CN107451744A

CN107451744A - 一种基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法

Info

Publication number: CN107451744A
Application number: CN201710665776.9A
Authority: CN
Inventors: 盛连军; 王丰华; 施会; 茅晓亮; 周超杰; 朱李超; 黄建勇; 孟琦斌; 吕佩佩; 吴顺超
Original assignee: Shanghai Jiaotong University; State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
Current assignee: Shanghai Jiaotong University; State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
Priority date: 2017-08-07
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2017-12-08

Abstract

本发明涉及一种基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法，包括以下步骤：1)建立接地装置状态评价因素集；2)引入劣化度，对接地装置状态评价因素集的各个评价指标进行归一化处理；3)建立接地装置状态集；4)建立隶属函数，获得各个评价指标对不同接地装置状态集的隶属度；5)确定各个评价指标的权重；6)建立变电站接地装置状态评估模型，获得最终的变电站接地装置状态评估结果。与现有技术相比，本发明具有评估准确性高、计算量小等优点，从而在综合考虑接地装置各特征量的情况下，更为准确地对接地装置状态进行评估，为变电站接地装置的修缮改进提供依据。

Description

一种基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法

技术领域

本发明涉及一种状态评估方法，尤其是涉及一种基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法。

背景技术

变电站接地装置的作用是确保与之连接的电气设备良好接地，并使这些设备处于同一接地水平。当变电站内发生接地故障时，接地装置又起着改善电位分布并迅速散流入地电流的作用，保证了设备和运行人员的安全，维护着电力系统的安全可靠运转。因此，准确评估变电站接地装置的接地状态对电力系统的安全稳定运行具有重大意义。

由于变电站接地装置中的接地装置为隐蔽性工程的特点，对整个接地装置的状态评价目前主要采用现场测试和理论计算相结合的方法，例如接地装置的状态评估方法大都采用将单一特征参数与其安全限值进行比较的方法，而对整个接地状态装置的运行状况进行完整评估的方法较少。但国内外的接地测试均要求，接地工程的验收与评价应结合特征参数的试验结果、当地的条件、及工作经验进行综合评价，不能只强调单个参数的结果，必须对特征参数进行整体把握。

虽然对接地装置状态进行准确完整的评估尚未形成系统的评估方法，但其它电力设备的状态评估方法已发展得较为成熟。应用较多的是基于智能信息处理技术的电力设备状态诊断算法，在工程实践中这些方法取得了良好的效果。但是单独应用一种诊断算法时，不同的侧重难免会有不同的弊端。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法，包括以下步骤：

1)建立接地装置的状态评价因素集U，为U＝{u₁,u₂,…,u_n}；

2)采用劣化度对评价因素集U中的评判指标进行归一化处理，得到归一化后的评价因素集U'＝{u₁',u'₂,…,u'_n}；

3)建立接地装置状态集V，为V＝{v₁,v₂,…,v_m}；

4)建立评价因素集U'对应于接地装置状态集V的隶属函数，获得各个评判指标对接地装置状态集的隶属度；

5)确定评价因素集U'中各个评判指标的权重；

6)建立变电站接地装置状态评估模型：

b＝max(b_k)

式中，b_k为所有评判指标对接地装置状态集V即评估结果v_k的综合隶属度；a_i'为第i个评判指标的权重，由熵权法计算得到；w_ik第i个评判指标对评估结果v_k的隶属度。

所述步骤1)中，评价因素集中包括接地装置的多个特征量。

所述步骤1)中，n＝7，u₁、u₂、u₃、u₄、u₅、u₆和u₇分别代表接地电阻、工频地表电位升、接触电压、跨步电压、冲击接地电阻、冲击地表电位升和接地引下线完整性。

所述步骤2)中，评判指标的劣化度计算公式为

式中，g(x)为评判指标的劣化度，取值范围为[0,1]，x为评判指标的实测值，α为该评判指标的允许值，β为该评判指标的限值。

所述步骤3)中，接地装置状态集为最终变电站接地装置状态评估结果。

所述步骤3)中，m＝4，v₁、v₂、v₃和v₄分别代表接地装置状态正常、注意、异常和严重。

所述步骤4)中，采用由半梯形及三角形组合而成的隶属函数。

所述步骤5)中，应用熵权法进行计算各个评判指标的权重。

所述步骤6)中，采用模糊综合评判方法获得最终变电站接地装置状态评估结果。

与现有技术相比，本发明应用模糊综合评判理论，采用由半梯形及三角形组合而成的隶属函数和熵权法确定隶属度及权重，能够较好地反映出变电站接地装置的真实状态，为接地装置的修建改造提供依据，具有以下优点：

(1)所选用的评价指标较为完整的考虑了接地装置的特征参数，同时引入劣度化对评价指标进行归一化处理，避免了评价因素集中各个评价指标具有的不同单位及物理意义对评估结果的影响，提高了评估结果的准确性。

(2)选择由半梯形和三角形组成的隶属函数，形状简单，减小了计算量，并且与其它复杂形状的隶属函数计算结果接近。

(3)采用熵权法确定指标权重，该方法根据各个评判指标的变异程度，利用信息熵计算出各个指标的熵权，再通过熵权对各个评判指标的权重进行修正，从而得出较为客观的指标权重，从而提高了指标权重计算的准确性。

(4)建立的变电站接地装置状态评估模型中，利用加权平均型模糊算子对模糊综合评判表达式进行计算，既考虑了主要评判指标对接地装置状态的影响，又保留了单个指标的全部信息，较符合实际情况，从而在综合考虑接地装置各特征量的情况下，更为准确地对接地装置状态进行评估，为变电站接地装置的修缮改进提供依据。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明采用的半梯形及三角形组合隶属函数示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供一种基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法，包括以下步骤：

