CN112308425A - 一种构建配变健康评价指标体系的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种构建配变健康评价指标体系的方法。包括步骤：步骤S1、构建配变健康评价指标体系的多级指标；步骤S2、基于历史数据确定配变健康评价指标体系的各级指标权重；步骤S3、基于历史数据确定配变健康评价指标体系的指标评分方式。本发明方法结合电网设备档案参数特征、设备运行状态等配变设备健康指标体系，依次使用层次分析、模糊综合分析法与秩和比法、综合评分法，构建适用配变设备健康评价的数据模型，最终支撑配变设备健康相关场景的设计与开发，为后续场景的建设提供应用基础。

Description

一种构建配变健康评价指标体系的方法

技术领域

本发明涉及一种构建配变健康评价指标体系的方法。

背景技术

电力变压器是电力系统中重要的电气设备之一，它一旦发生事故，则所需的修复时间较长，造成的影响也比较严重。随着我国电力工业的迅速发生，电网规模不断扩大，电力变压器的单机容量和安装容量随之不断增加，电压等级也在不断地提高。一般而言，容量越大，电压等级越高，变压器故障造成的损失也就越大。近年来，电力变压器虽然由于材料的改进、设计方法和制造技术的提高，运行可靠性有所提高，但仍会发生料想不到的事故。一旦发生故障，将会造成局部网络供电受困，影响用户的正常用电，造成不可挽回的经济损失和恶劣的社会影响。目前公司配变设备的状态分析方式主要是以配变状态现象为依据的事后分析方式，亟须开展配变设备状态分析评价的体系研究。

目前福建公司配网设备尚未开展状态检修，公司主要通过在各基层班组推广带电检测、红外测温等方式掌握配网设备运行状态。但由于配网设备数量庞大，分布范围广，单纯依靠人力开展配电设备检测，不仅耗费人力物力巨大，而且效率低下、时效性差。配变发生故障后，多为直接更换，对配变故障发生深层原因和故障机理分析不充分。通过全面采集多维度配变健康因素数据，提取配变故障运行数据典型特征，开展配电变压器健康因素影响相关性研究，结合配变运行状态的分析评估方法，构建配变健康状态分析评价体系，可以较低的人力成本、更高效的数据分析方式掌握配变运行健康状态，有效提高配网整体运维水平、降低检修成本，提高配网供电性，有力支撑公司提质增效。逐步推动以设备健康设备状态为指导的状态运维模式。同时借助配变健康研究成果，研究业扩接入特征和电网薄弱环节，将电网运行和业扩情况进行有效搭接，辅助营销业务人员提高业扩接入效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种构建配变健康评价指标体系的方法，结合电网设备档案参数特征、设备运行状态等配变设备健康指标体系，依次使用层次分析、模糊综合分析法与秩和比法、综合评分法，构建适用配变设备健康评价的数据模型，最终支撑配变设备健康相关场景的设计与开发，为后续场景的建设提供应用基础。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种构建配变健康评价指标体系的方法，包括如下步骤：

步骤S1、构建配变健康评价指标体系的多级指标；

步骤S2、基于历史数据确定配变健康评价指标体系的各级指标权重；

步骤S3、基于历史数据确定配变健康评价指标体系的指标评分方式。

在本发明一实施例中，所述多级指标为三级指标，即一级指标、二级指标、三级指标。

在本发明一实施例中，所述一级指标包括属性特征、运行环境、运行工况，其中属性特征的二级指标包括型号、运维单位、供电分区、运行区域、额定容量，运行环境的二级指标包括雷电环境、气温环境、降雨环境、风量环境、污染环境、覆冰环境，运行工况的二级指标包括年限、月负荷特征、重载、过载、三相不平衡、停电、过电压。

在本发明一实施例中，所述步骤S2利用层次分析法分解配变健康影响因素的层次结构，并构造判断矩阵，确定配变健康评价指标体系的各级指标权重。

在本发明一实施例中，所述步骤S3具体实现方式为：对配变健康评价指标体系的各级指标进行定量评价处理，处理无法量化的数据，而后根据步骤S2确定的配变健康评价指标体系的各级指标权重和各级指标的单项评分，利用综合评分法得到最终得分，实现配变健康评价指标体系的指标评分。

在本发明一实施例中，采用秩和比法对配变健康评价指标体系的各级指标进行定量评价处理，具体即对配变健康评价指标体系的各级指标中没有现成的具体标准的定量指标或缺少明确评判标准的定量指标采用秩和比法进行分档，并以指标分档的区间值作为模糊隶属度函数的参数，以进行各级指标的单项评分。

在本发明一实施例中，所述综合评分法的公式如下：

式中s^k+1代表层次结构中第k+1层指标A^k+1的评分，层次结构即步骤S1构建的配变健康评价指标体系的多级指标层次结构，一级即为一层；n表示指标A^k+1的第k层子指标个数；s^k表示A^k+1的第k层子指标

