CN104299163A - 基于ahp的电力设备运行状态定量分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于AHP的电力设备运行状态定量分析方法，其步骤为：1)建立多层结构分析模型；2)建立所研究问题的递阶层次结构，确定两两比较判断矩阵，运用AHP确定每层中状态量权重；3)运用定量分析方法确定总评估结果。通过运用AHP定量分析法，实现了对设备当前状态的全面把握以及对设备历史数据的综合分析，从而给出是否应该安排检修的正确结论，为进行状态检修智能决策和优化组织管理的工作提供了基础。

Description

基于AHP的电力设备运行状态定量分析方法

技术领域

本发明涉及一种设备运行状态定量分析方法，尤其是一种基于AHP的电力设备运行状态定量分析方法。

背景技术

国家电网公司一次设备的状态检修工作已经全面开展，各网省在实际工作开展过程中积累了丰富的经验，状态检修也已由原先的三大类设备扩展到十一类设备，评价手段与评价方法也日益成熟。状态检修工作的开展，有效的缓减了人员短缺矛盾、提升了设备安全运行水平、节约了设备检修时间，带来了巨大的社会效益与经济效益。

状态检修是企业以安全、环境、成本为基础，通过设备状态评价、风险评估、检修决策等手段开展设备检修工作，达到设备运行安全可靠、检修成本合理的一种检修策略。

在传统定期检验时，如果这期间电力系统发生故障，保护将不能正确动作。保护装置异常是电力系统非常严重的问题。因此，电气二次设备同样需要进行状态监测，实行状态检修模式。二次状态检修是以在、离线监测及诊断技术为基础，对设备通过纵向（历史和现状）、横向（同类设备的运行情况）的比较分析，掌握其状态信息，对变化发展趋势及使用期限等做出预测，制定出维修计划。由于状态检修参考的是设备的实际运行状况，所以判断更为准确、合理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种方法简单易行、科学合理的基于AHP的电力设备运行状态定量分析方法。

为了解决上述技术问题，本发明包括如下步骤：

(1)建立多层结构分析模型；详细分析设备的状态量构成，将设备状态量根据其包含的因素抽象成多层结构,如状基础态量层、类型状态量层、结果层，用图说明各层次间的关系，可以建立更多阶层的结构；

(2)根据所研究问题的递阶层次结构,确定两两比较判断矩阵；

确定两两比较判断矩阵的方法为：利用1-9比例标度法分别对每一层次的评估状态量的相对重要进行定性描述，并用准确的数字进行量化表示，确定两两比较判断矩阵；

一般采用经典ｌ－9及其倒数的标注法如下：

标度	含义
		1	表示两个因素Ａ、Ｂ相比，具有同样重要性
3	表示两个因素Ａ、Ｂ相比．因素Ａ比因素Ｂ稍微重要
		5	表示两个因素Ａ、Ｂ相比．因素Ａ比因素Ｂ稍微重要
7	表示两个因素Ａ、Ｂ相比，因素Ａ比因素Ｂ因素强烈重要
		9	表示两个因素Ａ、Ｂ相比．因素Ａ比因索Ｂ闪素绝对重要
2,4,6,8	表示两个因素相比，重要性介于上述两相邻判断的中间状态

两两重要性比较的判断矩阵如下：

$A=\left[\begin{array}{ccccc}1& V12& .& .& V1m\\ V1& 1& .& .& V2m\\ .& .& 1& .& .\\ .& .& .& 1& .\\ \mathrm{Vm}& \mathrm{Vm}2& .& .& 1\end{array}\right]$

其中，ij表示对于A总的评估目标而言，V元素Vi对Vj相对重要性的判断值，该矩阵的特点是对角线上的元素为1，即每个元素相对于自身的重要性为1；

(3)运用AHP确定每层中状态量权重。其特征在于运用AHP确定确定每个状态量的权重；运用定量分析法确定每个状态量的评价结果和总体评价结果，得出最后的评价，根据计算最终得出如下的结果：

其中A1,A2,A3,V1...V8根据矩阵计算得出的权重；

(4)建立定量分析数学模型，运用定量分析方法确定总评估结果；

①根据S=(S1,S2,S3)Y一次求出各层状态量的评价结果，其中Y为权重向量，Si为班组人员的评价值；如：Y1,Y2,Y3分别为原始状态量权重向量，运行状态量权重向量，检修状态量权重向量；S为最终评价结果；

②指定评价策略；如：良好，注意，严重；专家经过讨论指定评价策略的范围，根据范围指定类型状态量和最终状态量的评价结果，根据最后得出的层级评价结果和最终评价结果得出最严重的，即为该设备所处的运行状态。

