CN111651717A - 一种基于critic法的电缆状态评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于CRITIC法的电缆状态评价方法,包括如下步骤:收集电缆状态评价所需数据,构建电缆状态评价指标分层模型,包括目标层,准则层和指标层;获取指标层评价指标的标度,进行重要度排序,求得判断矩阵;利用层次分析法计算指标层和准则层评价指标主观权重;通过指标值规范化处理,评价指标测试结果构造出标准评价矩阵;利用CRITIC法计算指标层评价指标客观权重;将主观权重与客观权重结合,求取指标层评价指标综合权重向量;根据权重向量和准则层评价指标主观权重进行复合运算,最后输出准则层评价结果。该方法用以解决权重赋值主观性过强的问题,可以更加全面充分地利用数据,准确地对电缆状态进行评价。
Description
技术领域
本发明涉及电缆设备的状态评价技术领域,具体涉及一种基于CRITIC法的电缆状态评价方法。
背景技术
随着配电系统的发展,配电网的规模越来越大,电力电缆的数量也不断增加,为了保证配电系统的安全可靠运行,必须保证电力电缆的正常运行。为此,对电力电缆的差 异化运维是现在运维工作的重点之一。对电缆进行状态评价是进行差异化运维决策的基 础。只有对电缆的状态进行准确判断,才能合理制定电缆的运维工作。以往的配电设备 状态评价方法一般有层次分析法、模糊综合评价法等。层次分析法过度依赖专家的主观 判断,因此需要一种更加全面科学的状态评价方法。所以本专利采用CRITIC法加强权 重的客观性,使电缆的状态评价更加科学客观。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种基于CRITIC法的电缆状态评价方法,用以解决权重赋值主观性过强的问题,可以更加全面充分地利用数据,准确地对电缆状态进行评价。
技术方案:为实现上述目的,本发明的一种基于CRITIC法的电缆状态评价方法,包括如下步骤:
步骤1、收集电缆状态评价所需数据,构建电缆状态评价指标分层模型,包括目标层,准则层和指标层;
步骤2、获取指标层评价指标的标度,进行重要度排序,求得判断矩阵R;
步骤3、利用层次分析法计算指标层和准则层评价指标主观权重W和W1;
步骤4、通过指标值规范化处理,评价指标测试结果构造出标准评价矩阵X;
步骤5、利用CRITIC法计算指标层评价指标客观权重V;
步骤6、将主观权重W与客观权重V结合,求取指标层评价指标综合权重向量A;
步骤7、根据权重向量A和W1进行复合运算,输出准则层评价结果P。
进一步地,在步骤2中,采用层次分析法,基于步骤1中收集的各评价指标,根据 专家意见或用户要求对各评价指标进行两两比较重要性,并按重要程度的不减方式排 序;对指标xi与xj进行比较,并将其对应的标度值记为ti;标度值采用1至9的整数表 示,数值越大表示重要程度越高,因素i与因素j的重要程度之比即为两者对应的标度 值之比;并得出判断矩阵R为:
式中aij表示因素i与因素j的重要程度之比,n为因素总个数;
所述最大特征值的计算公式为:
式中λmax为判断矩阵A的最大特征值;CI为判断矩阵的一致性指标;
所属判断矩阵的一致性指标的计算公式为:
式中CR为判断矩阵的一致性比例;RI为随机一致性指标。
进一步地,所述准则层的对象包括电缆本体、电缆终端、电缆中间头、接地系统、电缆通道、辅助设施;所述电缆本体的指标层包括线路负荷情况、绝缘电阻、电缆变形 程度、埋深和防火阻燃性能;所述电缆终端的指标层包括污秽情况、防火阻燃性能、破 损程度和温度情况;所述电缆中间头的指标层包括防火阻燃性能、破损程度、温度情况 和运行环境;所述接地系统的指标层包括接地引下线状态和接地电阻;所述电缆通道的 指标层包括电缆井状态和电缆管沟环境;所述辅助设施的指标层包括牢固程度、标识情 况和锈蚀程度;所述电缆本体的埋深使用电缆探测器进行探测。