的评分；

表示子指标

的权重。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明方法结合电网设备档案参数特征、设备运行状态等配变设备健康指标体系，依次使用层次分析、模糊综合分析法与秩和比法、综合评分法，构建适用配变设备健康评价的数据模型，最终支撑配变设备健康相关场景的设计与开发，为后续场景的建设提供应用基础。

附图说明

图1为本发明配变设备健康评价模型构建过程示意图。

图2为本发明层次分析法—分析过程。

图3为本发明综合分析法—评分流程。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明提供了一种构建配变健康评价指标体系的方法，包括如下步骤：

步骤S1、构建配变健康评价指标体系的多级指标；

步骤S2、基于历史数据确定配变健康评价指标体系的各级指标权重；

步骤S3、基于历史数据确定配变健康评价指标体系的指标评分方式。

所述多级指标为三级指标，即一级指标、二级指标、三级指标。所述一级指标包括属性特征、运行环境、运行工况，其中属性特征的二级指标包括型号、运维单位、供电分区、运行区域、额定容量，运行环境的二级指标包括雷电环境、气温环境、降雨环境、风量环境、污染环境、覆冰环境，运行工况的二级指标包括年限、月负荷特征、重载、过载、三相不平衡、停电、过电压。

所述步骤S2利用层次分析法分解配变健康影响因素的层次结构，并构造判断矩阵，确定配变健康评价指标体系的各级指标权重。

所述步骤S3具体实现方式为：对配变健康评价指标体系的各级指标进行定量评价处理，处理无法量化的数据，而后根据步骤S2确定的配变健康评价指标体系的各级指标权重和各级指标的单项评分，利用综合评分法得到最终得分，实现配变健康评价指标体系的指标评分。

采用秩和比法对配变健康评价指标体系的各级指标进行定量评价处理，具体即对配变健康评价指标体系的各级指标中没有现成的具体标准的定量指标或缺少明确评判标准的定量指标采用秩和比法进行分档，并以指标分档的区间值作为模糊隶属度函数的参数，以进行各级指标的单项评分。

所述综合评分法的公式如下：

式中s^k+1代表层次结构中第k+1层指标A^k+1的评分，层次结构即步骤S1构建的配变健康评价指标体系的多级指标层次结构，一级即为一层；n表示指标A^k+1的第k层子指标个数；s^k表示A^k+1的第k层子指标

的评分；

表示子指标

的权重。

以下为本发明的具体实现过程。

本发明提供了一种构建配变健康评价指标体系的方法，包括如下步骤：(1)构建了由属性特征、运行环境、运行工况等3个一级指标、18个二级指标、30个三级指标组成的配变设备健康分析指标体系；(2)基于历史数据确定三级指标权重数值；(3)基于历史数据确定指标评分方法。具体的，收集可能影响配变设备健康运行的相关属性及特征，分析其对配变设备健康运行的影响程度，挖掘影响配变设备健康运行的相关属性及特征，项目初期从属性环境特征、运行状态特征、供电质量、运行经济性等维度构建了由属性特征、运行环境、运行工况等3个一级指标、18个二级指标、30个三级指标组成的配变设备健康分析指标体系，其中属性特征涉及5个二级指标：型号、运维单位、供电分区、运行区域、额定容量，运行环境涉及6个二级指标：雷电环境、气温环境、降雨环境、风量环境、污染环境、覆冰环境，运行工况涉及7个二级指标：年限、月负荷特征、重载、过载、三相不平衡、停电、过电压，所涉及的指标可客观、准确的反馈配变的运行健康情况并有力的支撑配变的故障分析及预警。配变设备健康分析指标体系详见表1。

表1配变设备健康分析指标体系

表1续

如图1所示，依据上述配变设备健康分析指标体系，利用层次分析法分解配变设备健康影响因素的层次结构，并构造判断(成对比较)矩阵，确定配网设备健康指标权重，再对指标进行定量评价处理，直接处理无法量化的数据，最后根据权重和单项评分，利用综合评分法得到最终得分，实现配变设备健康评价。

从PMS、防灾减灾、用采等多个系统获取完整的分析支撑数据信息，分别从配变设备档案、运行状态等多角度、多方位梳理相关特征明确评价指标，并根据指标规则计算样例数据，为专家制定指标评分规则和权重提供参考依据。

结合电网设备档案参数特征、设备运行状态等配变设备健康指标体系，依次使用层次分析、模糊综合分析法与秩和比法、综合评分法算法，构建适用配变设备健康评价的数据模型，最终支撑配变设备健康相关场景的设计与开发，为后续场景的建设提供应用基础。

