CN104778555A - 基于集对分析理论的输电线路山火灾害风险评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于集对分析理论的输电线路山火灾害风险评估方法，包括依据输电线路山火灾害各要素的值对山火灾害危险等级进行分级，计算出各要素与各危险等级的联系度，计算出各要素与各危险等级的平均联系度以及选取平均联系度最大值对应的危险等级作为山火灾害评估结果的步骤，本发明针对目前已有的输电线路山火灾害评估方法考虑要素不全面的不足，综合考虑输电线路山火灾害的多个要素，能够准确评估输电线路山火灾害风险。本发明思路清晰，操作方便，实用性强。

Description

基于集对分析理论的输电线路山火灾害风险评估方法

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，具体涉及一种基于集对分析理论的输电线路山火灾害风险评估方法。

背景技术

近年来，受气候条件及人民工农业生产用火习俗影响，输电线路附近山火频发，对输电线路安全运行构成了严重威胁，特别是近年来多条特高压输电线路因山火发生跳闸或闭锁事故，输电线路山火灾害防治形势十分严峻。

为有针对性的开展山火防治工作，首先必须要对输电线路山火灾害进行准确评估，现有的输电线路山火灾害大多基于火点个数或火点密度、或者输电线路山火告警级别或山火告警个数等单一要素来进行评估，而事实上，输电线路山火灾害不仅与山火爆发的数量有关，而且与输电线路电压等级以及与输电线路杆塔距离密切相关，因此，输电线路山火灾害评估是一个多要素的评估问题，需要研究适用于输电线路山火灾害评估方法，为输电线路山火灾害防治提供依据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种基于集对分析理论的输电线路山火灾害风险评估方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于集对分析理论的输电线路山火灾害风险评估方法，包括以下步骤：

(1)依据输电线路山火灾害各要素的值对山火灾害危险等级进行分级，其中，各要素依次包括火点数量、特高压输电线路平均告警距离、220kV以上输电线路平均告警距离和220kV以下输电线路平均告警距离，危险等级依次分为I、II、III、IV和V；

(2)按照联系度计算公式计算出各要素与各危险等级的联系度，各危险等级的联系度计算公式如下：

对于危险等级I，联系度计算公式为：

${\mathrm{\μ}}_{1j}=\left\{\begin{array}{cc}1& x\∈[0,S_{1j})\\ 1+\frac{2(x-S_{1j})}{S_{1j}-S_{2j}}& x\∈[S_{1j},S_{2j})\\ -1& x\∈[S_{2,j},+\∞)\end{array}\right.---\left(1\right)$

对于危险等级II，联系度计算公式为：

${\mathrm{\μ}}_{2j}=\left\{\begin{array}{cc}1& x\∈[0,S_{2j})\\ 1+\frac{2(x-S_{2j})}{S_{2j}-S_{3j}}& x\∈[S_{2j},S_{3j})\\ -1& x\∈[S_{3,j},+\∞)\end{array}\right.---\left(2\right)$

对于危险等级III，联系度计算公式为：

${\mathrm{\μ}}_{3j}=\left\{\begin{array}{cc}1+\frac{2(x-S_{2j})}{S_{2j}-S_{1j}}& x\∈[S_{1j},S_{2j})\\ 1& x\∈[S_{2j},S_{3j})\\ 1+\frac{2(x-S_{3j})}{S_{3j}-S_{4j}}& x\∈[S_{3j},S_{4j})\\ -1& x\∈[0,S_{1j})\mathrm{or\; x}\∈[S_{4j},+\∞\end{array}\right.---\left(3\right)$

对于危险等级IV，联系度计算公式为：

${\mathrm{\μ}}_{4j}=\left\{\begin{array}{cc}1+\frac{2(x-S_{3j})}{S_{3j}-S_{2j}}& x\∈[S_{2j},S_{3j})\\ 1& x\∈[S_{3j},S_{4j})\\ -1& x\∈[0,S_{2j})\mathrm{or\; x}\∈[S_{4j},+\∞)\end{array}\right.---\left(4\right)$

