CN112348401A - 一种配电网自动化设备的运维管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网自动化设备的运维管理方法，通过构造配电自动化运行评价体系层次结构模型，对各层次指标构造优先关系矩阵，并将优先关系矩阵改造为模糊一致矩阵；对各层指标对于上层指标影响的相对排序权重进行计算；构建隶属度函数；完成配电自动化的整体运行情况的综合评价,从而实现对配电网自动化设备的运维管理。本发明提出的配电网自动化设备的运维管理方法准确高效，具有较强的通用性和实用性，对提升配电自动化建设与应用水平，推进配电网智能化，提高供电可靠性、提升现代配电网精益化管理水平具有积极影响。

Description

一种配电网自动化设备的运维管理方法

技术领域

本发明涉及配电网状态评估方法，尤其涉及一种配电网自动化设备的运维管理方法。

背景技术

智能电网成为世界各国竞相发展的一个重点领域，发展智能电网是社会经济发展的必然 选择，配电自动化规模迅速扩大的同时，运维管理技术的发展却相对滞后。提升配电网运维 管理水平是提高配电网供电可靠性的重要手段，配电网点多面广，受制于状态获取、运维工 具等因素的制约，目前配电网依然主要靠人力进行配电网的检修。因此研究配电设备、智能 终端和新型配网接入设备的运行健康状态指标体系、评价方法和标准，从而进一步提升配电 网设备安全稳定运行水平，对于保障社会安定、减少经济损失有着重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种配电网自动化设备的运维管理方法，通过对配电 网设备状态指标的安全评估实现配电网设备的运维管理。

本发明通过下述技术方案实现：

一种配电网自动化设备的运维管理方法，包括以下步骤：

S1、实时存储配电网自动化设备的运行状态指标，所述运行状态指标具体包括主站运维 状态指标中的主站在线率、遥控使用率、遥信动作正确率、馈线自动化成功率、遥控正确率 和数据完整性；配电终端运维状态指标中的终端在线率、遥控执行正确率、遥信采集正确率、 遥测采集正确率和终端故障率；通信网络运维状态指标中的传输时延、通道误码率和丢包率； 配电安防运维状态指标中的物理设备安全性、网络安全性、主机安全性、数据安全性和应用 安全性；

S2、运维管理机与配电网自动化设备通信连接，运维管理机实时接收所述运行状态指标；

S3、运维管理机构造配电网自动化设备运行状态评价体系层次结构模型，根据采集到的 配电网自动化设备的运行状态指标构成从上至下的目标层、准则层和因素层的配电网自动化 设备运行状态的评价体系层次结构；

S4、运维管理机根据配电网自动化设备运行状态的评价体系层次结构，构建优先关系矩 阵；

S5、运维管理机将构建的优先关系矩阵改造为模糊一致矩阵；

S6、运维管理机根据模糊一致矩阵对各层指标对于各上层指标影响的相对排序权重进行 计算，得到各层指标的各评价权重；

S7、运维管理机构建隶属度函数，计算各层指标的各评价值；

S8、运维管理机根据各层指标的各评价权重和各层指标的各评价值，从因素层开始逐层 向上计算，直至计算出目标层的指标评价结果，得到各层各指标的模糊评价结果；

S9、运维管理机构造出含有所述运行状态指标与所述各层各指标的模糊评价结果的预警 表，所述运行状态指标与各层各指标的模糊评价结果在时间上对应；

S10、预警管理终端与运维管理机通信连接，根据所述预警表进行预警判定。

进一步地，形成配电网自动化设备运行状态的评价体系层次结构具体包括以下步骤：

S31、根据构造的配电网自动化设备运行状态评价体系层次结构模型，利用采集到的配电 网自动化设备的运行状态指标构成目标层；

S32、根据配电自动化系统特点，将目标层内的指标分解为主站运维状态指标、配电终端 运维状态指标、通信网络运维状态指标和配电安防运维状态指标，利用分解后的各指标构成 准则层；

