CN112598304A - 一种基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供的一种基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法，根据影响采空区稳定性的因素确定采空区的评价影响因子，并将所述评价影响因子作为评判指标，根据所述影响因子确定所述评判指标的权重，根据所述评判指标的权重，采用联系熵法确定所述评价指标等级区间，最后根据目标工程参数运算判定目标采空区输电线路的稳定性等级。本申请中提供的方法可根据已知电力工程建设具体内容及采空区的相关参数进行评价，并将评价结果与实际结果进行对比分析，从而检验该方法的适用性。可在花费较少的人力、财力和时间的情况下对处于采空区的拟建电力工程适宜性进行快速评价。

Description

一种基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法
技术领域
本申请涉及电力输电线路技术领域，尤其涉及一种基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法。
背景技术
矿区电力资源在供求上存在着明显的地域差异，跨地域高压输电已经成为电力传送的一种主要形式。这就使得线路不可避免得途经那些存在不稳定地基的采空区和送电线路铁塔下压煤地段。电力工程受采空区影响的主要是电力线路，而且大多数情况是线路杆塔，而线路杆塔的单位造价相对于建筑物、铁路、高速公路等低的多，且线路杆塔作为一种桁架结构，受到采空区塌陷的影响相对较轻。因此电力线路的保护一般不被采煤企业重视，受到的影响也相对普遍。但有数据表明因采空塌陷造成的输电线路故障、停电等现象每年都有发生，己成为影响电网安全运行的一个重要因素；用于预防、迁改及治理等的费用巨大，近几年尤其突出，成为影响企业效益的一项重要制约因素。
目前对于电力工程受采空区影响及治理的研究还停留在单纯的采空塌陷后电力系统的简单治理方法上，而对于采空塌陷对输电线路的影响评价以及超前防范均没有深入研究。在电力工程建设前期进行煤炭采空区稳定性评价对于工程的安全稳定运行有重要意义。
通常对煤炭采空区的评价往往是根据现场的资料、工程经验等进行简单的定性评价，评价结果较宏观，缺乏针对性和指导性。因此，如何能够在前期更准确、更全面的对电力工程所在场地的煤炭采空区进行评价，对电力工程的选线或选址以及后期稳定运行具有重要的理论和现实指导价值。
发明内容
本申请提供了一种基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法，通过联系熵法对拟建电力工程沿线采空区进行评价，为工程选线及后期施工基础形式提供有效的科学依据，为其后期安全运行提供保障。
本申请解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法，包括以下步骤：
根据影响采空区稳定性的因素确定采空区的评价影响因子，并将所述评价影响因子作为评判指标，所述影响采空区稳定性的因素包括电力工程因素、地质条件和采空区特征，所述评价影响因子包括杆塔类型、电压等级、基础形式、地质构造、岩体结构、地形地貌、松散层厚度/岩层厚度、水文因素、岩石单轴抗压强度、采深采厚比、采空区与杆塔位置关系、采空区形状和开采方式；
根据所述影响因子确定所述评判指标的权重；
根据所述评判指标的权重，采用联系熵法确定所述评价指标等级区间；
根据目标工程参数运算判定目标采空区输电线路的稳定性等级。
可选的，所述根据所述影响因子确定所述评判指标的权重，包括：
根据所述影响因子构造层次分析法模型，并将所述层次分析法模型作为二级综合评判模型；
参照Satty判断矩阵表，对每一层中的因素进行两两量化比较，形成判断矩阵；
根据所述判断矩阵确立所述二级综合评判模型的评判矩阵以及评判指标的权重。
可选的，所述评价指标等级区间，包括四个等级，分别为Ⅰ级稳定性高，影响程度小，Ⅱ级稳定性较高，影响程度较小，Ⅲ级稳定性一般，影响程度中等，Ⅳ级稳定性差，影响程度大。
可选的，所述根据所述评判指标的权重，采用联系熵法确定所述评价指标等级区间，包括：
对所述评价指标进行定性或定量指标分级及赋值；
根据所述定性或定量指标分级及赋值结果确定所述评价指标等级区间；
根据评价指标等级区间确定各指标评价等级的标准联系熵范围。
可选的，对所述评价指标进行定性或定量指标分级及赋值，包括：
对杆塔类型、电压等级、基础形式、地质构造、岩体结构、水文因素、采空区与杆塔位置关系、采空区形状和开采方式进行定性指标分级及赋值；
对地形地貌、松散层厚度/岩层厚度、岩石单轴抗压强度和采深采厚比进行定量指标分级及赋值。
可选的，根据所述影响因子构造层次分析法模型，包括：