进一步地,所述电缆探测器包括给电缆施加电磁信号的发射机,以及接收电磁信号 的接收机;所述接收机包括工作箱体、外支撑架和提升装置;所述外支撑架包括承托所述工作箱体的支撑板,以及横跨在所述工作箱体上方的上框板;所述提升装置包括提手、提升板、转动球和提绳;所述提手设置在所述上框板的上方,并通过上框板上的提手孔 和位于所述上框板下方的提升板相连接;所述提升板上贯通设置有圆弧形的转动孔,所 述转动球嵌设在所述转动孔内,所述提绳的上端穿过所述转动孔与所述转动球相连,所 述提绳的下端连接在所述工作箱体的上端面;所述提绳在所述工作箱体上端面的连接点 为提升点,所述提升点与所述工作箱体的重心的连线垂直于所述工作箱体的上端面;所 述提手上移并带动所述工作箱体脱离所述支撑板。减少电缆探测器的接收机在人工移动 时的晃动,提高接收机对电缆埋深数据的测定精度。
进一步地,所述支撑板的下方设置有若干调节装置,所述调节装置包括螺杆、螺环和支撑脚;所述螺杆的上端固定于所述支撑板的下板面;所述支撑脚的顶部开设有柱状 的调节深孔,所述螺环同心转动设置在所述支撑脚的顶部;所述螺环与所述螺杆螺接配 合,所述螺杆对应位于所述调节深孔内;所述螺环旋动调节所述支撑板高度与倾角;所 述支撑脚的下端设置有若干抓地块,所述抓地块的下端为圆锥状。使得接收机放置在地 面上时也可以通过对调节装置进行调节来改变支撑板的高度与倾角,从而使工作箱体保 持水平。
进一步地,所述提手和所述提升板之间通过连接杆相连接,所述连接杆上设置有上 卡位块和下卡位块,所上卡位块对应位于所述上框板的上方,所述下卡位块对应位于所述上框板的下方;所述上框板和所述支撑板之间通过竖向框板连接,所述竖向框板和所 述工作箱体间距设置;所述支撑板的上端面设置有多个限位角块,所述限位角块与所述 工作箱体的轮廓边角对应配合;所述限位角块与所述工作箱体的接触面为限位面,所述 限位面从上到下朝靠近所述工作箱体的方向倾斜;所述限位角块的高度小于所述上卡位 块和所述下卡位块之间的距离。
进一步地,在步骤3中,利用层次分析法计算指标层和准则层评价指标主观权重W和W1;一致性检验完成之后,即计算主观权重W和W1,为最大特征值下的特征向量; 在步骤4中,通过指标值规范化处理,评价指标测试结果构造出标准评价矩阵X的步骤 如下:采用极差变换法对各项指标状态得分进行归一化;基本思想为最好的属性指标值 规范化后为1,最差的属性指标值规范化后为0,其余属性指标值均用先行插值法得到 规范化指标值;
对于越小越优型指标,其转换计算公式为:
对于越大越优型指标,其转换计算公式为:
进一步地,在步骤5中,利用CRITIC法计算指标层评价指标客观权重V,具体计 算客观权重公式为:
其中,vi为第i项指标的客观权重值;si为各指标数据的标准差;ρij为各指标数据的相关系数;Gi为各指标所含的信息量;为第i个指标的均值;cov(Xi,Xj)为标准矩 阵X″第i行与第j行的协方差;当各指标数据的标准差均为零时,无法求得客观权重。
进一步地,在步骤6中,将主观权重W与客观权重V结合,求取指标层评价指标 综合权重向量A的计算公式为:
其中,ai为第i项指标的综合权重值;各指标数据的标准差均为零时,综合权重值为主观权重值。
有益效果:本发明的一种基于CRITIC法的电缆状态评价方法,电缆状态评价方法解决了权重赋值主观性过强的问题,可以更加全面充分地利用数据,准确地对电缆状态 进行评价;本发明用以测定电缆埋深的电缆探测器的接收机外设有外支撑架,并通过提 手、提升板和提绳的配合,使人工拿取接收机时接收机处于悬空状态,加之转动球和转 动孔的配合,可以减少操作者移动时引起的接收机晃动,提高电缆埋深测定的精确性。
