CN114881483A - 一种配电自动化终端状态评价指标的权重动态分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种配电自动化终端状态评价指标的权重动态分配方法，首先通过配电网运维检修标准以及专家经验得到配电自动化终端所有状态评价指标各自的初始权重，然后根据配电自动化终端状态评价初始结果、状态指标归一化值所处区间及其本身的变化，独立调整量测数据发生变化的状态评标指标的指标权重，最后对所有状态评价指标进行二次调整，确保配电自动化终端状态评价指标权重分配的一致性。本发明动态调整部分迅速恶化指标在配电网自动化终端状态评价中的权重，突出了配电自动化终端最终评价结果中该指标迅速恶化状况，避免了单一元件故障导致的配电自动化终端整体失效导致无法反应状态评价结果的情况发生。

Description

一种配电自动化终端状态评价指标的权重动态分配方法

技术领域

本发明属于电力技术领域，具体涉及一种配电自动化终端状态评价指标的权重动态分配方法。

背景技术

配电自动化终端主要用于配电网正常运行时的电压电流数据采集与监测、配电开关状态采集与开合遥控等。配电自动化终端是配电自动化系统的重要组成部分，对于配电自动化终端的状态评价，有助于实现分布广、数量多的配电自动化终端的状态检修。

决定配电自动化终端运行状态的元件众多，一般包括遥信功能相关元件、遥控功能相关元件、遥测功能相关元件、蓄电池及后备电源相关元件、馈线自动化相关软件等。通过在线监测、日常巡检、现场检测等手段，可以获取各元件的状态评价指标。最终通过配电自动化终端状态指标各自的权重，可以得到配电自动化终端的加权状态评价份数，继而判断配电自动化终端是处于下述四种状态的哪一种：正常状态、注意状态、异常状态、故障状态。

在进行配电自动化终端状态评价时，对这些状态指标的权重分配是开展配电自动化终端状态评估的重难点。目前，配电自动化终端状态评价指标一般基于层次分析法或熵权法进行权重分析，基于层次分析法的配电自动化终端状态评价指标权重分配结果过于依赖评审专家的主观推断，而基于熵权法的配电自动化终端状态评价指标权重分配计算过程繁冗，计算时间长，依赖的数据量较大，在现有条件下难以满足。

现有的配电自动化终端状态评价指标权重分配方法都存在各自的不足。与此同时，这些权重分配结果往往是保持不变的，配电自动化终端的状态评价结果的变化仅仅依赖于配电自动化终端状态评价指标的得分情况。这一状态评价方法在配电自动化终端正常运行时可以得出有效的结果，但在某一个或数个状态评价指标明显快速恶化时，由于这几个状态评价指标的权重分配太低，将导致配电自动化终端最终的状态评价结果变化不大，而这在主要由电子元器件组成的配电自动化终端中常有发生，因此会导致配电网运维人员忽略了该配电自动化终端即将面临的损坏风险，不便于提前安排检修工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种配电自动化终端状态评价指标的权重动态分配方法，用于突出部分状态评价指标快速恶化对整个配电自动化终端状态评价的影响。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种配电自动化终端状态评价指标的权重动态分配方法，包括以下步骤：

S1：获取配电自动化终端的N个状态评价指标中第i个状态评价指标的初始权重u_i，1≤i≤N，

S2：按配电自动化终端的状态评价指标的类型，对N个指标量测数据应用于状态评价的得分进行归一化处理；

S3：设x′_i为第i个状态评价指标的归一化值，y代表配电自动化终端的状态评价的初始结果，则：

S4：配电自动化终端运行一段时间后，设第i个状态评价指标的归一化值由x′_i变为x′_i+Δx′_i，则根据配电自动化终端的状态评价的初始结果y、第i个状态评价指标的归一化值所处的区间及其自身的变化，独立调整第i个状态评价指标的权重u_i得到调整后的第i个状态评价指标的权重u_i ⁽¹⁾；

S5：对所有状态评价指标进行二次调整，使配电自动化终端的所有状态评价指标的权重之和为1；设

为二次调整后的配电自动化终端的第i个状态评价指标的最终权重，则计算公式如下：

按上述方案，所述的步骤S2中，若第i个状态评价指标的实测数值越大代表指标越好；设x_i为配电自动化终端的第i个状态评价指标的实测数据，X_i,max为第i个状态评价指标的实测数据完全满足配电自动化终端的最优值，X_i,min为第i个状态评价指标的实测数据允许的最小值，x_i′为第i个状态评价指标的归一化值，则x′_i的归一化处理公式为：

