选的防雷改造措施；
计算两两判断矩阵A的一致性指标CI，所述CI=(λmax-n)/(n-1)；
将CI与平均随机一致性指标RI进行比较，令CR=CI/RI为随机性一致性比率，在CR<0.10时判断两两比较矩阵A具有满意的一致性，否则要重新调整两两比较矩阵A，直至其具有满意的一致性。
5.如权利要求4所述的自动推荐输电线路防雷措施的方法，其特征在于，计算所述层次结构模型中方案层中的所有备选的防雷改造措施因素对于目标层的因素的权重，得到层次总排序并检验其一致性，包括：
计算所述层次结构模型中方案层中的所有备选的防雷改造措施因素对于目标层的因素的权重；
计算层次总排序一致性指标
式中CIj为与aj对应层次中判断两两比较判断矩阵A的一致性指标；
计算层次总排序随机一致性指标
式中RIj为与aj对应层次中判断矩阵A的随机一致性指标；
计算层次总排序随机一致性比率CR=CI/RI，当CR<0.10时认为层次总排序的计算结果具有满意的一致性。
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