附图说明
附图1为本发明提供的一种基于CRITIC法的电缆评价方法流程图;
附图2为电缆探测器的接收机示意图;
附图3为电缆探测器的提升装置示意图;
附图4为电缆探测器的调节装置示意图;
附图5为电缆探测器的调节装置剖视图;
附图6为电缆探测器的限位角块示意图;
附图7为工作箱体被提起时的状态示意图;
附图8为电缆探测器的平面示意图;
附图9为工作箱体被提起时的平面示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。
如附图1至9所述的一种基于CRITIC法的电缆状态评价方法,其步骤如下所示。
步骤1、收集电缆状态评价所需数据,构建电缆状态评价指标分层模型,包括目标层,准则层和指标层,包括以下步骤:
收集电缆状态评价所需数据,构建电缆状态评价指标分层模型,包括目标层、准则层和指标层。目标层为电缆状态评价得分。准则层包括电缆本体(A)、电缆终端(B)、 电缆中间头(C)、接地系统(D)、电缆通道(E)、辅助设施(F)。指标层数据如表1 所示。
表1:电缆评价指标分层模型;
步骤2、获取指标层评价指标的标度,进行重要度排序,求得判断矩阵R中,根据 专家意见,得到各层指标的标度值。
所述判断矩阵1-9级标度原则如表2所示:
表2:判断矩阵1-9级标度原则;
步骤3、利用层次分析法计算指标层和准则层评价指标主观权重W和W1
准则层的判断矩阵如下:
然后得到最大特征值的特征向量为电缆本体(A)、电缆终端(B)、电缆中间接头(C)、接地系统(D)、电缆通道(E)、辅助设施(F)的初始权重:W1=[wA wB wC wD wE wF]=[0.2448,0.1958,0.0979,0.1328,0.1328,0.1958]。同理,指标层权重W如表3所示。
表3:指标层权重;
准则层 | 指标层 |
电缆本体(A) | [0.25,0.25,0.1666,0.1667,0.1667] |
电缆终端(B) | [0.2222,0.2222,0.2222,0.3334] |
电缆中间接头(C) | [0.3334,0.2222,0.2222,0.2222] |
接地系统(D) | [0.5,0.5] |
电缆通道(E) | [0.5,0.5] |
辅助设施(F) | [0.5,0.25,0.25] |
步骤4、通过指标值规范化处理,评价指标测试结果构造出标准评价矩阵X的具体步骤为:选取两组电缆状态评价指标打分结果计算,通过极差变换法得出标准评价矩阵
步骤5、利用CRITIC法计算指标层评价指标客观权重V,根据步骤4中得到的标 准评价矩阵X,利用CRITIC法计算客观权重V,各项指标客观权重计算公式如下:
由于1、3、5、6指标层的元素数值均保持一致,所以标准差为零,无法计算权重。 得到客观权重V如表4所示。
表4:客观权重V;
准则层 | 指标层 |
电缆本体(A) | 无 |
电缆终端(B) | [0.2855,0.1434,0.2855,0.2855] |
电缆中间接头(C) | 无 |
接地系统(D) | [0.5,0.5] |
电缆通道(E) | 无 |
辅助设施(F) | 无 |
步骤6、将主观权重W与客观权重V结合,求取指标层评价指标综合权重向量A。
根据如下公式可以计算出来:
表5:综合权重;
准则层 | 指标层 |
电缆本体(A) | [0.25,0.25,0.1666,0.1667,0.1667] |
电缆终端(B) | [0.2542,0.1802,0.2542,0.3114] |
电缆中间接头(C) | [0.3334,0.2222,0.2222,0.2222] |
接地系统(D) | [0.5,0.5] |