对于危险等级V，联系度计算公式为：

${\mathrm{\μ}}_{5j}=\left\{\begin{array}{cc}1+\frac{2(x-S_{4j})}{S_{4j}-S_{3j}}& x\∈[S_{3j},S_{4j})\\ 1& x\∈[S_{4j},+\∞)\\ -1& x\∈[0,S_{3j})\end{array}\right.---\left(5\right)$

各危险等级的联系度计算公式中，μ_ij为第j个要素对第i个危险等级的联系度，S_ij为第j个要素值的倒数处于第i个危险等级的上限值，x为各要素的值；

(3)根据实际的山火灾害各要素的值计算出各要素与各危险等级的平均联系度，平均联系度按照下式计算：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\μ}}}_i=\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{ij}}---\left(6\right)$

式中，为各要素与第i个危险等级的平均联系度，m为要素的个数，μ_ij为第j个要素与第i个危险等级的联系度；

(4)选取从步骤(3)的计算结果中平均联系度最大值对应的危险等级作为山火灾害评估结果。

上述的评估方法，优选的，各要素与各危险等级的对应关系为：火点数量在危险等级I～V的上限值分别为10、50、150、250、无限大，特高压输电线路平均告警距离的倒数在危险等级I～V的上限值分别为无限大，220kV以上输电线路平均告警距离的倒数在危险等级I～V的上限值分别为1km^-1、无限大，220kV以下输电线路平均告警距离的倒数在危险等级I～V的上限值分别为 1km^-1、2km^-1、无限大。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明针对目前已有的输电线路山火灾害评估方法考虑要素不全面的不足，综合考虑输电线路山火灾害的多个要素，提高了山火灾害评估的全面性，能够准确评估输电线路山火灾害风险，可为应对输电线路山火灾害和保障电网运行可靠性提供有针对性的数量依据。本发明思路清晰，操作方便，实用性强。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

一种基于集对分析理论的输电线路山火灾害风险评估方法，包括以下步骤，

(1)依据输电线路山火灾害各要素的值的大小对山火灾害危险等级进行分级，其中，危险等级依次分为I、II、III、IV和V，各要素依次包括火点数量、特高压输电线路平均告警距离、220kV以上输电线路平均告警距离和220kV以下输电线路平均告警距离；具体分级标准如表1所示，表1中S_ij为第j个要素处于第i个危险等级的上限值。

表1输电线路山火灾害各要素的危险等级分级标准

以某省份在山火高发时段输电线路山火灾害评估为例，该省份输电线路山火灾害各要素的危险等级分级标准如表2所示：

表2某省输电线路山火灾害各要素的危险等级分级标准

(2)按照联系度计算公式计算出各要素与各危险等级的联系度，各危险等级的联系度计算公式如下：

对于危险等级I，联系度计算公式为：

${\mathrm{\μ}}_{1j}=\left\{\begin{array}{cc}1& x\∈[0,S_{1j})\\ 1+\frac{2(x-S_{1j})}{S_{1j}-S_{2j}}& x\∈[S_{1j},S_{2j})\\ -1& x\∈[S_{2,j},+\∞)\end{array}\right.---\left(1\right)$

对于危险等级II，联系度计算公式为：

${\mathrm{\μ}}_{2j}=\left\{\begin{array}{cc}1& x\∈[0,S_{2j})\\ 1+\frac{2(x-S_{2j})}{S_{2j}-S_{3j}}& x\∈[S_{2j},S_{3j})\\ -1& x\∈[S_{3,j},+\∞)\end{array}\right.---\left(2\right)$

对于危险等级III，联系度计算公式为：

${\mathrm{\μ}}_{3j}=\left\{\begin{array}{cc}1+\frac{2(x-S_{2j})}{S_{2j}-S_{1j}}& x\∈[S_{1j},S_{2j})\\ 1& x\∈[S_{2j},S_{3j})\\ 1+\frac{2(x-S_{3j})}{S_{3j}-S_{4j}}& x\∈[S_{3j},S_{4j})\\ -1& x\∈[0,S_{1j})\mathrm{or\; x}\∈[S_{4j},+\∞\end{array}\right.---\left(3\right)$