通过运用AHP定量分析法，实现电力设备状态检修的关键问题在于对设备当前状态的全面把握以及对设备历史数据的综合分析，从而给出是否应该安排检修的正确结论。进行状态检修智能决策需要有大量的信息和严格的数据组织结构，因此该项目建立一个强大的管理信息系统平台，为进行状态检修智能决策和优化组织管理的工作提供了基础。

附图说明

图1为本发明基于AHP的电力设备运行状态定量分析方法的流程图；

图2为本发明的实施例的结构说明图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

参见图1，本发明包括如下步骤：

(1)建立多层结构分析模型；详细分析设备的状态量构成，将设备状态量根据其包含的因素抽象成多层结构,如状基础态量层、类型状态量层、结果层，用图说明各层次间的关系，可以建立更多阶层的结构；

(2)根据所研究问题的递阶层次结构,确定两两比较判断矩阵；

确定两两比较判断矩阵的方法为：利用1-9比例标度法分别对每一层次的评估状态量的相对重要进行定性描述，并用准确的数字进行量化表示，确定两两比较判断矩阵；

一般采用经典ｌ－9及其倒数的标注法如下：

标度	含义
		1	表示两个因素Ａ、Ｂ相比，具有同样重要性
3	表示两个因素Ａ、Ｂ相比．因素Ａ比因素Ｂ稍微重要
		5	表示两个因素Ａ、Ｂ相比．因素Ａ比因素Ｂ稍微重要
7	表示两个因素Ａ、Ｂ相比，因素Ａ比因素Ｂ因素强烈重要
		9	表示两个因素Ａ、Ｂ相比．因素Ａ比因索Ｂ闪素绝对重要
2,4,6,8	表示两个因素相比，重要性介于上述两相邻判断的中间状态

两两重要性比较的判断矩阵如下：

$A=\left[\begin{array}{ccccc}1& V12& .& .& V1m\\ V1& 1& .& .& V2m\\ .& .& 1& .& .\\ .& .& .& 1& .\\ \mathrm{Vm}& \mathrm{Vm}2& .& .& 1\end{array}\right]$

其中，ij表示对于A总的评估目标而言，V元素Vi对Vj相对重要性的判断值，该矩阵的特点是对角线上的元素为1，即每个元素相对于自身的重要性为1；

(3)运用AHP确定每层中状态量权重。其特征在于运用AHP确定确定每个状态量的权重；运用定量分析法确定每个状态量的评价结果和总体评价结果，得出最后的评价，根据计算最终得出如下的结果：

其中A1,A2,A3,V1...V8根据矩阵计算得出的权重；

(4)建立定量分析数学模型，运用定量分析方法确定总评估结果；

①根据S=(S1,S2,S3)Y一次求出各层状态量的评价结果，其中Y为权重向量，Si为班组人员的评价值；如：Y1,Y2,Y3分别为原始状态量权重向量，运行状态量权重向量，检修状态量权重向量；S为最终评价结果；

②指定评价策略；如：良好，注意，严重；专家经过讨论指定评价策略的范围，根据范围指定类型状态量和最终状态量的评价结果，根据最后得出的层级评价结果和最终评价结果得出最严重的，即为该设备所处的运行状态。

实施例

以下结合图2，对本发明进行详细说明：

1、运用AHP确定状态量的权重。

根据附图2所示的设备状态量结构说明图的递阶层次结构，由1-9比例标度法分别对每一层次的评估指标的相对重要性进行定性描述，并定量化表示，确定两两比较判断矩阵。

一级评估指标相对于总的考核目标所得两两比较判断矩阵如下：

$V=\left\{\begin{array}{c}{V}_1\\ V_2\\ V_3\end{array}\right.\left[\begin{array}{ccc}1& 1/4& 1/2\\ 4& 1& 1/2\\ 2& 2& 1\end{array}\right]$

二级评价指标相对应于其所属的一级评估指标所得的两两判断矩阵分别如下所示：

$V_1=\left\{\begin{array}{c}{A}_1\\ A_2\end{array}\left[\begin{array}{c}11\\ 11\end{array}\right]\right.$ $V_3=\left\{\begin{array}{c}A6\\ A7\end{array}\right.\left[\begin{array}{cc}1& 4\\ 1/4& 1\end{array}\right]$

$V2=\left\{\begin{array}{c}{A}_3\\ A_4\\ A_5\end{array}\right.\left[\begin{array}{ccc}1& 2& 5\\ 1/2& 1& 4\\ 1/5& 1/4& 1\end{array}\right]$

