CN107909277A - 一种基于模糊层次分析法的变电站环保水平评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明请求保护一种基于模糊层次分析法的变电站环保水平评估方法，通过对变电站环保现状进行实地调查和测量统计，研究变电站的环境影响因子及影响程度，提出环保水平的指标体系，结合国家行业标准，确定基于层次分析法的各因子在变电站环境影响中的权重，最后利用模糊评判法对变电站环保水平进行综合评定，对变电站建设或改建提供参考建议。本发明的优点是：本发明结合了模糊评判法和层次分析法，更好的将确定因子和模糊因子相结合，通过层次分析法分析权重更好的统一变电站环境影响因子之间的联系，更加准确的评判。
Description
技术领域
本发明属于变电站环保评估领域，具体涉及一种对变电站环境影响水平的评估方法，主要是因为现在变电站越来越接近居民区，所造成的环境污染，严重影响到周边居民的日常生活。通过对变电站环境影响因子的综合评判，直观反映变电站环保水平。
背景技术
变电站作为电力传输的纽带，是电力系统中非常重要的场所。随着我国城市化建设的加快，人们生活水平的提高，对工业农业电力的需求与日俱增，使得越来越多的变电站出现在居民生活区域中。变电站内各种电气设备运行时产生的环境问题(三废、电磁环境、无线电干扰等)常常严重影响到周边居民的日常生活，带来人们的不满与投诉。
目前对变电站环境的研究相对较少，长期缺乏完整的变电站环境评估体系，诸多因素之间相关性弱，并且部分概念模糊，难以进行标准量化，因而变电站建设和运行过程中的环保纠纷和投诉日趋增多，严重影响电网的建设与发展。
考虑到如上问题，为更好的建设资源友好型社会，在最大程度上避免因变电站环境问题对周边居民产生影响与纠纷，对现有变电站和新建变电站进行有效全面是环保水平评估，实现绿色环保变电站的建设有着重要的意义与工程价值。
发明内容
本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种实现对变电站的环保水平的评估的基于模糊层次分析法的变电站环保水平评估方法。本发明的技术方案如下：
一种基于模糊层次分析法的变电站环保水平评估方法，其包括以下步骤：
S1：确定变电站相关的环境影响因子，建立评估指标体系，所述评估指标体系包括环境影响因子和四种评判结果；
S2：对步骤S1中的变电站影响因子建立评判矩阵，进行单个评判；对于已有标准的确定性因子采用标准限值评判，对于模糊概念的因子采用模糊评语集评判；
S3：对S1中的变电站影响因子采用层次分析法进行分析，利用专家打分法对评估指标和准则层的评估准则进行权重分配；
S4：选择模糊算子，进行模糊综合评判；
S5：评测待测变电站环保水平，提出针对性优化建议。
进一步的，所述步骤S1变电站相关的环境影响因子包括：变电站三废、SF6、可听噪声、无线电干扰、电磁环境和环保管理水平，变电站三废即废水、废油、固体废弃物，所述评判结果包括优秀、良好、中等和差。
进一步的，所述步骤S2中，对于已有标准的确定性因子采用标准限值评判具体包括：依据《GB8702-1988电磁辐射保护规定》，变电站的工频电场限值为4kV/m；依据《GB8702-1988电磁辐射保护规定》，变电站的工频磁场限值为100μT；在确定电磁环境的评判情况时，采取实地测量与IES仿真的结合，确定变电站内部和变电站围墙外20m处的电磁环境分布情况，从而得到处于各级水平的比例。
进一步的，所述步骤S2中，对于变电站中废水的模糊评语集为：
优秀6 1.拥有完善的污水处理设施，包括有格栅井、调节池、沉淀池、接触氧化池、出水池、污泥池、雨水井和风机；2.各设施污水处理效率高；3.<100t/年/人；
良好5 1.拥有污水处理设施，包括有格栅井、调节池、沉淀池、出水池、雨水井和风机等；2.各设施污水处理效率高；3.100～200t/年/人；
良好4 1.拥有污水处理设施，包括有格栅井、调节池、出水池；2.各设施污水处理效率一般；3.100～200t/年/人；
中等3 1.拥有污水处理设施，包括有格栅井、出水池；2.各设施污水处理效率差；3.100～200t/年/人；
差2 1.仅拥有污水处理设施，包括有格栅井、出水池；2.各设施污水处理效率一般。
差1 1.无污水处理设施。