对于危险等级IV，联系度计算公式为：

${\mathrm{\μ}}_{4j}=\left\{\begin{array}{cc}1+\frac{2(x-S_{3j})}{S_{3j}-S_{2j}}& x\∈[S_{2j},S_{3j})\\ 1& x\∈[S_{3j},S_{4j})\\ -1& x\∈[0,S_{2j})\mathrm{or\; x}\∈[S_{4j},+\∞)\end{array}\right.---\left(4\right)$

对于危险等级V，联系度计算公式为：

${\mathrm{\μ}}_{5j}=\left\{\begin{array}{cc}1+\frac{2(x-S_{4j})}{S_{4j}-S_{3j}}& x\∈[S_{3j},S_{4j})\\ 1& x\∈[S_{4j},+\∞)\\ -1& x\∈[0,S_{3j})\end{array}\right.---\left(5\right)$

各危险等级的联系度计算公式中，μ_ij为第j个要素对第i个危险等级的联系度，S_ij为第j个要素值的倒数处于第i个危险等级的上限值，x为各要素的值；在式(1)～(5)中，对于第一个要素“火点数量”在危险等级I～V的上限值分别为S₁₁＝10，S₂₁＝50，S₃₁＝150，S₄₁＝250，S₅₁为无限大；对于第二个要素“特高压输电线路平均告警距离”的倒数，S₅₂为无限大；对于第三个要素“220kV以上输电线路平均告警距离”的倒数，S₄₃＝1，S₅₃为无限大；对于第四个要素“220kV以下输电线路平均告警距离”的倒数，S₃₄＝1，S₄₄＝2，S₅₄为无限大。

(3)根据实际的山火灾害各要素的值计算出各要素与各危险等级的平均联系度，平均联系度按照下式计算：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\μ}}}_i=\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{ij}}---\left(6\right)$

式中，为各要素与第i个危险等级的平均联系度，m为要素的个数，μ_ij为第j个要素与第i个危险等级的联系度；

该省当天的火点总数为120个，特高压输电线路平均告警距离为2km，220kV以上输电线路平均告警距离为2.5km，220kV以下输电线路平均告警距离为1.3km，则根据计算公式(1)～(6)，可计算得到与危险等级I的平均联系度为-0.5，与危险等级II的平均联系度为-0.005，与危险等级III的平均联系度为0.5，与危险等级IV的平均联系度为0.005，与危险等级V的平均联系度为-1。

(4)选取从步骤(3)的计算结果中平均联系度最大值对应的危险等级作为山火灾害评估结果，可知当天的输电线路山火灾害危险等级为III级。

实施例2：

本实施例同样以某省份在非山火高发时段输电线路山火灾害评估为例，本实施例的步骤(1)和(2)与实施例1相同。

(3)根据实际的山火灾害各要素的值计算出各要素与各山火灾害危险等级的平均联系度，平均联系度按照下式计算：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\μ}}}_i=\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{ij}}---\left(6\right)$

式中，为各要素与第i个危险等级的平均联系度，m为要素的个数，μ_ij为第j个要素与第i个危险等级的联系度；

该省当天的火点总数为20个，特高压输电线路平均告警距离为3km，220kV以上输电线路平均告警距离为2.5km，220kV以下输电线路平均告警距离为1.5km，则根据计算公式(6)，可计算得到与危险等级I的平均联系度为0.375，与危险等级II的平均联系度为1，与危险等级III的平均联系度为-0.5，与危险等级IV的平均联系度为-1，与危险等级V的平均联系度为-1。

(4)选取从步骤(3)的计算结果中平均联系度最大值对应的危险等级作为山火灾害评估结果，可知当天的输电线路山火灾害危险等级为II级。

Claims (2)

