CN113379303A - 一种配电开关一二次融合设备影响因素分析方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电开关一二次融合设备影响因素分析方法及其应用，属于配电分析技术领域，运用层次分析法和熵权法对配电开关一二次融合设备关键因素进行综合赋权，运用模糊综合评价法结合综合赋权进行配电开关一二次融合设备关键因素各层模糊综合计算。本发明在层次分析法的基础上，采用综合赋权法，更为精确的对配电开关一二次融合设备关键因素的指标进行赋权；采用模糊综合评价法，实现了配电开关一二次融合设备关键因素各层对应的模糊综合评价向量计算，对分析配电开关一二次融合关键因素和配电开关一二次融合设备的运行与检测具有一定的工程指导意义。

Description

一种配电开关一二次融合设备影响因素分析方法及其应用

技术领域

本发明涉及配电分析技术领域，具体是一种配电开关一二次融合设备影响因素分析方法及其应用。

背景技术

随着电力市场的开放和各种用电需求的增长，配电网的安全性-经济性-适应性也有了更高的要求。在新一代配电自动化演进路线发展过程中，配电设备一二次融合技术是发展的关键环节，也是当前智能配电网的发展趋势。一二次融合配电开关设备可以有效解决配电网建设改造中一二次设备不匹配的问题，同时实现线损管理，提高精益化水平。因此，如何对配电开关一二次融合设备的影响因素进行分析显得尤为重要。

在对配电开关一二次设备影响因素进行系统分析时，面临的经常是一个由相互关联、相互制约的众多因素构成的复杂系统。层次分析法则为研究这类复杂的系统，提供了一种新的、简洁的、使用的决策方法；熵权法为根据信息熵的定义，对于某项指标，可以用熵值来判断某个指标的离散程度，进而计算出各个指标的权重，为多指标综合评价提供依据；模糊综合评价法为根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，具有结果清晰，系统性强的特点，能较好的解决模糊的、难以量化的问题，适合各种非确定性问题的解决。因此，需要一种能够通过建立因素综合评价模型，将组合赋权法和模糊综合评判理论应用到配电开关一二次融合综合评价模型中，从而实现对配电开关一二次融合设备影响因素综合评价的分析方法。

公布号为CN 112541671 A的专利文献公开了一种基于多级模糊综合评价的一二次融合配电网建设评价体系，该评价体系包括：确立指标体系及评分方法，收集基础数据；结合主观赋权法和层次分析法，确定指标权重，根据指标评分方法和基础数据计算指标成效评分；基于多级模糊评价方法，综合指标成效评分和权重，完成整体指标综合评价；根据综合评价结果，给出规划建设整体评价。本发明针对一二次融合配电网，根据实用性水平、供电可靠性、协调性水平和经济社会效益四个宏观指标进行评价，形成具备指导意义的全面性评价结果。解决了传统配电网建设评价体系因指标单一不全面导致的不适应性，达到指导智能配电网精益化建设的目的。但是，该发明无法对配电开关一二次融合设备影响因素进行分析评价。

公布号为CN 107563680 A的专利文献公开了一种基于AHP和熵权法的配电网可靠性评估方法，包括：建立包含反映电能质量的新的基础指标的用电可靠性指标体系；将待评估的配电网编号并计算获得基础指标的值；通过层次分析法对基础指标进行主观赋权，计算得到主观权重θf；通过熵权法对基础指标进行客观赋权，计算得到客观权重ωf；采用最小二乘法将所得的主观权重θf和客观权重ωf进行组合优化，得到基础指标的综合权重σf；计算各个配电网的用电可靠性综合评估值。该发明中，在传统用电可靠性指标体系中增加以负荷量为权重的反映电能质量的新指标，既考虑主观情况又结合客观赋权，扩充和完善了用电可靠性指标体系，解决了传统的熵权法指标权重失衡和存在局限性的技术问题。但是，该发明没有对层次分析法和熵权法得到的综合权重进行模糊综合评价，从而无法实现对配电开关一二次融合设备关键因素的综合评价。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供的一种能够通过建立因素综合评价模型，将组合赋权法和模糊综合评判理论应用到配电开关一二次融合综合评价模型中，从而实现对配电开关一二次融合设备影响因素综合评价的分析方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种配电开关一二次融合设备影响因素分析方法，包括以下步骤：

