CN109242351A - 变电站直流系统运行风险评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站直流系统运行风险评价方法，包括确认评价指标并分级；获取评价指标历史值并处理；确定各子指标之间的序关系；给出各子指标之间的相对重要程度值；计算所有评价指标的权重系数；构建变电站直流系统运行风险评价函数；实时获取变电站直流系统的运行参数，采用变电站直流系统运行风险评价函数对变电站直流系统进行实时风险评价。本发明通过获取变电站直流系统的底层指标历史值，并对该指标进行排序并计算权重的方式，构建变电站直流系统运行风险评价函数，并以该函数对变电站直流系统进行风险评价的方式，实现了变电站直流系统运行风险的预测和评价，而且本发明方法科学、合理且可靠。

Description

变电站直流系统运行风险评价方法

技术领域

本发明具体涉及一种变电站直流系统运行风险评价方法。

背景技术

随着经济技术的发展，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。

变电站是指电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所，是电力系统的重要组成部分。变电站的安全可靠运行，也直接关系到电力系统的安全可靠运行。

直流系统广泛应用于各类变电站，其为给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作等提供直流电源的电源设备。直流系统是一个独立的电源，它不受发电机、厂用电及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源继续提供直流电源的重要系统。因此，直流系统是变电站的最重要的子系统之一。变电站对于直流系统的运行风险监控也是变电站最重要的任务之一。

目前，直流系统的健康状态评价主要集中在在线监测装置的开发，比如蓄电池在线监测系统的研发，变电站直流电源集成监控系统的设计，智能电网调度控制系统综合智能告警等。但是，当前的监测装置仅针对直流系统的单一部分进行监控，无法对直流系统的整体运行风险进行监控和预警，使得直流系统的运行承受了较大的风险。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够对变电站直流系统的运行风险进行科学、合理且可靠的评价的变电站直流系统运行风险评价方法。

本发明提供的这种变电站直流系统运行风险评价方法，包括如下步骤：

S1.确认变电站直流系统的评价指标，并对评价指标分级；

S2.在变电站的运行历史数据中，获取步骤S1确认的评价指标的历史值；

S3.对步骤S2获取的评价指标的历史值进行数据处理；

S4.对属于同一个上级指标的子指标，确定各个子指标之间的序关系；

S5.根据步骤S4确认的序关系，给出各个子指标之间的相对重要程度值；

S6.根据步骤S5得到的各个子指标之间的相对重要程度值，计算各个子指标的权重系数；

S7.重复步骤S4～S7直至计算得到所有评价指标的权重系数；

S8.根据步骤S7得到的所有评价指标的权重系数和步骤S1确认的评价指标和分级结果，构建变电站直流系统运行风险评价函数；

S9.实时获取变电站直流系统的运行参数，并根据步骤S8得到的变电站直流系统运行风险评价函数，对变电站直流系统进行实时风险评价。

步骤S1所述的确认变电站直流系统的评价指标，并对评价指标分级，具体为采用如下评价指标，并按照如下规则进行分级：

总指标：

变电站直流系统运行风险评价函数；

第一级指标：

设备台账；直流系统告警；集中监控缺陷；

第二级指标：

运行周期指标和检修周期指标，且该两项指标属于设备台账的子指标；

事故告警数指标，异常告警数指标，越限告警数指标，变位告警数指标和告知告警数指标，且该五项指标均属于直流系统告警的子指标；

危急缺陷数指标，严重缺陷数指标和一般缺陷数指标，且该三项指标属于集中监控缺陷的子指标。

所述的运行周期指标，包括蓄电池的运行周期指标，充电装置的运行周期指标，馈线及网络的运行周期指标和监测单元的运行周期指标。

所述的检修周期指标，包括蓄电池的检修周期指标，充电装置的检修周期指标，馈线及网络的检修周期指标和监测单元的检修周期指标。

所述的运行周期指标，具体为采用如下算式计算运行周期指标：

T_yun＝(Y_dang-Y_tou)*12+M_dang-M_tou

式中T_yun为运行周期指标值；Y_dang为设备使用时的当前年份；Y_tou为设备的投运年份；M_dang为设备使用时的当前月份；M_tou为设备的投运月份。

所述的检修周期指标，具体为采用如下算式计算检修周期指标：

T_jian＝(Y_dang-Y_jian)*12+M_dang-M_jian

式中T_jian为检修周期指标值；Y_dang为设备使用时的当前年份；Y_jian为设备的检修年份；M_dang为设备使用时的当前月份；M_jian为设备的检修月份。