1)建立接地装置状态评价因素集U，为U＝{u₁,u₂,…,u_n}。本实施例中，n＝7，u₁、u₂、u₃、u₄、u₅和u₆分别代表接地电阻、工频地表电位升、接触电压、跨步电压、冲击接地电阻、冲击地表电位升和接地引下线完整性；

2)采用劣化度对评价因素集U中的评判指标进行归一化处理，得到归一化后的评价因素集U'＝{u₁',u'₂,…,u'_n}。所述的劣化度的计算公式为

式中，g(x)为各个评判指标的劣化度，取值范围为[0,1]，x为各个评判指标的实测值，α为各个对应评判指标的允许值，β为各个对应评判指标的限值。

3)建立接地装置状态集V，为V＝{v₁,v₂,…,v_m}。本实施例中，m＝4，v₁、v₂、v₃和v₄分别代表接地装置状态正常、注意、异常和严重。

4)建立评价因素U'对应于接地装置状态集V的的隶属函数，获得各个评判指标对接地装置状态集的隶属度。本实施例中采用的隶属函数由半梯形及三角形组合而成，如图2所示。

5)应用熵权法确定评价因素U'中各个评判指标的权重。

6)建立接地装置的状态评估模型。

601)建立模糊评判矩阵。

设U_i'为第i个评判指标，则用该指标对接地装置状态进行评估时，评估结果V_k(k＝1,2,3,4,5,6,7)的隶属度为w_ik，则指标U_i对接地装置状态的评估结果可用隶属度集W＝{W₁,W₂,W₃,W₄,W₅,W₆,W₇}表示。

于是，模糊评判矩阵可用其所有评判指标的隶属度集表示为

602)确定模糊算子及评价指标。选择加权平均型模糊算子对模糊综合评判表达式进行计算，模糊综合评判的计算公式为

式中：b_k为所有评判指标对接地装置状态集V即评估结果v_k的综合隶属度，a_i'为第i个评判指标的权重，由熵权法计算得到，w_ik第i个评判指标对评估结果v_k的隶属度。

采用最大隶属度原则对模糊综合评判结果进行取舍，即为：

b＝max(b_k)

式中：b所对应的评估结果v_k即为最终的变电站接地装置状态评估结果。

评估结果如表1所示。由表可见，当接地装置仅存在一处故障时，其状态评估结果为注意，表明接地装置存在轻微的局部故障，该故障对接地装置性能的影响有限，可暂时不对接地装置采取修缮措施，但要引起关注；当接地装置存在两处故障时，其状态评估结果为异常，表明接地装置的接地性能已有一定程度的下降，必须密切注意其状态以防发生事故；当接地装置存在多处故障时，其状态评估结果为严重，表明接地装置性能已发生明显下降，应尽快对其进行修缮工作。上述结论与模型接地装置的实际状态吻合良好，验证了该评估模型的准确性。

表1接地状态评估结果

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立接地装置的状态评价因素集U，为U＝{u₁,u₂,…,u_n}；

2)采用劣化度对评价因素集U中的评判指标进行归一化处理，得到归一化后的评价因素集U'＝{u′₁,u′₂,…,u′_n}；

3)建立接地装置状态集V，为V＝{v₁,v₂,…,v_m}；

5)确定评价因素集U'中各个评判指标的权重；

6)建立变电站接地装置状态评估模型：

<mrow> <msub> <mi>b</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msubsup> <mi>a</mi> <mi>i</mi> <mo>&prime;</mo> </msubsup> <msub> <mi>w</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <mo>,</mo> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>2</mn> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <mo>,</mo> <mi>m</mi> </mrow>

b＝max(b_k)

式中，b_k为所有评判指标对接地装置状态集V即评估结果v_k的综合隶属度；a′_i为第i个评判指标的权重，由熵权法计算得到；w_ik第i个评判指标对评估结果v_k的隶属度。

2.根据权利要求1所述的基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法，其特征在于，所述步骤1)中，评价因素集中包括接地装置的多个特征量。

3.根据权利要求2所述的基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法，其特征在于，所述步骤1)中，n＝7，u₁、u₂、u₃、u₄、u₅、u₆和u₇分别代表接地电阻、工频地表电位升、接触电压、跨步电压、冲击接地电阻、冲击地表电位升和接地引下线完整性。

4.根据权利要求1所述的基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法，其特征在于，所述步骤2)中，评判指标的劣化度计算公式为

<mrow> <mi>g</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mn>0</mn> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>x</mi> <mo><</mo> <mi>&alpha;</mi> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mfrac> <mrow> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <mi>&alpha;</mi> </mrow> <mrow> <mi>&beta;</mi> <mo>-</mo> <mi>&alpha;</mi> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>&alpha;</mi> <mo>&le;</mo> <mi>x</mi> <mo>&le;</mo> <mi>&beta;</mi> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mn>1</mn> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>x</mi> <mo>></mo> <mi>&beta;</mi> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>

5.根据权利要求1所述的基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法，其特征在于，所述步骤3)中，接地装置状态集为最终变电站接地装置状态评估结果。

6.根据权利要求5所述的基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法，其特征在于，所述步骤3)中，m＝4，v₁、v₂、v₃和v₄分别代表接地装置状态正常、注意、异常和严重。

7.根据权利要求1所述的基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法，其特征在于，所述步骤4)中，采用由半梯形及三角形组合而成的隶属函数。

8.根据权利要求1所述的基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法，其特征在于，所述步骤5)中，应用熵权法计算各个评价指标的权重。

9.根据权利要求1所述的基于模糊综合评价的变电站接地装置状态评估方法，其特征在于，所述步骤6)中，采用模糊综合评判方法获得最终变电站接地装置状态评估结果。