按上述方案，所述的步骤S2中，若第i个状态评价指标的实测数值越小代表指标越好；设x_i为配电自动化终端的第i个状态评价指标的实测数据，Y_i,max为第i个状态评价指标的实测数据允许的最大值，X_i,min为第i个状态评价指标的实测数据完全满足配电自动化终端的最优值，x′_i为第i个状态评价指标的归一化值，则x′_i的归一化处理公式为：

按上述方案，所述的步骤S2中，若第i个状态评价指标的实测数值居中代表指标越好；设x_i为配电自动化终端的第i个状态评价指标的实测数据，Z_i,max和Z_i,max分别表示第i个状态评价指标的实测数据允许的最大值和最小值，X_i,1和X_i,2分别表示第i个状态评价指标的实测数据完全满足配电自动化终端的最优区间的起始位置和终止位置，x′_i为第i个状态评价指标的归一化值，则x′_i的归一化处理公式为：

按上述方案，所述的步骤S4中，具体步骤为：

调整后的权重u_i ⁽¹⁾的计算公式如下：

6.一种计算机存储介质，其特征在于：其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行如权利要求1至权利要求5中任意一项所述的一种配电自动化终端状态评价指标的权重动态分配方法。

本发明的有益效果为：

1.本发明的一种配电自动化终端状态评价指标的权重动态分配方法，根据配电自动化终端状态评价初始结果、状态指标归一化值所处区间及其本身的变化，动态调整各状态评价指标的权重，实现了突出部分状态评价指标快速恶化对整个配电自动化终端状态评价的影响的功能。

2.本发明根据配电自动化终端各状态评价指标的量测数据动态调整各自在该终端状态评价结果中的比重，避免了单一元件故障导致的配电自动化终端整体失效而状态评价结果无法反应的情况发生。

附图说明

图1是本发明实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，本发明实施例的一种配电自动化终端状态评价指标的权重动态分配方法，包括以下步骤：

S1：通过配电网运维检修标准以及专家经验，得到配电自动化终端所有N个状态评价指标各自的初始权重u_i，u_i代表第i个状态评价指标的初始权重，其中1≤i≤N；

S2：按配电自动化终端状态评价指标的类型，对各指标量测数据应用于状态评价的得分进行归一化处理，具体公式如下：

若第i个状态评价指标实测数值越大代表指标越好，则其归一化处理公式为：

上式中，x_i为配电自动化终端第i个状态评价指标实测数值，X_i,max为该实测数据完全能满足配电自动化终端的最优值，X_i,min为该实测数据允许的最小值，x′_i为该第i个状态评价指标的归一化值。

若第i个状态评价指标实测数值越小代表指标越好，则其归一化处理公式为：

上式中，x_i为配电自动化终端第i个状态评价指标实测数值，Y_i,max为该实测数据允许的最大值，X_i,min为该实测数据完全能满足配电自动化终端的最优值，x′_i为该第i个状态评价指标的归一化值。

若第i个状态评价指标实测数值居中代表指标越好，则其归一化处理公式为：

上式中，x_i为配电自动化终端第i个状态评价指标实测数值，Z_i,max和Z_i,max分别表示该实测数据允许的最大值和最小值，X_i,1和X_i,2分别表示该实测数据完全能满足配电自动化终端的最优区间的起始位置和终止位置，x′_i为该第i个状态评价指标的归一化值。

S3：计算配电自动化终端状态评价初始结果，如下：

上式中，N代表配电自动化终端状态评价指标的数量；u_i代表第i个状态评价指标的权重；x′_i为该第i个状态评价指标的归一化值；y代表配电自动化终端状态评价的初始结果。由步骤1和步骤2可得，0≤y≤1。

S4：配电自动化终端运行一段时间后，各状态评价指标的实测数据发生了变化，假设第i个状态评价指标归一化值由x′_i变为x′_i+Δx′_i，则根据配电自动化终端状态评价初始结果y、状态指标归一化值所处区间及其本身的变化，独立调整其本身的指标权重u_i，计算公式如下：