进一步的，所述步骤S3对变电站影响因子进行层次分析法分析，利用专家打分法对评估指标和准则层的评估准则进行权重分配具体包括步骤：借助标度法和专家经验来确定各层各组指标的权重分配，具体步骤如下：
S31：根据指标层的评估指标建立指标判断矩阵，各因素两两之间相互比较，引用数字1～9及其倒数作为标度，所述指标判断矩阵给出相邻两评估指标的权重对比；
S32：判断矩阵所对应的最大特征值λmax的特征向量W，经归一化后即为同一层次，因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值；
S33：对判断矩阵进行检验其是否满足一致性，最终要得到各层元素之间的权重排序，并且也得到各个影响因素之间的总排序权重。
进一步的，所述步骤S33对判断矩阵进行检验其是否满足一致性，判断步骤如下：
S331：计算一致性指标CI
其中，λmax表示判断矩阵所对应的最大特征值，n表示判断矩阵的阶数。
S332：查找相应的平均随机一致性指标RI；
S333：计算一致性比例CR
S334：层次总排序及一致性检验，最终要得到各层元素之间的权重排序，并且也得到各个影响因素之间的总排序权重。
进一步的，所述步骤S4选择模糊算子，进行模糊综合评判；
针对变电站环保水平评估因素多且各因素必不可少的特点，选择模型(+，·)为环保水平评判的模糊合成算子,合成之后即可得到变电站的四种评判结果优秀、良好、中等或者差。
本发明的优点及有益效果如下：
1.对于变电站，能够在根据现场的测量与软件仿真结合将变电站各种环境影响因子综合起来，更加全面直观反映变电站环保水平；2.对于变电站环保指标体系的建立，本文建立的指标体系涵盖了变电站三废、SF6、可听噪声、无线电干扰和电磁环境，保证了指标的全面性；除此之外，还考虑了变电站主观条件，即变电站的环保管理水平，提升了指标的合理性。3.本发明结合了模糊评判法和层次分析法，更好的将确定因子和模糊因子相结合，通过层次分析法分析权重更好的统一变电站环境影响因子之间的联系，更加准确的评判。
附图说明
图1是本发明提供优选实施例的模糊层次评判法的步骤；
图2为本发明中变电站环保水平层次分析法原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
参见图1，对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
本发明提供了基于模糊层次分析法的变电站环保水平评估方法，如图所示，图1为变电站环保水平评估流程图，依据层次分析法，构建了包含方案层、指标层和目标层三个层次的综合评估体系架构，采用位标度法和专家经验按分层分组、自下而上的方式确定了各指标的权重分配，对各个指标采取合理的标准限值评判或模糊评语集评判，得到模糊评判矩阵，选用合适的模糊算子，结合以上的权重指标集，得到该变电站的模糊评判结果。
专家经验即为，专家根据现场和工作中的经验对本评估体系中的所有指标的权重进行赋值,本方法是先采用层次法进行权重赋值，进而采用专家经验法对权重进行调整。
本发明提供的一种基于模糊层次分析法的变电站环保水平评估方法，包括以下步骤：
S1：确定变电站相关的环境影响因子，建立评估指标体系；
S2：对S1中的变电站影响因子建立评判矩阵，进行单个评判；对于已有标准的确定性因子采用标准限值评判，对于模糊概念的因子采用模糊评语集评判。
S21：依据《GB8702-1988电磁辐射保护规定》，变电站的工频电场限值为4kV/m。依据《GB8702-1988电磁辐射保护规定》，变电站的工频磁场限值为100μT。在确定电磁环境的评判情况时，采取实地测量与IES仿真的结合，确定变电站内部和变电站围墙外20m处的电磁环境分布情况，从而得到处于各级水平的比例。
综合以上可量化指标(废油、固体废弃物、可听噪声、无线电干扰及电磁环境)，所划分的标准如下表1所示。
表1指标划分标准
S22：对于变电站中模糊概念，例如废水的环保评估还包括废水处理设施，而废水的处理设施难以量化，因此本指标采用模糊评语集。对于变电站污水的处理，《220kV变电站通用设计规范》Q/GDW 204-2008，第8.2.3条明确规定：变电站要设置地埋式生活污水处理装置，生活污水必须经过处理后达到综合排放标准才能排至站外。生活污水处理设施主要由格栅井、调节池、沉淀池、接触氧化池、出水池、污泥池、雨水井和风机等设施构成，此外，各级的处理设施的处理效率也是评估的一个重要因素。
表2废水的模糊评语集