步骤S3所述的对获取的评价指标的历史值进行数据处理，具体为进行数据的归一化处理。

所述的归一化处理，具体为采用如下规则进行归一化处理：

对于越大越好的指标，采用如下公式进行归一化：

式中为归一化后的指标值，x_ij为归一化前的指标值；m为x_ij的最小值；M为x_ij的最大值；

对于越小越好的指标，采用如下公式进行归一化：

式中为归一化后的指标值，x_ij为归一化前的指标值；m为x_ij的最小值；M为x_ij的最大值。

步骤S4所述的对属于同一个上级指标的子指标，确定各个子指标之间的序关系，具体为采用如下步骤确认序关系：

A.专家在各个子指标中，选出认为对上级指标最重要的一个子指标，作为序关系的第一个元素；

B.专家在剩余的各个子指标中，再次选出认为对上级指标最重要的一个子指标，作为序关系的第二个元素；

C.重复上述步骤，直至专家将所有的子指标均选择完毕，从而得到最终的子指标之间的序关系。

步骤S5所述的给出各个子指标之间的相对重要程度值，具体为采用如下规则计算相对重要程度值：专家根据自己对于各个子指标之间的重要程度关系，确定参数r_k的取值范围r_k∈[d_1k,d_2k]和r_k的取值D_k，从而得到相对重要程序序列R＝[r₁,r₂,...,r_k,...,r_m]；其中m为子指标的个数，d_1k为r_k取值的下界，d_2k为r_k取值的上界，且1≤d_1k≤d_2k≤2；r_k的定义为w_k-1为第k-1个子指标的权重值，w_k为第k个子指标的权重值；r_k为步骤S4得到的序关系中，各个相邻子指标之间的相对重要程度值。

步骤S6所述的计算各个子指标的权重系数，具体为采用如下步骤计算各个子指标的权重系数：

a.采用如下公式计算映射值

式中为映射值，e(r_k)＝d_2k-d_1k，d_1k为r_k取值的下界，d_2k为r_k取值的上界，且1≤d_1k≤d_2k≤2，ε为风险态度因子且|ε|≤0.5；

b.采用如下公式计算第m个子指标的权重值w_a,m'：

式中w_a,m'为第a个指标的第m个子指标的权重值；

c.根据步骤b计算得到的第m个子指标的权重值w_a,m'和相对重要程序序列R＝[r₁,r₂,...,r_k,...,r_m]，计算每一个子指标的权重值；

d.对步骤c得到的各个子指标的权重值进行归一化：

式中w_a,k为归一化后的第a个指标的第k个子指标的权重值，w_a,k'为归一化前的第a个指标的第k个子指标的权重值。

若有L位专家同时给各个子指标进行序关系排列、给出各个子指标之间相对重要程度值和计算各个子指标的权重系数，则所述的计算各个子指标的权重系数，还包括如下步骤：

e.采用步骤S4～S6得到各个子指标的权重系数；

f.在L位专家中，若有L_s位专家给出了相同的序关系排列，则将该L_s位专家所得到的各个子指标的权重系数取平均值作为该子指标的权重系数；

g.同时，采用如下算式计算各个子指标的最终的权重系数：

式中w_j为最终的权重系数；s＝1,2,...,h，h为不同的序关系的个数；j＝1,2,...,m，m为子指标的个数。

步骤S8所述的构建变电站直流系统运行风险评价函数，具体为采用如下函数作为变电站直流系统运行风险评价函数：

式中Y为变电站直流系统运行风险评价函数，Q为指标个数，w_j为指标的权重系数，x_j为指标的值，μ(x_j)为增益函数且同时满足如下规则：

规则1-映射μ:[0,1]→[0,s]，且μ(0)＝0，μ(1)＝s，μ(0.5)＜0.5；s＝2；

规则2-μ(x_j)连续且分段可导；

规则3-μ(x_j)在定义域内为增函数且为凸函数。

所述的增益函数具体为如下函数：

本发明提供的这种变电站直流系统运行风险评价方法，通过获取变电站直流系统的底层指标历史值，并对该指标进行排序并计算权重的方式，构建变电站直流系统运行风险评价函数，并以该函数对变电站直流系统进行风险评价的方式，实现了变电站直流系统运行风险的预测和评价，而且本发明方法科学、合理且可靠。