模型设计方法具体如下：

(1)层次分析法(如图2所示)

层次分析法，简称AHP，是指将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。层次分析法是将决策问题按总目标、各层子目标、评价准则直至具体的备择方案的顺序分解为不同的层次结构，然后用求解判断矩阵特征向量的办法，求得每一层次的各元素对上一层次某元素的优先权重，最后再加权和的方法递阶归并各备择方案对总目标的最终权重，此最终权重最大者即为最优方案。

通过运用层次分析法，用于计算和分配配变设备健康评价体系中各类指标或参数的权重占比，比如配变各部位的故障对整个配变运行状况的影响，从而分析对配变设备健康度的影响等。

(2)综合分析法与秩和比法(如图3所示)

采用模糊数学语言对评价对象进行健康度评价的综合分析方法。其实现主要包括两个环节：确定指标评价标准和确定模糊隶属度函数。对于没有现成的具体标准的定量指标，考虑采用秩和比法对定量指标进行分档，结合模糊函数，对定量指标进行评分。

对于缺少明确评判标准的定量指标，引入秩和比方法，对定量指标进行分档，将指标分档的区间值作为模糊隶属度函数的参数，对各项指标进行评分，保证合理的区分度。其原理是在一个n行m列矩阵中，通过秩转换，获得无量纲统计量RSR，并研究RSR的分布；以RSR值对评价对象的优劣进行排序，从而对评价对象作出综合评价。

例如对于投运年限这一指标

1、计算其RSR值

2、确定RSR的分布

3、根据RSR值计算回归方程

进行排序，按合理分档和最佳分档原则进行排序和分档，将该指标按年限分成0-2，3-10，11-20，和>20四类，通过专家经验对每一类赋予得分。

(3)综合评分法

指标体系的综合评价即一级指标的评分实现，计算流程包括：指标权重选取、单项指标的计算评分及多项指标的综合评分三个环节。单项指标的计算评分和指标权重设置分别在综合分析法和秩和比法中已经详细计算，多指标综合评分遵循自底层逐级向上计算的过程，公式如下：

式中s^k+1代表层次结构中第k+1层指标A^k+1的评分，层次结构即步骤S1构建的配变健康评价指标体系的多级指标层次结构，一级即为一层；n表示指标A^k+1的第k层子指标个数；s^k表示A^k+1的第k层子指标

的评分；

表示子指标

的权重。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种构建配变健康评价指标体系的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、构建配变健康评价指标体系的多级指标；

步骤S2、基于历史数据确定配变健康评价指标体系的各级指标权重；

步骤S3、基于历史数据确定配变健康评价指标体系的指标评分方式。

2.根据权利要求1所述的一种构建配变健康评价指标体系的方法，其特征在于，所述多级指标为三级指标，即一级指标、二级指标、三级指标。

3.根据权利要求2所述的一种构建配变健康评价指标体系的方法，其特征在于，所述一级指标包括属性特征、运行环境、运行工况，其中属性特征的二级指标包括型号、运维单位、供电分区、运行区域、额定容量，运行环境的二级指标包括雷电环境、气温环境、降雨环境、风量环境、污染环境、覆冰环境，运行工况的二级指标包括年限、月负荷特征、重载、过载、三相不平衡、停电、过电压。

4.根据权利要求1所述的一种构建配变健康评价指标体系的方法，其特征在于，所述步骤S2利用层次分析法分解配变健康影响因素的层次结构，并构造判断矩阵，确定配变健康评价指标体系的各级指标权重。

5.根据权利要求1所述的一种构建配变健康评价指标体系的方法，其特征在于，所述步骤S3具体实现方式为：对配变健康评价指标体系的各级指标进行定量评价处理，处理无法量化的数据，而后根据步骤S2确定的配变健康评价指标体系的各级指标权重和各级指标的单项评分，利用综合评分法得到最终得分，实现配变健康评价指标体系的指标评分。

6.根据权利要求5所述的一种构建配变健康评价指标体系的方法，其特征在于，采用秩和比法对配变健康评价指标体系的各级指标进行定量评价处理，具体即对配变健康评价指标体系的各级指标中没有现成的具体标准的定量指标或缺少明确评判标准的定量指标采用秩和比法进行分档，并以指标分档的区间值作为模糊隶属度函数的参数，以进行各级指标的单项评分。

7.根据权利要求5所述的一种构建配变健康评价指标体系的方法，其特征在于，所述综合评分法的公式如下：

式中s^k+1代表层次结构中第k+1层指标A^k+1的评分，层次结构即步骤S1构建的配变健康评价指标体系的多级指标层次结构，一级即为一层；n表示指标A^k+1的第k层子指标个数；s^k表示A^k+1的第k层子指标

的评分；

表示子指标

的权重。

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