同理，变电站的环保管理水平也是一个模糊概念，采用模糊评语集，如下表3所示。
表3环保管理水平的模糊评语集
针对某一变电站的实际情况，对变电站内部工作人员和管理人员以及相关监督人员进行100份问卷打分，并确定统计之后各个等级所占的比例。统计处理数据从而得到判断矩阵。
S3：对S1中的变电站影响因子进行层次分析法分析，利用专家打分法对评估指标和准则层的评估准则进行权重分配。
重要程度属于主观因素，具有一定的模糊性，因此这里借助标度法和专家经验来确定各层各组指标的权重分配，具体步骤如下：
S31：构造指标判断矩阵
采用判断，构造出判断矩阵，各因素两两之间相互比较，引用数字1～9及其倒数作为标度，如下表4所示。
表4判断矩阵中元素的赋值标准
S32：指标判断矩阵的层次单排序
指标判断矩阵仅给出了相邻两指标的权重对比，并没有得到各指标对上层指标的权重。为了实现这一目标，还需对指标判断矩阵进行层次单排序，具体过程为判断矩阵A对应于最大特征值λmax的特征向量W，经归一化后即为同一层次，因素对于上一层次某因素相对重要性的权值进行排序。
S33：对指标判断矩阵的一致性检验
矩阵A的元素还应当满足：
当且仅当矩阵A的最大特征根λmax＝n；当A在一致性上存在误差时必有λmax＞n，并且，误差越大，(λmax-n)的值越大。在经过判断矩阵后，需要对判断矩阵进行检验其是否满足一致性，判断步骤如下：
S331：计算一致性指标CI
S332：查找相应的平均随机一致性指标RI，如下表5所示。
表5矩阵阶数n不同时对应的RI值
RI的值是这样得到的，用随机方法构造500个样本矩阵：随机地从1～9及其倒数中抽取数字构造正互反矩阵，求得最大特征根的平均值λ′max，并定义
S333：计算一致性比例CR
S334：层次总排序及一致性检验
最终要得到各层元素之间的权重排序，并且也得到各个影响因素之间的总排序权重。如下表6-8所示。
表6准则层各指标判断矩阵
表7电磁环境的判断矩阵
表8三废的判断矩阵
经测算，指标层各指标权重均通过了一致性检验。将三废和电磁环境全部划分第一层次便于计算快捷，得到权重集为A＝{废水，废油，固体废弃物，无线电干扰，可听噪声，环保管理水平，电场环境，磁场环境}＝{0.0293,0.1172,0.0293,0.0738,0.1392,0.2529,0.2687,0.0896}。
S4：选择模糊算子，进行模糊综合评判；
目前常用的模糊算子有四种，模型(∨，∧)、(∨，·)、(，·)和(+，·)，其中模型(∨，∧)是最大限度的突出主要因素和单因素评价的隶属度，对其他次要因素考虑不全；模型(∨，·)是突出主要因素，可较好反映单因素评价的结果和因素的重要程度；模型(，·)进行取小运算时丢失信息；而模型(+，·)考虑了所有因素的影响，且保留了单因素的评价信息，针对变电站环保水平评估因素多且各因素必不可少的特点，选择模型(+，·)为环保水平评判的模糊合成算子。合成之后即可得到变电站的四种评判结果优秀、良好、中等或者差。
S5：评测待测变电站环保水平，提出针对性优化建议。
对于废水方面，应当建设格栅、调节池、接触氧化池等废水处理设施，采取地埋式布置，而在地面上实施绿化，节约土地资源；对于固体废弃物方法，应当及时清理回收废弃的建材，按照规定及时回收退运的铅酸蓄电池，检查设备是否浮充电电压过高等原因并及时维修；对于环保管理水平，应当集合工作人员进行经验总结形成合理的规章制度，并对工作人员进行定期培训，提高环保意识。对于可听噪声和电磁环境，将实地测量分别结合CadnaA噪声仿真软件、IES边界元仿真软件对变电站的平面布置进行优化设计，保证周围居民以及站内工作人员的身心健康。
图2展示的是模糊层次评判法的模型，通过指标体系的判断矩阵与权重集的合成，得到变电站的评估结果：包括了优秀，良好，中等，差。实现对变电站的评估。
以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (7)
1.一种基于模糊层次分析法的变电站环保水平评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：确定变电站相关的环境影响因子，建立评估指标体系，所述评估指标体系包括环境影响因子和四种评判结果；
S2：对步骤S1中的变电站影响因子建立评判矩阵，进行单个评判；对于已有标准的确定性因子采用标准限值评判，对于模糊概念的因子采用模糊评语集评判；