S33、将准则层内各状态指标的各影响因素细化，得到各影响因素指标，利用主站运维状 态指标中的主站在线率、遥控使用率、遥信动作正确率、馈线自动化成功率、遥控正确率和 数据完整性；配电终端运维状态指标中的终端在线率、遥控执行正确率、遥信采集正确率、 遥测采集正确率和终端故障率；通信网络运维状态指标中的传输时延、通道误码率和丢包率； 配电安防运维状态指标中的物理设备安全性、网络安全性、主机安全性、数据安全性和应用 安全性构成因素层。

进一步地，所述优先关系矩阵表示准则层或因素层的任意两个指标间的相对重要程度， 将模糊互补判断矩阵R＝(r_ij)_n×n作为优先关系矩阵，且所述优先关系矩阵具有如下性质：

r_ii＝0.5(i＝1,2...,n)

r_ij+r_ji＝1(i，j＝1,2...,n)

其中，为了使这种相对重要程度得到定量描述，采用0.1-0.9标度法进行标度，如果r_ii＝0.5， 表示两个指标同等重要；如果r_ij∈[0.1,0.5)，则表示指标r_j比r_i重要；如果r_ij∈(0.5,0.9)，则表 示指标r_i比r_j重要。

进一步地，将所述优先关系矩阵改造为模糊一致矩阵的过程具体包括：对所述优先关系 矩阵按行求和，记为：

且对所述优先关系矩阵进行如下数学变换：

r_ij＝(r_i-r_j)/2n+0.5，

将变换后的矩阵作为为模糊一致矩阵。

进一步地，使用幂法对所述各层指标对于上层对应指标影响的相对排序权重进行计算， 具体包括以下步骤：

S61、将模糊互补判断矩阵R＝(r_ij)_n×n转为互反判断矩阵E＝(e_ij)_n×n，其中：

e_ij＝r_ij/r_ji；

S62、根据模糊互补判断矩阵R＝(r_ij)_n×n计算排序向量：

S63、将排序向量作为初始向量V⁽⁰⁾，利用下列公式进行迭代计算：

S64、若迭代计算过程中存在：

||V^(k+1)||_∞-||V^(k)||_∞＜ε，

则||V^(k+1)||_∞为最大特征值，其中ε为给定的误差；若不存在则继续进行迭代计算。

进一步地，采用三角形隶属函数构建所述隶属度函数，隶属度函数模型为：

其中，μ₁、μ₂、μ₃分别代表好、中、差指标范围；

根据指标的具体情况，得到对应指标的评价值的计算公式为：

其中，F₁、F₂、F₃为评价分数，分别对应好、中、差三个指标评价级别的分数。

进一步地，根据各层指标的各评价权重和各层指标的各评价值，从因素层开始逐层向上 计算，直至计算至目标层的配电自动化运维状态指标，计算公式为：

其中S表示评价体系层次结构中任一非因素层指标的总评价值；当S对应指标位于目标 层时，n(n>1)表示对应准则层指标的个数，当S对应指标位于准则层时，n(n>1)表示对应因素层指标的个数，F_j表示非目标层指标j(1<j<n)的评价值；W_j表示非目标层指标j的 评价权重。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明提出一种配电网自动化设备的运维管理方法，通过构造配电自动化运行评价体系 层次结构模型，对各层次指标构造优先关系矩阵，并将优先关系矩阵改造为模糊一致矩阵； 对各层指标对于上层指标影响的相对排序权重进行计算；构建隶属度函数；最后完成配电自 动化的整体运行情况的综合评价。本发明提出的配电网自动化设备的运维管理方法准确高效， 具有较强的通用性和实用性，对提升配电自动化建设与应用水平，推进配电网智能化，提高 供电可靠性、提升现代配电网精益化管理水平具有积极影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明系统结构示意图；

图3为构造的评价体系层次结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明 作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本 发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域 普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避 免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着： 结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此， 在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不 一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结 构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提 供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或” 包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、 “下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为 基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示 所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发 明保护范围的限制。