根据所述影响因子构建中间层到目标层之间的判断矩阵，或根据所述影响因子构建指标层与中间层之间的判断矩阵。
本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：
本申请提供的一种基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法，根据影响采空区稳定性的因素确定采空区的评价影响因子，并将所述评价影响因子作为评判指标，根据所述影响因子确定所述评判指标的权重，根据所述评判指标的权重，采用联系熵法确定所述评价指标等级区间，最后根据目标工程参数运算判定目标采空区输电线路的稳定性等级。本申请中提供的方法可根据已知电力工程建设具体内容及采空区的相关参数进行评价，并将评价结果与实际结果进行对比分析，从而检验该方法的适用性。可在花费较少的人力、财力和时间的情况下对处于采空区的拟建电力工程适宜性进行快速评价。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法流程图；
图2为本申请实施例提供的评价指标示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
请参考附图1，附图1为本申请实施例提供的一种基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法流程图，如图所示，本申请实施例提供的方法包括以下步骤：
S1：根据影响采空区稳定性的因素确定采空区的评价影响因子，并将所述评价影响因子作为评判指标，所述影响采空区稳定性的因素包括电力工程因素、地质条件和采空区特征，所述评价影响因子包括杆塔类型、电压等级、基础形式、地质构造、岩体结构、地形地貌、松散层厚度/岩层厚度、水文因素、岩石单轴抗压强度、采深采厚比、采空区与杆塔位置关系、采空区形状和开采方式。
采空区失稳破坏对电力工程建设的影响是在若干特定影响因素作用下产生的，而每一个影响因素又有若干因子组成。根据一些影响采空区稳定性因素的研究成果及电力工程建设现状，在此选取了电力工程因素、地质条件及采空区特征3个指标及其包含所属的13个评价指标因子，见图2。
S2：根据所述影响因子确定所述评判指标的权重。
根据所述影响因子构造层次分析法模型(AHP)，并将所述层次分析法模型作为二级综合评判模型；
参照Satty判断矩阵表，对每一层中的因素进行两两量化比较，形成判断矩阵；
对每一比较矩阵采用和积法计算最大特征根λmax，对判断矩阵进行一致性检验，若判断矩阵一致性比率检验后CR＜0.1时，则说明判断矩阵的判断结果一致性比较高，可认为判断结果的可信度较好，否则需要对判断矩阵进行重新设置；
根据所述判断矩阵确立所述二级综合评判模型的评判矩阵以及评判指标的权重。
具体的，采用1-9标度，构建B(中间层)到A(目标层)之间的判断矩阵，判断矩阵的取值按表1确定。同理，可构建指标层与中间层之间的判断矩阵。如表2-5所示。并对每一比较矩阵采用和积法计算最大特征根λmax，对判断矩阵进行一致性检验，若判断矩阵一致性比率检验后CR＜0.1时，则说明判断矩阵的判断结果一致性比较高，可认为判断结果的可信度较好。
表1 判断矩阵标度及其含义表
Figure BDA0002865472580000031
表2 目标层—因素层判断矩阵的构建
Figure BDA0002865472580000032
表3 因子层—因素层判断矩阵1
Figure BDA0002865472580000041
表4 因子层—因素层判断矩阵2
Figure BDA0002865472580000042
表5 因子层—因素层判断矩阵3
Figure BDA0002865472580000043
则可得各影响因子的权重值如下表6所示。
表6 评判指标层权重及因子权重分析结果
Figure BDA0002865472580000044
S3：根据所述评判指标的权重，采用联系熵法确定所述评价指标等级区间。
所述评价指标等级区间，包括四个等级，分别为Ⅰ级稳定性高，影响程度小，Ⅱ级稳定性较高，影响程度较小，Ⅲ级稳定性一般，影响程度中等，Ⅳ级稳定性差，影响程度大。
对所述评价指标进行定性或定量指标分级及赋值；
根据所述定性或定量指标分级及赋值结果确定所述评价指标等级区间；
根据评价指标等级区间确定各指标评价等级的标准联系熵范围。
定性定量指标分级及赋值
如表7-8所示。
表7 定性指标分级及赋值
Figure BDA0002865472580000051
表8 定量指标分级及赋值
Figure BDA0002865472580000052
各评价等级的标准联系熵范围的确定：
对于负相关(即越小越优)的指标：
Sa＝an ln an (1)
对于正相关(即越大越优)的指标：
Figure BDA0002865472580000061