电缆通道(E) | [0.5,0.5] |
辅助设施(F) | [0.5,0.25,0.25] |
步骤7、根据权重向量A和W1进行复合运算,输出准则层评价结果P。采用加权 平均的方法计算出最后电缆的状态评价得分。两次指标打分分别为:0.9771和0.9150, 能够更加科学全面的体现电缆的状态评价结果。
在采用本专利的评价方法电缆进行评价时,需要对指标层的各项指标进行测定,其 中地下电缆的埋深是指标层的指标之一。目前国内多利用电磁感应的原理来探测地下电 缆的深度。这类方式是先给需要探测的地下电缆施加一个可识别频率的电磁波,然后通过在地面上的电磁接收装置来接收散发出的电磁波,进而测得需要探测的地下电缆的轨迹以及深度。然而,在利用电磁接收装置接收电磁信号的过程中,是需要人工拿取电磁 接收装置进行测量的,在人工移动电磁接收装置时,难免会出现晃动,影响测量数据的 精确性,因此在本专利的评价方法下对电缆探测器进行再限定,使其防晃动效果好。
电缆探测器包括给电缆施加电磁信号的发射机,发射机在工作时和电缆连接并施加 电磁信号,以及接收电磁信号的接收机。在使用过程中需要人力移动接收机,移动过程中接收机接受到的电磁信号会发生变化,再对信号进行处理后,可得出电缆的轨迹和深 度等信息。发射机和接收机的工作原理均为现有技术。
所述接收机包括接收电磁信号并处理电磁信号的工作箱体1,设置在工作箱体1外部的外支撑架和将工作箱体提起1的提升装置。所述外支撑架包括承托所述工作箱体1 的支撑板2,以及横跨在所述工作箱体1上方的上框板3。所述提升装置包括提手4、提 升板5、转动球6和提绳7。所述提手4设置在所述上框板3的上方,并通过上框板3 上的提手孔8和位于所述上框板3下方的提升板5相连接。所述提升板5上贯通设置有 圆弧形的转动孔9,所述转动球6嵌设在所述转动孔9内,所述提绳7的上端穿过所述 转动孔9与所述转动球6相连,所述提绳7的下端连接在所述工作箱体1的上端面。
当操作者需要移动接收机时,操作者向上提起提手4,所述提手4上移并带动提升板5上移,提升板5通过转动球6和提绳7再带动所述工作箱体1脱离所述支撑板2。 提升板5也通过上框板3带动整个外支撑架上移。由于工作箱体1脱离了支撑板2,因 此工作箱体1处于悬空状态。当人工移动并带动提手晃动时,转动球6和转动孔9的配 合,可以减少传递到所述工作箱体1上的晃动,进而提高测得数据的精确性。而当接收 机置于地面时,工作箱体1被所述支撑板2所承托,此时工作箱体1不被悬空,处于稳 定状态,同时也避免了工作箱体1长时间悬空对提绳7的负荷,从而提高了装置的寿命。
所述提绳7在所述工作箱体1上端面的连接点为提升点20,所述提升点20与所述工作箱体1的重心的连线垂直于所述工作箱体1的上端面。使工作箱体1在被提绳7提 起悬空时,所述工作箱体1处于水平状态。在工作箱体1被提起时,提绳7处于紧绷状 态,在工作箱体1静置在支撑板2上时,提绳7处于松弛状态。
所述支撑板2的下方设置有若干调节装置,调节装置的数量不小于三个。所述调节装置包括螺杆10、螺环11和支撑脚12;所述螺杆10的上端固定于所述支撑板2的下 板面;所述支撑脚12的顶部开设有柱状的调节深孔13,所述螺环11同心转动设置在所 述支撑脚12的顶部,所述螺环11的下部和所述支撑脚12的上部相互卡合,使得螺环 11和所述支撑脚12在相互转动的过程中不会相互分离。所述螺环11与所述螺杆10螺 接配合,所述螺杆10对应位于所述调节深孔13内;所述螺环11旋动调节所述支撑板2 高度与倾角。接收机被放置在地面上时,通过对若干调节装装置上的螺环11进行旋动 调节,可将工作箱体1调节为水平状态。使接收机放置在地面上接收信号也更为稳定, 数据更精确。