附图说明

图1为本发明方法的方法流程图。

具体实施方式

本发明提供的这种变电站直流系统运行风险评价方法，包括如下步骤：

S1.确认变电站直流系统的评价指标，并对评价指标分级；

在具体实施时，采用如下评价指标，并按照如下规则进行分级：

总指标：

变电站直流系统运行风险评价函数；

第一级指标：

设备台账；直流系统告警；集中监控缺陷；

第二级指标：

运行周期指标和检修周期指标，且该两项指标属于设备台账的子指标；

事故告警数指标，异常告警数指标，越限告警数指标，变位告警数指标和告知告警数指标，且该五项指标均属于直流系统告警的子指标；

危急缺陷数指标，严重缺陷数指标和一般缺陷数指标，且该三项指标属于集中监控缺陷的子指标；

其中，运行周期指标包括蓄电池的运行周期指标，充电装置的运行周期指标，馈线及网络的运行周期指标和监测单元的运行周期指标；检修周期指标，包括蓄电池的检修周期指标，充电装置的检修周期指标，馈线及网络的检修周期指标和监测单元的检修周期指标；

运行周期指标具体采用如下算式计算：

T_yun＝(Y_dang-Y_tou)*12+M_dang-M_tou

式中T_yun为运行周期指标值；Y_dang为设备使用时的当前年份；Y_tou为设备的投运年份；M_dang为设备使用时的当前月份；M_tou为设备的投运月份。

检修周期指标具体采用如下算式计算：

T_jian＝(Y_dang-Y_jian)*12+M_dang-M_jian

式中T_jian为检修周期指标值；Y_dang为设备使用时的当前年份；Y_jian为设备的检修年份；M_dang为设备使用时的当前月份；M_jian为设备的检修月份；

S2.在变电站的运行历史数据中，获取步骤S1确认的评价指标的历史值；

S3.对步骤S2获取的评价指标的历史值进行数据处理；具体为进行数据的归一化处理：

对于越大越好的指标，采用如下公式进行归一化：

式中为归一化后的指标值，x_ij为归一化前的指标值；m为x_ij的最小值；M为x_ij的最大值；

对于越小越好的指标，采用如下公式进行归一化：

式中为归一化后的指标值，x_ij为归一化前的指标值；m为x_ij的最小值；M为x_ij的最大值；

S4.对属于同一个上级指标的子指标，确定各个子指标之间的序关系；具体为采用如下步骤确认序关系：

A.专家在各个子指标中，选出认为对上级指标最重要的一个子指标，作为序关系的第一个元素；

B.专家在剩余的各个子指标中，再次选出认为对上级指标最重要的一个子指标，作为序关系的第二个元素；

C.重复上述步骤，直至专家将所有的子指标均选择完毕，从而得到最终的子指标之间的序关系；

S5.根据步骤S4确认的序关系，给出各个子指标之间的相对重要程度值；具体为采用如下规则计算相对重要程度值：专家根据自己对于各个子指标之间的重要程度关系，确定参数r_k的取值范围r_k∈[d_1k,d_2k]和r_k的取值D_k，从而得到相对重要程序序列R＝[r₁,r₂,...,r_k,...,r_m]；其中m为子指标的个数，d_1k为r_k取值的下界，d_2k为r_k取值的上界，且1≤d_1k≤d_2k≤2；r_k的定义为w_k-1为第k-1个子指标的权重值，w_k为第k个子指标的权重值；r_k为步骤S4得到的序关系中，各个相邻子指标之间的相对重要程度值；

S6.根据步骤S5得到的各个子指标之间的相对重要程度值，计算各个子指标的权重系数；具体为采用如下步骤计算各个子指标的权重系数：

a.采用如下公式计算映射值

式中为映射值，e(r_k)＝d_2k-d_1k，d_1k为r_k取值的下界，d_2k为r_k取值的上界，且1≤d_1k≤d_2k≤2，ε为风险态度因子且|ε|≤0.5；