S1：归纳并筛选配电开关一二次融合设备影响因素；

S2：运用层次分析法计算配电开关一二次融合设备影响因素的主观权重；

S3：运用熵权法计算配电开关一二次融合设备影响因素的客观权重；

S4：运用模糊综合评价法对根据层次分析法和熵权法计算得到的综合权重进行配电开关一二次融合设备影响因素各层对应的模糊计算。

进一步的，S2中，层次分析法的步骤：a.建立配电开关一二次融合设备影响因素层次分析结构；b.构建判断矩阵并规范化；c.计算主观权重。

进一步的，配电开关一二次融合设备影响因素层次分析结构中，配电开关一二次融合设备影响因素包括温度因素、压力因素、电磁干扰因素和局部放电因素，所述温度因素包括温度对二次设备电子元件影响，温度对二次设备采集单元影响，以及温度对馈线终端差分电路影响，所述压力因素包括不同海拔高度压力对一二次融合设备影响，以及内部压力对一二次融合设备影响，所述电磁干扰因素包括内部干扰、人为干扰和自然干扰，所述局部放电因素包括内部放电、表面放电和电晕放电。

进一步的，S2中，用Staay1~9标度法定义层次分析法判断矩阵，将判断矩阵带入MATLAB程序中，计算出配电开关一二次融合设备影响因素判断矩阵的最大特征值λmax和对应的特征向量，进而确定配电开关一二次融合设备关键因素各层所对应的主观权重，并对计算结果进行一致性检验。

进一步的，S3中，依据S2中计算得出的数据和评分集进行对比，形成原始矩阵，带入MATLAB程序中，计算得出配电开关一二次融合设备影响因素各层所对应的客观权重。

进一步的，S4中，依据层次分析法得到的主观权重和熵权法得到的客观权重进行综合赋权W，再用带入隶属度后得到的评语集R计算模糊综合权重B=W*R，依据结果进行配电开关一二次融合设备影响因素分析。

进一步的，S4中，结合模糊数运算法则，计算得分函数，并将影响因素的综合权重去模糊化；计算各影响因素对上层指标的重要性得分，进行模糊层次单排序；按层组合权重进行模糊层次总排序得出四种影响因素的归一化得分；得到配电开关一二次融合的影响因素分析结果。

本发明的另一个目的，一种配电开关一二次融合设备影响因素分析方法的应用：根据所述配电开关一二次融合设备影响因素分析方法的分析结果，设计一种防电磁干扰的配电开关一二次融合设备。

随着配电网建设与改造的不断推进，城市电缆化率日益提高，开关柜因体积小功能全造价低等优势被广泛使用。电气设备—二次融合推动了设备升级改造，电力终端市场对控制电力系统的主设备高低压成套电器设备的安全可靠性、自动化等方面提出了更高的要求。为了提高配电开关一二次融合设备的运行稳定性，需要对配电开关一二次融合设备的影响因素进行分析评估，然而，现有技术中并没有一套成熟的分析评估机制，本领域技术人员容易想到采用相近领域的因素分析法，如公布号CN 107563680 A专利文献公开的一种基于AHP和熵权法的配电网可靠性评估方法，包括：建立包含反映电能质量的新的基础指标的用电可靠性指标体系；将待评估的配电网编号并计算获得基础指标的值；通过层次分析法对基础指标进行主观赋权，计算得到主观权重θf；通过熵权法对基础指标进行客观赋权，计算得到客观权重ωf；采用最小二乘法将所得的主观权重θf和客观权重ωf进行组合优化，得到基础指标的综合权重σf；计算各个配电网的用电可靠性综合评估值。该专利文献是对配电网的可靠性进行分析评估，采用了层次分析法进行主观赋权、熵权法进行客观赋权，然后通过最小二乘法组合优化，得到综合权重。但是，若将该方法直接应用于配电开关一二次融合设备的影响因素分析评估，则会存在以下问题：（1）评估的对象不同，在进行层次分析时，需进行重新筛选和层次布设，以获取关键影响因素；（2）对经过层次分析法和熵权法处理得到的综合权重，采用最小二乘法，由于最小二乘法是线性估计，直接将极小值作为最小值，处理得到的结果准确性有待考量。因此本申请运用层次分析法和熵权法对配电开关一二次融合设备关键因素进行综合赋权，运用模糊综合评价法结合综合赋权进行配电开关一二次融合设备关键因素各层模糊综合计算的技术方案，对本领域技术人员来说是不容易想到的。