所述支撑脚12的下端设置有若干抓地块13,所述抓地块13的下端为圆锥状。对地下电缆进行测定工作时地面环境复杂,抓地块13的的设置可以使支撑脚12对复杂环境 有良好的适应能力。
所述提手4和所述提升板5之间通过连接杆14相连接,所述连接杆14上设置有上卡位块15和下卡位块16,所上卡位块15对应位于所述上框板3的上方,所述下卡位块 16对应位于所述上框板3的下方。上卡位块15的设置使提手4和上框板3之间留有间 隙,方便操作者提起提手4。下卡位块16使提升板5和上框板3之间留有间隙,防止提 起工作箱体1时上框板3与转动球6相顶压造成转动球6转动不畅。
所述上框板3和所述支撑板2之间通过竖向框板17连接,所述竖向框板17和所述工作箱体1间距设置。防止工作箱体1被提起时,工作箱体1和竖向框板17发生碰触, 影响工作箱体1的稳定性。
所述支撑板1的上端面设置有多个限位角块18,所述限位角块18与所述工作箱体1的轮廓边角对应配合,卡住工作箱体1的轮廓边角,使工作箱体1停置在支撑板1上 时的位置相对固定。所述限位角块18与所述工作箱体的接触面为限位面19,所述限位 面19从上到下朝靠近所述工作箱体1的方向倾斜,是工作箱体1由上至下移动时通过 限位面19准确地与所述限位角块18相配合。
所述限位角块18的高度小于所述上卡位块15和所述下卡位块16之间的距离,上卡位块15和下卡位块16的距离即是工作箱体1被提起的高度。使得工作箱体1被提起 时,工作箱体1的下端面高于限位角块18的上端面,防止两者相互碰触干涉。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员 来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于CRITIC法的电缆状态评价方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1、收集电缆状态评价所需数据,构建电缆状态评价指标分层模型,包括目标层,准则层和指标层;
步骤2、获取指标层评价指标的标度,进行重要度排序,求得判断矩阵R;
步骤3、利用层次分析法计算指标层和准则层评价指标主观权重W和W1;
步骤4、通过指标值规范化处理,评价指标测试结果构造出标准评价矩阵X;
步骤5、利用CRITIC法计算指标层评价指标客观权重V;
步骤6、将主观权重W与客观权重V结合,求取指标层评价指标综合权重向量A;
步骤7、根据权重向量A和W1进行复合运算,输出准则层评价结果P。
2.根据权利要求1所述的一种基于CRITIC法的电缆状态评价方法,其特征在于:在步骤2中,采用层次分析法,基于步骤1中收集的各评价指标,根据专家意见或用户要求对各评价指标进行两两比较重要性,并按重要程度的不减方式排序;对指标xi与xj进行比较,并将其对应的标度值记为ti;标度值采用1至9的整数表示,数值越大表示重要程度越高,因素i与因素j的重要程度之比即为两者对应的标度值之比;并得出判断矩阵R为:
式中aij表示因素i与因素j的重要程度之比,n为因素总个数;
所述最大特征值的计算公式为:
式中λmax为判断矩阵A的最大特征值;CI为判断矩阵的一致性指标;
所属判断矩阵的一致性指标的计算公式为:
式中CR为判断矩阵的一致性比例;RI为随机一致性指标。
3.根据权利要求2所述的一种基于CRITIC法的电缆状态评价方法,其特征在于:所述准则层的对象包括电缆本体、电缆终端、电缆中间头、接地系统、电缆通道、辅助设施;所述电缆本体的指标层包括线路负荷情况、绝缘电阻、电缆变形程度、埋深和防火阻燃性能;所述电缆终端的指标层包括污秽情况、防火阻燃性能、破损程度和温度情况;所述电缆中间头的指标层包括防火阻燃性能、破损程度、温度情况和运行环境;所述接地系统的指标层包括接地引下线状态和接地电阻;所述电缆通道的指标层包括电缆井状态和电缆管沟环境;所述辅助设施的指标层包括牢固程度、标识情况和锈蚀程度;其中所述电缆本体的埋深使用电缆探测器进行探测。