各等级标准联系熵的计算：对于j等级，评价指标Xi及对应的权重wi标准联系熵为
Figure BDA0002865472580000062
式中：Sa为同熵值；an为评价指标的指标值，wi为评价指标Xi对应的权重，Sj为标准联系熵值。
则可由式(1)-(3)及表6-8得各评价等级的标准联系熵范围如下：
Ⅰ级稳定性高，影响程度小：(-∞，0.229)；
Ⅱ级稳定性较高，影响程度较小：(0.229，1.211)；
Ⅲ级稳定性一般，影响程度中等：(1.211，2.446)；
Ⅳ级稳定性差，影响程度大：(2.446，+∞)。
S4：根据目标工程参数运算判定目标采空区输电线路的稳定性等级。
确定各等级熵值范围，并计算待评价工程熵值落入某等级区间，即可判断该采空区输电线路的稳定性等级。
以750kv线路为例，其经过某煤矿采空区，采空区参数如下表9所示。
表9 彬长矿区某750KV线路及采空区具体参数及对应隶属度
Figure BDA0002865472580000063
将指标值代入式5可得熵值为0.681，应属Ⅱ级区间(0.229，1.211)，即该采空区稳定性较高，对线路影响程度较小，结合实际工程情况，目前该杆塔处于稳定阶段，与现场评价较为吻合。
综上，本申请实施例提供的基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法，可根据已知电力工程建设具体内容及采空区的相关参数进行评价，并将评价结果与实际结果进行对比分析，从而检验该方法的适用性，可在花费较少的人力、财力和时间的情况下对处于采空区的拟建电力工程适宜性进行快速评价。
结合电力工程建设的特点及以往采空区评价的经验，本申请实施例中提供的方法在评价因素中首次引用了电力工程因素、松散层/岩层厚度、杆塔与采空区位置关系等几个新的评价指标，并运用联系熵计算其评价等级区间，为电力工程建设时采空区的评价提供了一种行之有效且简单快捷的手段。
需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据影响采空区稳定性的因素确定采空区的评价影响因子，并将所述评价影响因子作为评判指标，所述影响采空区稳定性的因素包括电力工程因素、地质条件和采空区特征，所述评价影响因子包括杆塔类型、电压等级、基础形式、地质构造、岩体结构、地形地貌、松散层厚度/岩层厚度、水文因素、岩石单轴抗压强度、采深采厚比、采空区与杆塔位置关系、采空区形状和开采方式；
根据所述影响因子确定所述评判指标的权重；
根据所述评判指标的权重，采用联系熵法确定所述评价指标等级区间；
根据目标工程参数运算判定目标采空区输电线路的稳定性等级。
2.根据权利要求1所述的基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法，其特征在于，所述根据所述影响因子确定所述评判指标的权重，包括：
根据所述影响因子构造层次分析法模型，并将所述层次分析法模型作为二级综合评判模型；
参照Satty判断矩阵表，对每一层中的因素进行两两量化比较，形成判断矩阵；
根据所述判断矩阵确立所述二级综合评判模型的评判矩阵以及评判指标的权重。
3.根据权利要求1所述的基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法，其特征在于，所述评价指标等级区间，包括四个等级，分别为Ⅰ级稳定性高，影响程度小，Ⅱ级稳定性较高，影响程度较小，Ⅲ级稳定性一般，影响程度中等，Ⅳ级稳定性差，影响程度大。
4.根据权利要求3所述的基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法，其特征在于，所述根据所述评判指标的权重，采用联系熵法确定所述评价指标等级区间，包括：
对所述评价指标进行定性或定量指标分级及赋值；
根据所述定性或定量指标分级及赋值结果确定所述评价指标等级区间；
根据评价指标等级区间确定各指标评价等级的标准联系熵范围。
5.根据权利要求4所述的基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法，其特征在于，对所述评价指标进行定性或定量指标分级及赋值，包括：
对杆塔类型、电压等级、基础形式、地质构造、岩体结构、水文因素、采空区与杆塔位置关系、采空区形状和开采方式进行定性指标分级及赋值；
对地形地貌、松散层厚度/岩层厚度、岩石单轴抗压强度和采深采厚比进行定量指标分级及赋值。
6.根据权利要求2所述的基于联系熵的电力工程建设采空区评价方法，其特征在于，根据所述影响因子构造层次分析法模型，包括：
根据所述影响因子构建中间层到目标层之间的判断矩阵，或根据所述影响因子构建指标层与中间层之间的判断矩阵。
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