在具体实施时，ε的取值原则为：

对于保守型专家，

对于中立型专家，ε＝0；

对于风险型专家，

同时，对于保守型专家、中立型专家和风险型专家，可以由专家组进行评定；

b.采用如下公式计算第m个子指标的权重值w_a,m'：

式中w_a,m'为第a个指标的第m个子指标的权重值；

c.根据步骤b计算得到的第m个子指标的权重值w_a,m'和相对重要程序序列R＝[r₁,r₂,...,r_k,...,r_m]，计算每一个子指标的权重值；

d.对步骤c得到的各个子指标的权重值进行归一化：

式中w_a,k为归一化后的第a个指标的第k个子指标的权重值，w_a,k'为归一化前的第a个指标的第k个子指标的权重值；

同时，若有L位专家同时给各个子指标进行序关系排列、给出各个子指标之间相对重要程度值和计算各个子指标的权重系数，则所述的计算各个子指标的权重系数，还包括如下步骤：

e.采用步骤S4～S6得到各个子指标的权重系数；

f.在L位专家中，若有L_s位专家给出了相同的序关系排列，则将该L_s位专家所得到的各个子指标的权重系数取平均值作为该子指标的权重系数；

g.同时，采用如下算式计算各个子指标的最终的权重系数：

式中w_j为最终的权重系数；s＝1,2,...,h，h为不同的序关系的个数；j＝1,2,...,m，m为子指标的个数；

S7.重复步骤S4～S7直至计算得到所有评价指标的权重系数；

S8.根据步骤S7得到的所有评价指标的权重系数和步骤S1确认的评价指标和分级结果，构建变电站直流系统运行风险评价函数；具体为采用如下函数作为变电站直流系统运行风险评价函数：

式中Y为变电站直流系统运行风险评价函数，Q为指标个数，w_j为指标的权重系数，x_j为指标的值，μ(x_j)为增益函数且同时满足如下规则：

规则1-映射μ:[0,1]→[0,s]，且μ(0)＝0，μ(1)＝s，μ(0.5)＜0.5；s＝2；

规则2-μ(x_j)连续且分段可导；

规则3-μ(x_j)在定义域内为增益函数且为凸函数；

在具体实施时，可以采用作为增益函数；

S9.实时获取变电站直流系统的运行参数，并根据步骤S8得到的变电站直流系统运行风险评价函数，对变电站直流系统进行实时风险评价。

Claims (10)

1.一种变电站直流系统运行风险评价方法，包括如下步骤：

S1.确认变电站直流系统的评价指标，并对评价指标分级；

S2.在变电站的运行历史数据中，获取步骤S1确认的评价指标的历史值；

S3.对步骤S2获取的评价指标的历史值进行数据处理；

S4.对属于同一个上级指标的子指标，确定各个子指标之间的序关系；

S5.根据步骤S4确认的序关系，给出各个子指标之间的相对重要程度值；

S6.根据步骤S5得到的各个子指标之间的相对重要程度值，计算各个子指标的权重系数；

S7.重复步骤S4～S7直至计算得到所有评价指标的权重系数；

S8.根据步骤S7得到的所有评价指标的权重系数和步骤S1确认的评价指标和分级结果，构建变电站直流系统运行风险评价函数；

S9.实时获取变电站直流系统的运行参数，并根据步骤S8得到的变电站直流系统运行风险评价函数，对变电站直流系统进行实时风险评价。

2.根据权利要求1所述的变电站直流系统运行风险评价方法，其特征在于步骤S1所述的确认变电站直流系统的评价指标，并对评价指标分级，具体为采用如下评价指标，并按照如下规则进行分级：

总指标：

变电站直流系统运行风险评价函数；

第一级指标：

设备台账；直流系统告警；集中监控缺陷；

第二级指标：

运行周期指标和检修周期指标，且该两项指标属于设备台账的子指标；

事故告警数指标，异常告警数指标，越限告警数指标，变位告警数指标和告知告警数指标，且该五项指标均属于直流系统告警的子指标；

危急缺陷数指标，严重缺陷数指标和一般缺陷数指标，且该三项指标属于集中监控缺陷的子指标。

3.根据权利要求2所述的变电站直流系统运行风险评价方法，其特征在于所述的运行周期指标，包括蓄电池的运行周期指标，充电装置的运行周期指标，馈线及网络的运行周期指标和监测单元的运行周期指标，且采用如下算式计算运行周期指标：

T_yun＝(Y_dang-Y_tou)*12+M_dang-M_tou

式中T_yun为运行周期指标值；Y_dang为设备使用时的当前年份；Y_tou为设备的投运年份；M_dang为设备使用时的当前月份；M_tou为设备的投运月份。

4.根据权利要求2所述的变电站直流系统运行风险评价方法，其特征在于所述的检修周期指标，包括蓄电池的检修周期指标，充电装置的检修周期指标，馈线及网络的检修周期指标和监测单元的检修周期指标，且采用如下算式计算检修周期指标：