4.根据权利要求3所述的一种基于CRITIC法的电缆状态评价方法,其特征在于:所述电缆探测器包括给电缆施加电磁信号的发射机,以及接收电磁信号的接收机;所述接收机包括工作箱体(1)、外支撑架和提升装置;所述外支撑架包括承托所述工作箱体(1)的支撑板(2),以及横跨在所述工作箱体(1)上方的上框板(3);所述提升装置包括提手(4)、提升板(5)、转动球(6)和提绳(7);所述提手(4)设置在所述上框板(3)的上方,并通过上框板(3)上的提手孔(8)和位于所述上框板(3)下方的提升板(5)相连接;所述提升板(5)上贯通设置有圆弧形的转动孔(9),所述转动球(6)嵌设在所述转动孔(9)内,所述提绳(7)的上端穿过所述转动孔(9)与所述转动球(6)相连,所述提绳(7)的下端连接在所述工作箱体(1)的上端面;所述提绳(7)在所述工作箱体(1)上端面的连接点为提升点(20),所述提升点(20)与所述工作箱体(1)的重心的连线垂直于所述工作箱体(1)的上端面;所述提手(4)上移并带动所述工作箱体(1)脱离所述支撑板(2)。
5.根据权利要求4所述的一种基于CRITIC法的电缆状态评价方法,其特征在于:所述支撑板(2)的下方设置有若干调节装置,所述调节装置包括螺杆(10)、螺环(11)和支撑脚(12);所述螺杆(10)的上端固定于所述支撑板(2)的下板面;所述支撑脚(12)的顶部开设有柱状的调节深孔(13),所述螺环(11)同心转动设置在所述支撑脚(12)的顶部;所述螺环(11)与所述螺杆(10)螺接配合,所述螺杆(10)对应位于所述调节深孔(13)内;所述螺环(11)旋动调节所述支撑板(2)高度与倾角;所述支撑脚(12)的下端设置有若干抓地块(21),所述抓地块(21)的下端为圆锥状。
6.根据权利要求4所述的一种基于CRITIC法的电缆状态评价方法,其特征在于:所述提手(4)和所述提升板(5)之间通过连接杆(14)相连接,所述连接杆(14)上设置有上卡位块(15)和下卡位块(16),所上卡位块(15)对应位于所述上框板(3)的上方,所述下卡位块(16)对应位于所述上框板(3)的下方;所述上框板(3)和所述支撑板(2)之间通过竖向框板(17)连接,所述竖向框板(17)和所述工作箱体(1)间距设置;所述支撑板(1)的上端面设置有多个限位角块(18),所述限位角块(18)与所述工作箱体(1)的轮廓边角对应配合;所述限位角块(18)与所述工作箱体的接触面为限位面(19),所述限位面(19)从上到下朝靠近所述工作箱体(1)的方向倾斜;所述限位角块(18)的高度小于所述上卡位块(15)和所述下卡位块(16)之间的距离。
7.根据权利要求1所述的一种基于CRITIC法的电缆状态评价方法,其特征在于:在步骤3中,利用层次分析法计算指标层和准则层评价指标主观权重W和W1;一致性检验完成之后,即计算主观权重W和W1,为最大特征值下的特征向量;在步骤4中,通过指标值规范化处理,评价指标测试结果构造出标准评价矩阵X的步骤如下:采用极差变换法对各项指标状态得分进行归一化;基本思想为最好的属性指标值规范化后为1,最差的属性指标值规范化后为0,其余属性指标值均用先行插值法得到规范化指标值;
对于越小越优型指标,其转换计算公式为:
对于越大越优型指标,其转换计算公式为:
式中,xi为状态得分归一化后的值;Vi +为指标i的允许值(出厂最优值);Vi -为该指标注意值,Vi为指标的实际值;然后得到标准评价矩阵X。
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