另外，根据本申请分析方法得到电磁干扰对配电开关一二次融合设备影响最大而设计的一种防电磁干扰配电开关柜。现有技术中也存在这种装置，如公告号为CN207896450 U的专利文献公开了一种二次回路防电磁干扰配电柜，柜体内部分隔为：进线间，断路器间，出线间，二次设备间，所述进线间和所述断路器间并排设置，所述进线间和所述断路器间的顶部设有所述二次设备间，所述出线间位于所述进线间和所述断路器间的背面；所述断路器间在靠近柜体的一侧设有上下贯穿的二次线路槽；所述二次线路槽由铝或铜或钢制成，并且截面为回型结构，所述二次线路槽侧面开设有穿线孔，所述断路器间内竖直安装断路器；所述二次设备间的底部为屏蔽隔断板，屏蔽隔断板由铝或铜或钢制成，所述屏蔽隔断板上设有若干通风孔，所述通风孔上覆盖有一层金属丝，使二次设备被有效地与一次回路隔开，能有效地屏蔽电磁干扰。根据该专利文献可知，现有技术人员在对配电柜进行防电磁干扰设计时，通常想到的是整体性防电磁设计，比如在通风孔上设置金属丝、在二次设备间设置屏蔽隔断板，但是，这种防电磁干扰措施只能防止内部电磁干扰，而无法对配电柜外部强电磁干扰进行屏蔽，因此，本申请采用在需要进行特殊防电磁干扰的电气单元上设置独立的电磁屏蔽机构，电磁屏蔽机构根据检测的电磁干扰位置和强度自动调节实现全面良好防护的技术方案，对本领域技术人员来说也是不容易想到的。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明配电开关一二次融合设备影响因素分析方法，以配电开关一二次融合设备为研究对象，建立了配电开关一二次融合综合评价模型，采用组合赋权法有效避免了单一权重赋予方法的弊端，更为精确的进行配电开关一二次融合设备关键因素的指标赋权；根据模糊综合评估方法，实现了对影响配电开关一二次融合关键因素的综合评价，其结果清晰，系统性强，用模糊数学对配电开关一二次融合设备关键因素做出了一个总体的评价。分析结果表明，电磁干扰在配电开关一二次设备融合关键因素中影响较大，对配电开关一二次融合设备的运行与检测提供一定的工程指导意义。

另外，本发明运用层次分析法和熵权法对配电开关一二次融合设备关键因素进行综合赋权，运用模糊综合评价法结合综合赋权进行配电开关一二次融合设备关键因素各层模糊综合计算。其中，层次分析法主要计算配点开关一二次融合设备因素的主观权重，熵权法主要计算配电开关一二次设备因素的客观权重，模糊综合评价法依据层次分析法和熵权法计算得到的综合权重进行配电开关一二次设备关键因素各层对应的模糊计算。本发明方法简单，制作成本低，在现有层次分析法的基础上，通过采用综合赋权法，能够更为精确的对配电开关一二次融合设备关键因素的指标进行赋权；通过采用模糊综合评价法，实现了配电开关一二次融合设备关键因素各层对应的模糊综合评价向量计算，对分析配电开关一二次融合关键因素和配电开关一二次融合设备的运行与检测具有一定的工程指导意义。