实施例1

如图2所示，一种配电网自动化设备的运维管理方法，应用于依次通信连接的配电网自动 化设备、运维管理机和预警管理终端，配电网自动化设备将自身的运行状态指标传输给运维 管理机，运维管理机生成预警表传输给预警管理终端，预警管理终端进行预警，具体流程如 图1所示，包括以下步骤：

S1、实时存储配电网自动化设备的运行状态指标，所述运行状态指标具体包括主站运维 状态指标中的主站在线率、遥控使用率、遥信动作正确率、馈线自动化成功率、遥控正确率 和数据完整性；配电终端运维状态指标中的终端在线率、遥控执行正确率、遥信采集正确率、 遥测采集正确率和终端故障率；通信网络运维状态指标中的传输时延、通道误码率和丢包率； 配电安防运维状态指标中的物理设备安全性、网络安全性、主机安全性、数据安全性和应用 安全性；

S2、运维管理机与配电网自动化设备通信连接，运维管理机实时接收所述运行状态指标；

S3、运维管理机构造配电网自动化设备运行状态评价体系层次结构模型，根据采集到的 配电网自动化设备的运行状态指标构成从上至下的目标层、准则层和因素层的配电网自动化 设备运行状态的评价体系层次结构；

S4、运维管理机根据配电网自动化设备运行状态的评价体系层次结构，构建优先关系矩 阵；

S5、运维管理机将构建的优先关系矩阵改造为模糊一致矩阵；

S6、运维管理机根据模糊一致矩阵对各层指标对于各上层指标影响的相对排序权重进行 计算，得到各层指标的各评价权重；

S7、运维管理机构建隶属度函数，计算各层指标的各评价值；

S8、运维管理机根据各层指标的各评价权重和各层指标的各评价值，从因素层开始逐层 向上计算，直至计算出目标层的指标评价结果，得到各层各指标的模糊评价结果；

S9、运维管理机构造出含有所述运行状态指标与所述各层各指标的模糊评价结果的预警 表，所述运行状态指标与各层各指标的模糊评价结果在时间上对应；

S10、预警管理终端与运维管理机通信连接，根据所述预警表进行预警判定。

具体地，根据步骤S3中，形成如图3所示的配电网自动化设备运行状态的评价体系层次 结构，具体步骤包括：

S31、根据构造的配电网自动化设备运行状态评价体系层次结构模型，利用采集到的配电 网自动化设备的运行状态指标构成目标层；

S32、根据配电自动化系统特点，将目标层内的指标分解为主站运维状态指标、配电终端 运维状态指标、通信网络运维状态指标和配电安防运维状态指标，利用分解后的各指标构成 准则层；

S33、将准则层内各状态指标的各影响因素细化，得到各影响因素指标，利用主站运维状 态指标中的主站在线率、遥控使用率、遥信动作正确率、馈线自动化成功率、遥控正确率和 数据完整性；配电终端运维状态指标中的终端在线率、遥控执行正确率、遥信采集正确率、 遥测采集正确率和终端故障率；通信网络运维状态指标中的传输时延、通道误码率和丢包率； 配电安防运维状态指标中的物理设备安全性、网络安全性、主机安全性、数据安全性和应用 安全性构成因素层。

具体地，所述优先关系矩阵表示准则层或因素层的任意两个指标间的相对重要程度，将 模糊互补判断矩阵R＝(r_ij)_n×n作为优先关系矩阵，且所述优先关系矩阵具有如下性质：

r_ii＝0.5(i＝1,2...,n)

r_ij+r_ji＝1(i，j＝1,2...,n)

其中，为了使这种相对重要程度得到定量描述，采用0.1-0.9标度法进行标度，如果r_ii＝0.5， 表示两个指标同等重要；如果r_ij∈[0.1,0.5)，则表示指标r_j比r_i重要；如果r_ij∈(0.5,0.9)，则表 示指标r_i比r_j重要。