运用和积法求解各判断矩阵，得单一准则下各级评估指标的相对权重，一级指标的相对权重向量Y=(Y₁,Y₂,Y₃)^T=(0.1429,0.2857,0.5714)^T；

二级指标的相对权重向量求解如下：

Y₁=(y₁₁,y₁₂)^T=(0.5,0.5)^T

Y₂=(y₂₁,y₂₂,y₂₃)^T=(0.4689,0.3644,0.1667)^T

Y₃=(y₃₁,y₃₂)^T=(0.5714,0.428)^T

运用定量分析法确定设备的评判结果。

(1)指定评价策略

1)状态量分值为10。评分结果

S=(S1,S2,S3)Y,S1=(C₁,C₂)Y₁,S2=(C₃,C₄,C₅)Y₂,S3=(C₆,C₇)Y₃,S1,S2,S3分别表示一级状态量的评分，C1...C3为二级状态量评分；

2)结果策略：(7-10)严重，（5-7）注意，（0-5）良好。

(2)进行评价得出评价结果

A1--A7评分分别为5,6,2,4,4,3,8

$S1=(C_1,C_2)Y_1=\left(\mathrm{5,6}\right)\left(\begin{array}{c}0.5\\ 0.5\end{array}\right)=5.5$

$S2=(C_3,C_4,C_5)Y_2=\left(\mathrm{2,4,4}\right)\left(\begin{array}{c}0.4689\\ 0.3644\\ 0.1667\end{array}\right)=3.0622$

$S3=(C_6,C_7)Y_3=\left(\mathrm{3,8}\right)\left(\begin{array}{c}0.5714\\ 0.4286\end{array}\right)=5.143$

$S=(S1,S2,S3)Y=\left(\mathrm{5.5,3.0622,5.143}\right)\left(\begin{array}{c}0.1429\\ 0.2857\\ 0.5714\end{array}\right)=4.60$

(3)确定被评估对象的最终评价等级

该设备的最终评价值4.60在(0-5)之间，所以该设备最终的评价状态为良好。

Claims (1)

1.一种基于AHP的电力设备运行状态定量分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)建立多层结构分析模型；详细分析设备的状态量构成，将设备状态量根据其包含的因素抽象成多层结构,如状基础态量层、类型状态量层、结果层，用图说明各层次间的关系，可以建立更多阶层的结构；

(2)根据所研究问题的递阶层次结构,确定两两比较判断矩阵；

确定两两比较判断矩阵的方法为：利用1-9比例标度法分别对每一层次的评估状态量的相对重要进行定性描述，并用准确的数字进行量化表示，确定两两比较判断矩阵；

一般采用经典ｌ－9及其倒数的标注法如下：

标度 含义 1 表示两个因素Ａ、Ｂ相比，具有同样重要性 3 表示两个因素Ａ、Ｂ相比．因素Ａ比因素Ｂ稍微重要 5 表示两个因素Ａ、Ｂ相比．因素Ａ比因素Ｂ稍微重要 7 表示两个因素Ａ、Ｂ相比，因素Ａ比因素Ｂ因素强烈重要 9 表示两个因素Ａ、Ｂ相比．因素Ａ比因索Ｂ闪素绝对重要 2,4,6,8 表示两个因素相比，重要性介于上述两相邻判断的中间状态

两两重要性比较的判断矩阵如下：

$A=\left[\begin{array}{ccccc}1& V12& .& .& V1m\\ V1& 1& .& .& V2m\\ .& .& 1& .& .\\ .& .& .& 1& .\\ \mathrm{Vm}& \mathrm{Vm}2& .& .& 1\end{array}\right]$

其中，ij表示对于A总的评估目标而言，V元素Vi对Vj相对重要性的判断值，该矩阵的特点是对角线上的元素为1，即每个元素相对于自身的重要性为1；

(3)运用AHP确定每层中状态量权重；运用AHP确定确定每个状态量的权重；运用定量分析法确定每个状态量的评价结果和总体评价结果，得出最后的评价，根据计算最终得出如下的结果：

其中A1,A2,A3,V1...V8根据矩阵计算得出的权重；

(4)建立定量分析数学模型，运用定量分析方法确定总评估结果；

①根据S=(S1,S2,S3)Y一次求出各层状态量的评价结果，其中Y为权重向量，Si为班组人员的评价值；如：Y1,Y2,Y3分别为原始状态量权重向量，运行状态量权重向量，检修状态量权重向量；S为最终评价结果；

②指定评价策略；如：良好，注意，严重；专家经过讨论指定评价策略的范围，根据范围指定类型状态量和最终状态量的评价结果，根据最后得出的层级评价结果和最终评价结果得出最严重的，即为该设备所处的运行状态。