另外，本发明通过对配电开关一二次融合设备的影响因素进行分析，确定了电磁干扰对配电开关一二次融合设备的影响较大，因此，设计了一种防电磁干扰的配电开关一二次融合设备，能够防止其内部的电气元件受到电磁波的影响，而且不影响散热性能。

附图说明

图1是本发明实施例一的方法流程图；

图2是本发明实施例二中配电开关一二次融合设备影响因素层次分析结构图；

图3是本发明实施例三中配电开关一二次融合设备的正视图；

图4是本发明实施例三中电磁屏蔽机构的正视图；

图5是本发明实施例三中电磁屏蔽机构的俯视图；

图6是本发明实施例四中弧形屏蔽罩的正视图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。

实施例一

如图1所示，一种配电开关一二次融合设备影响因素分析方法，包括以下步骤：

S1：归纳并筛选配电开关一二次融合设备影响因素；

S2：运用层次分析法计算配电开关一二次融合设备影响因素的主观权重；

S3：运用熵权法计算配电开关一二次融合设备影响因素的客观权重；

S4：运用模糊综合评价法对根据层次分析法和熵权法计算得到的综合权重进行配电开关一二次融合设备影响因素各层对应的模糊计算。

S1中，首先评估配电开关一二次融合影响因素，然后成立评价专家组并对专家个体分配权重，归纳并筛选影响因素。

S2中，层次分析法的步骤：a.建立配电开关一二次融合设备影响因素层次分析结构；b.构建判断矩阵并规范化；c.计算主观权重。

S2中，用Staay1~9标度法定义层次分析法判断矩阵，将判断矩阵带入MATLAB程序中，计算出配电开关一二次融合设备影响因素判断矩阵的最大特征值λmax和对应的特征向量，进而确定配电开关一二次融合设备关键因素各层所对应的主观权重，并对计算结果进行一致性检验。

S3中，依据S2中计算得出的数据和评分集进行对比，形成原始矩阵，带入MATLAB程序中，计算得出配电开关一二次融合设备影响因素各层所对应的客观权重。

S4中，依据层次分析法得到的主观权重和熵权法得到的客观权重进行综合赋权W，再用带入隶属度后得到的评语集R计算模糊综合权重B=W*R，依据结果进行配电开关一二次融合设备影响因素分析。

S4中，结合模糊数运算法则，计算得分函数，并将影响因素的综合权重去模糊化；计算各影响因素对上层指标的重要性得分，进行模糊层次单排序；按层组合权重进行模糊层次总排序得出四种影响因素的归一化得分；得到配电开关一二次融合的影响因素分析结果。

随着电网设备自动化时代到来，传统电气开关设备由人工操作向自动化操作转型。

一二次融合技术成套设备是电气开关柜具有自动告警、应急处置、运行实时监测、维保检验和信息的监察、后台数据的统计分析等功能。“物联网+电气设备”研发和改进过程控制系统、通信解决方案、传感器和软件，实现“一二次”融合成套设备制造工艺。

智能化一二次融合成套开关柜是通过需求设计与先进制造、信息处理、人工智能等技术的集成与融合，可以形成一次开关柜具有感知、分析、推理、决策、执行、自主学习及维护等信息化功能。设备运行具有了自适应功能，是电网供电生产系统的网络化、协同化的生产设施。这些电气开关智能化装备已成为制造业转型升级的基础能力。

实施例二

如图2所示，本发明实施例作为实施例一的进一步改进，其与实施例一的不同之处在于：配电开关一二次融合设备影响因素层次分析结构中，配电开关一二次融合设备影响因素包括温度因素、压力因素、电磁干扰因素和局部放电因素，所述温度因素包括温度对二次设备电子元件影响，温度对二次设备采集单元影响，以及温度对馈线终端差分电路影响，所述压力因素包括不同海拔高度压力对一二次融合设备影响，以及内部压力对一二次融合设备影响，所述电磁干扰因素包括内部干扰、人为干扰和自然干扰，所述局部放电因素包括内部放电、表面放电和电晕放电。