具体地，将所述优先关系矩阵改造为模糊一致矩阵的过程具体包括：对所述优先关系矩 阵按行求和，记为：

且对所述优先关系矩阵进行如下数学变换：

r_ij＝(r_i-r_j)/2n+0.5，

将变换后的矩阵作为为模糊一致矩阵。

具体地，使用幂法对所述各层指标对于上层对应指标影响的相对排序权重进行计算，具 体包括以下步骤：

S61、将模糊互补判断矩阵R＝(r_ij)_n×n转为互反判断矩阵E＝(e_ij)_n×n，其中：

e_ij＝r_ij/r_ji；

S62、根据模糊互补判断矩阵R＝(r_ij)_n×n计算排序向量：

S63、将排序向量作为初始向量V⁽⁰⁾，利用下列公式进行迭代计算：

S64、若迭代计算过程中存在：

||V^(k+1)||∞-||V^(k)||∞＜ε，

则||V^(k+1)||_∞为最大特征值，其中ε为给定的误差；若不存在则继续进行迭代计算。

进一步地，采用三角形隶属函数构建所述隶属度函数，隶属度函数模型为：

其中，μ₁、μ₂、μ₃分别代表好、中、差指标范围；

根据指标的具体情况，得到对应指标的评价值的计算公式为：

其中，F₁、F₂、F₃为评价分数，分别对应好、中、差三个指标评价级别的分数。

具体地，根据各层指标的各评价权重和各层指标的各评价值，从因素层开始逐层向上计 算，直至计算至目标层的配电自动化运维状态指标，计算公式为：

其中S表示评价体系层次结构中任一非因素层指标的总评价值；当S对应指标位于目标 层时，n(n>1)表示对应准则层指标的个数，当S对应指标位于准则层时，n(n>1)表示对应因素层指标的个数，例如如图2所示，当S对应为U1时，则计算时需要将u11-u16的评价 值相加。F_j表示非目标层指标j(1<j<n)的评价值；W_j表示非目标层指标j的评价权重。

可以理解的是，本发明通过构造配电自动化运行评价体系层次结构模型，对各层次指标 构造优先关系矩阵，并将优先关系矩阵改造为模糊一致矩阵；对各层指标对于上层指标影响 的相对排序权重进行计算；构建隶属度函数；最后完成配电自动化的整体运行情况的综合评 价。本发明提出的配电网自动化设备的运维管理方法准确高效，具有较强的通用性和实用性， 对提升配电自动化建设与应用水平，推进配电网智能化，提高供电可靠性、提升现代配电网 精益化管理水平具有积极影响。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说 明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护 范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本 发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种配电网自动化设备的运维管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、实时存储配电网自动化设备的运行状态指标，所述运行状态指标具体包括主站运维状态指标中的主站在线率、遥控使用率、遥信动作正确率、馈线自动化成功率、遥控正确率和数据完整性；配电终端运维状态指标中的终端在线率、遥控执行正确率、遥信采集正确率、遥测采集正确率和终端故障率；通信网络运维状态指标中的传输时延、通道误码率和丢包率；配电安防运维状态指标中的物理设备安全性、网络安全性、主机安全性、数据安全性和应用安全性；

S2、运维管理机与配电网自动化设备通信连接，运维管理机实时接收所述运行状态指标；

S3、运维管理机构造配电网自动化设备运行状态评价体系层次结构模型，根据采集到的配电网自动化设备的运行状态指标构成从上至下的目标层、准则层和因素层的配电网自动化设备运行状态的评价体系层次结构；

S4、运维管理机根据配电网自动化设备运行状态的评价体系层次结构，构建优先关系矩阵；

S5、运维管理机将构建的优先关系矩阵改造为模糊一致矩阵；

S6、运维管理机根据模糊一致矩阵对各层指标对于各上层指标影响的相对排序权重进行计算，得到各层指标的各评价权重；

S7、运维管理机构建隶属度函数，计算各层指标的各评价值；

S8、运维管理机根据各层指标的各评价权重和各层指标的各评价值，从因素层开始逐层向上计算，直至计算出目标层的指标评价结果，得到各层各指标的模糊评价结果；

S9、运维管理机构造出含有所述运行状态指标与所述各层各指标的模糊评价结果的预警表，所述运行状态指标与各层各指标的模糊评价结果在时间上对应；

S10、预警管理终端与运维管理机通信连接，根据所述预警表进行预警判定。

2.根据权利要求1所述的一种配电网自动化设备的运维管理方法，其特征在于，形成配电网自动化设备运行状态的评价体系层次结构具体包括以下步骤：

S31、根据构造的配电网自动化设备运行状态评价体系层次结构模型，利用采集到的配电网自动化设备的运行状态指标构成目标层；

S32、根据配电自动化系统特点，将目标层内的指标分解为主站运维状态指标、配电终端运维状态指标、通信网络运维状态指标和配电安防运维状态指标，利用分解后的各指标构成准则层；