1.一种基于集对分析理论的输电线路山火灾害风险评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)依据输电线路山火灾害各要素的值对山火灾害危险等级进行分级，其中，各要素依次包括火点数量、特高压输电线路平均告警距离、220kV以上输电线路平均告警距离和220kV以下输电线路平均告警距离，危险等级依次分为I、II、III、IV和V；

(2)按照联系度计算公式计算出各要素与各危险等级的联系度，各危险等级的联系度计算公式如下：

对于危险等级I，联系度计算公式为：

${\mathrm{\μ}}_{1j}=\left\{\begin{array}{cc}1& x\∈[0,S_{1j})\\ 1+\frac{2(x-S_{1j})}{S_{1j}-S_{2j}}& x\∈[S_{1j},S_{2j})\\ -1& x\∈[S_{2j},+\∞)\end{array}\right.---\left(1\right)$

对于危险等级II，联系度计算公式为：

${\mathrm{\μ}}_{2j}=\left\{\begin{array}{cc}1& x\∈[0,S_{2j})\\ 1+\frac{2(x-S_{2j})}{S_{2j}-S_{3j}}& x\∈[S_{2j},S_{3j})\\ -1& x\∈[S_{3j},+\∞)\end{array}\right.---\left(2\right)$

对于危险等级III，联系度计算公式为：

${\mathrm{\μ}}_{3j}=\left\{\begin{array}{cc}1+\frac{2(x-S_{2j})}{S_{2j}-S_{1j}}& x\∈[S_{1j},S_{2j})\\ 1& x\∈[S_{2j},S_{3j})\\ 1+\frac{2(x-S_{3j})}{S_{3j}-S_{4j}}& x\∈[S_{3j},S_{4j})\\ -1& x\∈[0,S_{1j})\mathrm{or\; x}\∈[S_{4j},+\∞)\end{array}\right.---\left(3\right)$

对于危险等级IV，联系度计算公式为：

${\mathrm{\μ}}_{4j}=\left\{\begin{array}{cc}1+\frac{2(x-S_{3j})}{S_{3j}-S_{2j}}& x\∈[S_{2j},S_{3j})\\ 1& x\∈[S_{3j},S_{4j})\\ -1& x\∈[0,S_{2j})\mathrm{or\; x}\∈[S_{4j},+\∞)\\ & \end{array}\right.---\left(4\right)$

对于危险等级V，联系度计算公式为：

${\mathrm{\μ}}_{5j}=\left\{\begin{array}{cc}1+\frac{2(x-S_{4j})}{S_{4j}-S_{3j}}& x\∈[S_{3j},S_{4j})\\ 1& x\∈[S_{4j},+\∞)\\ -1& x\∈[0,S_{3j})\\ & \end{array}\right.---\left(5\right)$

各危险等级的联系度计算公式中，μ_ij为第j个要素对第i个危险等级的联系度，S_ij为第j个要素值的倒数处于第i个危险等级的上限值，x为各要素的值；

(3)根据实际的山火灾害各要素的值计算出各要素与各危险等级的平均联系度，平均联系度按照下式计算：

$\stackrel{\‾}{{\mathrm{\μ}}_i}=\frac{1}{m}\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{ij}}---\left(6\right)$

式中，为各要素与第i个危险等级的平均联系度，m为要素的个数，μ_ij为第j个要素与第i个危险等级的联系度；

(4)选取从步骤(3)的计算结果中平均联系度最大值对应的危险等级作为山火灾害评估结果。

2.根据权利要求1所述的输电线路山火灾害风险评估方法，其特征在于：各要素与各危险等级的对应关系为：火点数量在危险等级I～V的上限值分别为10、50、150、250、无限大，特高压输电线路平均告警距离的倒数在危险等级I～V的上限值分别为 无限大，220kV以上输电线路平均告警距离的倒数在危险等级I～V的上限值分别为1km^-1、无限大，220kV以下输电线路平均告警距离的倒数在危险等级I～V的上限值分别为1km^-1、2km^-1、无限大。