T_jian＝(Y_dang-Y_jian)*12+M_dang-M_jian

式中T_jian为检修周期指标值；Y_dang为设备使用时的当前年份；Y_jian为设备的检修年份；M_dang为设备使用时的当前月份；M_jian为设备的检修月份。

5.根据权利要求1～4之一所述的变电站直流系统运行风险评价方法，其特征在于步骤S3所述的对获取的评价指标的历史值进行数据处理，具体为采用如下规则进行归一化处理：

对于越大越好的指标，采用如下公式进行归一化：

式中为归一化后的指标值，x_ij为归一化前的指标值；m为x_ij的最小值；M为x_ij的最大值；

对于越小越好的指标，采用如下公式进行归一化：

式中为归一化后的指标值，x_ij为归一化前的指标值；m为x_ij的最小值；M为x_ij的最大值。

6.根据权利要求5所述的变电站直流系统运行风险评价方法，其特征在于步骤S4所述的对属于同一个上级指标的子指标，确定各个子指标之间的序关系，具体为采用如下步骤确认序关系：

A.专家在各个子指标中，选出认为对上级指标最重要的一个子指标，作为序关系的第一个元素；

B.专家在剩余的各个子指标中，再次选出认为对上级指标最重要的一个子指标，作为序关系的第二个元素；

C.重复上述步骤，直至专家将所有的子指标均选择完毕，从而得到最终的子指标之间的序关系。

7.根据权利要求6所述的变电站直流系统运行风险评价方法，其特征在于步骤S5所述的给出各个子指标之间的相对重要程度值，具体为采用如下规则计算相对重要程度值：专家根据自己对于各个子指标之间的重要程度关系，确定参数r_k的取值范围r_k∈[d_1k,d_2k]和r_k的取值D_k，从而得到相对重要程序序列R＝[r₁,r₂,...,r_k,...,r_m]；其中m为子指标的个数，d_1k为r_k取值的下界，d_2k为r_k取值的上界，且1≤d_1k≤d_2k≤2；r_k的定义为w_k-1为第k-1个子指标的权重值，w_k为第k个子指标的权重值；r_k为步骤S4得到的序关系中，各个相邻子指标之间的相对重要程度值。

8.根据权利要求7所述的变电站直流系统运行风险评价方法，其特征在于步骤S6所述的计算各个子指标的权重系数，具体为采用如下步骤计算各个子指标的权重系数：

a.采用如下公式计算映射值

式中为映射值，e(r_k)＝d_2k-d_1k，d_1k为r_k取值的下界，d_2k为r_k取值的上界，且1≤d_1k≤d_2k≤2，ε为风险态度因子且|ε|≤0.5；

b.采用如下公式计算第m个子指标的权重值w_a,m'：

式中w_a,m'为第m个子指标的权重值；

c.根据步骤b计算得到的第m个子指标的权重值w_a,m'和相对重要程序序列R＝[r₁,r₂,...,r_k,...,r_m]，计算每一个子指标的权重值；

d.对步骤c得到的各个子指标的权重值进行归一化：

式中w_a,k为归一化后的第a个指标的第k个子指标的权重值，w_a,k'为归一化前的第a个指标的第k个子指标的权重值。

9.根据权利要求8所述的变电站直流系统运行风险评价方法，其特征在于若有L位专家同时给各个子指标进行序关系排列、给出各个子指标之间相对重要程度值和计算各个子指标的权重系数，则所述的计算各个子指标的权重系数，还包括如下步骤：

e.采用步骤S4～S6得到各个子指标的权重系数；

f.在L位专家中，若有L_s位专家给出了相同的序关系排列，则将该L_s位专家所得到的各个子指标的权重系数取平均值作为该子指标的权重系数；

g.同时，采用如下算式计算各个子指标的最终的权重系数：

式中w_j为最终的权重系数；h为不同的序关系的个数；j＝1,2,...,m，m为子指标的个数。

10.根据权利要求9所述的变电站直流系统运行风险评价方法，其特征在于步骤S8所述的构建变电站直流系统运行风险评价函数，具体为采用如下函数作为变电站直流系统运行风险评价函数：

式中Y为变电站直流系统运行风险评价函数，Q为指标个数，w_j为指标的权重系数，x_j为指标的值，μ(x_j)为增益函数且同时满足如下规则：

规则1-映射μ:[0,1]→[0,s]，且μ(0)＝0，μ(1)＝s，μ(0.5)＜0.5；s＝2；

规则2-μ(x_j)连续且分段可导；

规则3-μ(x_j)在定义域内为增函数且为凸函数。