S33、将准则层内各状态指标的各影响因素细化，得到各影响因素指标，利用主站运维状态指标中的主站在线率、遥控使用率、遥信动作正确率、馈线自动化成功率、遥控正确率和数据完整性；配电终端运维状态指标中的终端在线率、遥控执行正确率、遥信采集正确率、遥测采集正确率和终端故障率；通信网络运维状态指标中的传输时延、通道误码率和丢包率；配电安防运维状态指标中的物理设备安全性、网络安全性、主机安全性、数据安全性和应用安全性构成因素层。

3.根据权利要求1所述的一种配电网自动化设备的运维管理方法，其特征在于，所述优先关系矩阵表示准则层或因素层的任意两个指标间的相对重要程度，将模糊互补判断矩阵R＝(r_ij)_n×n作为优先关系矩阵，且所述优先关系矩阵具有如下性质：

r_ii＝0.5(i＝1,2...,n)

r_ij+r_ji＝1(i，j＝1,2...,n)

其中，如果r_ii＝0.5，表示两个指标同等重要；如果r_ij∈[0.1,0.5)，则表示指标r_j比r_i重要；如果r_ij∈(0.5,0.9)，则表示指标r_i比r_j重要。

4.根据权利要求1所述的一种配电网自动化设备的运维管理方法，其特征在于，将所述优先关系矩阵改造为模糊一致矩阵的过程具体包括：对所述优先关系矩阵按行求和，记为：

且对所述优先关系矩阵进行如下数学变换：

r_ij＝(r_i-r_j)/2n+0.5，

将变换后的矩阵作为为模糊一致矩阵。

5.根据权利要求1所述的一种配电网自动化设备的运维管理方法，其特征在于，使用幂法对所述各层指标对于上层对应指标影响的相对排序权重进行计算，具体包括以下步骤：

S61、将模糊互补判断矩阵R＝(r_ij)_n×n转为互反判断矩阵E＝(e_ij)_n×n，其中：

e_ij＝r_ij/r_ji；

S62、根据模糊互补判断矩阵R＝(r_ij)_n×n计算排序向量：

S63、将排序向量作为初始向量V⁽⁰⁾，利用下列公式进行迭代计算：

S64、若迭代计算过程中存在：

||V^(k+1)||_∞-||V^(k)||_∞＜ε，

则||V^(k+1)||_∞为最大特征值，其中ε为给定的误差；若不存在则继续进行迭代计算。

6.根据权利要求1所述的一种配电网自动化设备的运维管理方法，其特征在于，采用三角形隶属函数构建所述隶属度函数，隶属度函数模型为：

其中，μ₁、μ₂、μ₃分别代表好、中、差指标范围；

根据指标的具体情况，得到对应指标的评价值的计算公式为：

其中，F₁、F₂、F₃为评价分数，分别对应好、中、差三个指标评价级别的分数。

7.根据权利要求1所述的一种配电网自动化设备的运维管理方法，其特征在于，根据各层指标的各评价权重和各层指标的各评价值，从因素层开始逐层向上计算，直至计算至目标层的配电自动化运维状态指标，计算公式为：

其中S表示评价体系层次结构中任一非因素层指标的总评价值；当S对应指标位于目标层时，n(n>1)表示对应准则层指标的个数，当S对应指标位于准则层时，n(n>1)表示对应因素层指标的个数，F_j表示非目标层指标j(1<j<n)的评价值；W_j表示非目标层指标j的评价权重。

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