S3：对S1中的变电站影响因子采用层次分析法进行分析，利用专家打分法对评估指标和准则层的评估准则进行权重分配；
S4：选择模糊算子，进行模糊综合评判；
S5：评测待测变电站环保水平，提出针对性优化建议。
2.根据权利要求1所述的基于模糊层次分析法的变电站环保水平评估方法，其特征在于，所述步骤S1变电站相关的环境影响因子包括：变电站三废、SF6、可听噪声、无线电干扰、电磁环境和环保管理水平，变电站三废即废水、废油、固体废弃物，所述评判结果包括优秀、良好、中等和差。
3.根据权利要求1或2所述的基于模糊层次分析法的变电站环保水平评估方法，其特征在于，所述步骤S2中，对于已有标准的确定性因子采用标准限值评判具体包括：依据《GB8702-1988电磁辐射保护规定》，变电站的工频电场限值为4kV/m；依据《GB8702-1988电磁辐射保护规定》，变电站的工频磁场限值为100μT；在确定电磁环境的评判情况时，采取实地测量与IES仿真的结合，确定变电站内部和变电站围墙外20m处的电磁环境分布情况，从而得到处于各级水平的比例。
4.根据权利要求1所述的基于模糊层次分析法的变电站环保水平评估方法，其特征在于，所述步骤S2中，对于变电站中废水的模糊评语集为：
优秀6 1.拥有完善的污水处理设施，包括有格栅井、调节池、沉淀池、接触氧化池、出水池、污泥池、雨水井和风机；2.各设施污水处理效率高；3.<100t/年/人；
良好5 1.拥有污水处理设施，包括有格栅井、调节池、沉淀池、出水池、雨水井和风机等；2.各设施污水处理效率高；3.100～200t/年/人；
良好4 1.拥有污水处理设施，包括有格栅井、调节池、出水池；2.各设施污水处理效率一般；3.100～200t/年/人；
中等3 1.拥有污水处理设施，包括有格栅井、出水池；2.各设施污水处理效率差；3.100～200t/年/人；
差2 1.仅拥有污水处理设施，包括有格栅井、出水池；2.各设施污水处理效率一般；
差1 1.无污水处理设施。
5.根据权利要求1所述的基于模糊层次分析法的变电站环保水平评估方法，其特征在于，所述步骤S3对变电站影响因子进行层次分析法分析，利用专家打分法对评估指标和准则层的评估准则进行权重分配具体包括步骤：借助标度法和专家经验来确定各层各组指标的权重分配，具体步骤如下：
S31：根据指标层的评估指标建立指标判断矩阵，各因素两两之间相互比较，引用数字1～9及其倒数作为标度，所述指标判断矩阵给出相邻两评估指标的权重对比；
S32：判断矩阵所对应的最大特征值λmax的特征向量W，经归一化后即为同一层次，因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值；
S33：对判断矩阵进行检验其是否满足一致性，最终要得到各层元素之间的权重排序，并且也得到各个影响因素之间的总排序权重。
6.根据权利要求5所述的基于模糊层次分析法的变电站环保水平评估方法，其特征在于，所述步骤S33对判断矩阵进行检验其是否满足一致性，判断步骤如下：
S331：计算一致性指标CI
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其中，λmax表示判断矩阵所对应的最大特征值，n表示判断矩阵的阶数；
S332：查找相应的平均随机一致性指标RI；
S333：计算一致性比例CR
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S334：层次总排序及一致性检验，最终要得到各层元素之间的权重排序，并且也得到各个影响因素之间的总排序权重。
7.根据权利要求5所述的基于模糊层次分析法的变电站环保水平评估方法，其特征在于，所述步骤S4选择模糊算子，进行模糊综合评判；
针对变电站环保水平评估因素多且各因素必不可少的特点，选择模型(+，·)为环保水平评判的模糊合成算子，合成之后即可得到变电站的四种评判结果优秀、良好、中等或者差。
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2017
- 2017-11-22 CN CN201711173311.8A patent/CN107909277A/zh active Pending
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