目标层为配电开关一二次融合关键因素A；准则层为温度B1，压力B2，电磁干扰B3，局部放电B4。方案层为温度对二次设备电子元件影响C1；温度对二次设备采集单元影响C2；温度对馈线终端差分电路影响C3；不同海拔高度，压力对一二次融合设备影响C4；内部压力对一二次融合设备影响C5；内部干扰C6；人为干扰C7;自然干扰C8；内部放电C9；表面放电C10；电晕放电C11。

基于层次分析和模糊算法的一二次融合配电设备影响因素分析方法结论如下：以配电开关一二次融合设备为研究对象，建立了配电开关一二次融合综合评价模型，采用组合赋权法（层次分析法和熵权法）有效避免了单一权重赋予方法的弊端，根据模糊合评估方法，实现了对影响配电开关一二次融合关键因素的综合评价，分析结果表明，电磁干扰在配电开关一二次设备融合关键因素中影响较大，局部放电与温度次之，压力影响较小，结果对配电开关一二次融合设备的运行与检测提供一定的工程指导意义。

实施例三

根据实施例二中影响因素的分析结果，本发明实施例提供一种针对于降低电磁干扰的配电开关一二次融合设备。

如图3~5所示，所述配电开关一二次融合设备包括开关柜本体1，以及设置在开关柜本体1内的模块化的负荷开关单元2、熔断器组合单元3、断路器单元4、母线分段单元5；

所述负荷开关单元2、熔断器组合单元3、断路器单元4、母线分段单元5外部均设置电磁屏蔽机构6，所述开关柜本体1内部设置多个电磁波检测传感器7；

所述电磁屏蔽机构6包括环形底座61，与所述环形底座61转动连接的弧形屏蔽罩62。

所述环形底座61上部固定设置转盘轴承，所述转盘轴承分为固定环63和转动环64，固定环63与环形底座61通过螺栓连接，转动环64上设置所述弧形屏蔽罩62，所述弧形屏蔽罩62的底部边缘设置弧形齿板65，所述环形底座61外侧设置第一伺服电机66，所述第一伺服电机66的输出轴上设置齿轮67，所述齿轮67与所述弧形齿板65相互啮合；

所述环形底座61两侧设置排线孔68。

多个所述电磁波检测传感器与控制器的输入端连接，第一伺服电机与控制器的输出端连接；所述电磁波检测传感器的数量为16个，所述负荷开关单元、熔断器组合单元、断路器单元、母线分段单元外侧分别均匀布设4个，4个电磁波检测传感器监测负荷开关单元（或者熔断器组合单元、断路器单元、母线分段单元等其他电气单元）周侧的电磁波强度，并实时发送至控制器，当判断电磁波强度达到干扰负荷开关单元时，控制器通过识别电气单元某侧存在电磁干扰，控制第一伺服电机转动，从而带动弧形屏蔽罩转动对该侧进行电磁屏蔽。而且，弧形屏蔽罩每转动180度后，控制器控制所述第一伺服电机反转。

所述弧形屏蔽罩为四分之一球体结构，采用该结构，不仅屏蔽效果好，而且不影响电气单元散热。

实施例四

本发明实施例作为对实施例三的进一步改进，其与实施例三的不同之处在于：

如图6所示，所述弧形屏蔽罩采用双层结构，包括第一屏蔽罩621和第二屏蔽罩622，所述第一屏蔽罩621和第二屏蔽罩622均为四分之一球体结构，且第一屏蔽罩621的体积略大于第二屏蔽罩622，第一屏蔽罩621设置在第二屏蔽罩622外侧，且第一屏蔽罩621与第二屏蔽罩622两端分别铰接；

第一屏蔽罩621的底部外侧设置弧形齿板，该弧形齿板与第一伺服电机上的齿轮啮合；

第一屏蔽罩621一端通过销轴623与第二屏蔽罩622连接，第一屏蔽罩621另一端固定设置轴承624，所述轴承624内设置轴体625，所述轴体625一端与所述第二屏蔽罩622固定连接，所述轴体625另一端从所述第一屏蔽罩621穿出，且该端部设置第一锥形齿轮626，所述第一锥形齿轮626通过第二伺服电机627上的第二锥形齿轮628传动，所述第二伺服电机627与所述控制器的输出端连接。

本发明实施例中，当电气单元周围的电磁干扰较强时，控制器控制第二伺服电机转动，带动第二屏蔽罩绕铰接点转动，从而两个屏蔽罩组合成一个整体，罩设在电气单元外部，起到防电磁干扰的作用，此时，控制器给检修人员发出告警信息，检查电磁干扰增强的原因。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种配电开关一二次融合设备影响因素分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：归纳并筛选配电开关一二次融合设备影响因素；

S2：运用层次分析法计算配电开关一二次融合设备影响因素的主观权重；

S3：运用熵权法计算配电开关一二次融合设备影响因素的客观权重；

S4：运用模糊综合评价法对根据层次分析法和熵权法计算得到的综合权重进行配电开关一二次融合设备影响因素各层对应的模糊计算。

2.如权利要求1所述的配电开关一二次融合设备影响因素分析方法，其特征在于：S2中，层次分析法的步骤：a.建立配电开关一二次融合设备影响因素层次分析结构；b.构建判断矩阵并规范化；c.计算主观权重。

3.如权利要求2所述的配电开关一二次融合设备影响因素分析方法，其特征在于：配电开关一二次融合设备影响因素层次分析结构中，配电开关一二次融合设备影响因素包括温度因素、压力因素、电磁干扰因素和局部放电因素，所述温度因素包括温度对二次设备电子元件影响，温度对二次设备采集单元影响，以及温度对馈线终端差分电路影响，所述压力因素包括不同海拔高度压力对一二次融合设备影响，以及内部压力对一二次融合设备影响，所述电磁干扰因素包括内部干扰、人为干扰和自然干扰，所述局部放电因素包括内部放电、表面放电和电晕放电。

4.如权利要求3所述的配电开关一二次融合设备影响因素分析方法，其特征在于：S2中，用Staay1~9标度法定义层次分析法判断矩阵，将判断矩阵带入MATLAB程序中，计算出配电开关一二次融合设备影响因素判断矩阵的最大特征值λmax和对应的特征向量，进而确定配电开关一二次融合设备关键因素各层所对应的主观权重，并对计算结果进行一致性检验。

5.如权利要求4所述的配电开关一二次融合设备影响因素分析方法，其特征在于：S3中，依据S2中计算得出的数据和评分集进行对比，形成原始矩阵，带入MATLAB程序中，计算得出配电开关一二次融合设备影响因素各层所对应的客观权重。

6.如权利要求5所述的配电开关一二次融合设备影响因素分析方法，其特征在于：S4中，依据层次分析法得到的主观权重和熵权法得到的客观权重进行综合赋权W，再用带入隶属度后得到的评语集R计算模糊综合权重B=W*R，依据结果进行配电开关一二次融合设备影响因素分析。

7.如权利要求6所述的配电开关一二次融合设备影响因素分析方法，其特征在于：S4中，结合模糊数运算法则，计算得分函数，并将影响因素的综合权重去模糊化；计算各影响因素对上层指标的重要性得分，进行模糊层次单排序；按层组合权重进行模糊层次总排序得出四种影响因素的归一化得分；得到配电开关一二次融合的影响因素分析结果。

8.一种配电开关一二次融合设备影响因素分析方法的应用，其特征在于：根据所述配电开关一二次融合设备影响因素分析方法的分析结果，设计一种防电磁干扰的配电开关一二次融合设备。

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