S5：由于状态评价指标实测数据发生变化的数量往往大于1个，由此导致这些状态评价指标的权重各自发生了调整，为保证配电自动化终端所有状态评价指标的权重之和依然为1，需要对所有状态评价指标进行二次调整，具体如下：

上式中，

为二次调整后的配电自动化终端第i个状态评价指标对应的最终权重，N为应用于配电自动化终端状态评价的状态评价指标数量总和。

通过以上五步实现了配电自动化终端状态评价指标权重的动态分配，为后续实现配电自动化终端状态评价及状态检修提供关键参数。

下面为说明所提及配电自动化终端状态评价指标权重的动态分配方法的有效性，结合一典型配电自动化终端FTU检测状态量进行说明，实现步骤如图1所示。其所有的状态评价指标及初始权重具体如下：

含有24个状态评价指标，分别为：

1)遥信功能，x₁，x₁’＝0.9时，初始权重u₁＝0.069；

2)遥测功能，x₂，x₂’＝0.9时，初始权重u₂＝0.069；

3)遥控功能，x₃，x₃’＝0.9时，初始权重u₃＝0.070；

4)蓄电池，x₄，x₄’＝0.9时，初始权重u₄＝0.017；

5)外观，x₅，x₅’＝0.9时，初始权重u₅＝0.017；

6)后备电源检查，x₆，x₆’＝0.9时，初始权重u₆＝0.023；

7)配电终端运行状况检查，x₇，x₇’＝0.9时，初始权重u₇＝0.044；

8)接地装置检查，x₈，x₈’＝0.9时，初始权重u₈＝0.008；

9)状态量采集，x₉，x₉’＝0.9时，初始权重u₉＝0.137；

10)模拟量采集，x₁₀，x₁₀’＝0.9时，初始权重u₁₀＝0.137；

11)控制，x₁₁，x₁₁’＝0.9时，初始权重u₁₁＝0.137；

12)通信，x₁₂，x₁₂’＝0.9时，初始权重u₁₂＝0.077；

13)维护，x₁₃，x₁₃’＝0.9时，初始权重u₁₃＝0.021；

14)其他，x₁₄，x₁₄’＝0.9时，初始权重u₁₄＝0.032；

15)当地功能，x₁₅，x₁₅’＝0.9时，初始权重u₁₅＝0.018；

16)历史信息之核心控制单元，x₁₆，x₁₆’＝0.9时，初始权重u₁₆＝0.054；

17)历史信息之外壳架构，x₁₇，x₁₇’＝0.9时，初始权重u₁₇＝0.009；

18)历史信息之馈线自动化功能，x₁₈，x₁₈’＝0.9时，初始权重u₁₈＝0.031；

19)历史信息之检修次数，x₁₉，x₁₉’＝0.9时，初始权重u₁₉＝0.007；

20)历史信息之家族缺陷，x₂₀，x₂₀’＝0.9时，初始权重u₂₀＝0.006；

21)历史信息之故障发生的历史记录，x₂₁，x₂₁’＝0.9时，初始权重u₂₁＝0.009；

22)历史信息之运行年限，x₂₂，x₂₂’＝0.9时，初始权重u₂₂＝0.002；

23)历史信息之设备资料，x₂₃，x₂₃’＝0.9时，初始权重u₂₃＝0.002；

24)历史信息之运行工况，x₂₄，x₂₄’＝0.9时，初始权重u₂₄＝0.005。

本发明实施例的配电自动化终端状态评价指标及其初始权重参见下表：

在上述情况下，配电自动化终端的状态评价结果y＝0.9，处于正常状态。

当模拟量采集x₁₀’由0.9骤然下降为0.65，且遥测功能x₂’由0.9骤然下降到0.65时，若各状态评价指标权重不变，则配电自动化终端的状态评价结果y仅从0.9下降为0.849，变化幅度较小，同时配电自动化终端依然处于正常运行状态，不会引起运维人员的注意。但模拟量采集和遥测功能两个状态指标的下降幅度较大，该配电自动化终端设备部分元件应处于迅速恶化状态，理应得到运维人员的注意。

采用本专利提出的权重动态调整后，24个状态评价指标权重得以更新为：u₁ ⁽²⁾＝0.051；u₂ ⁽²⁾＝0.139；u₃ ⁽²⁾＝0.052；u₄ ⁽²⁾＝0.013；u₅ ⁽²⁾＝0.013；u₆ ⁽²⁾＝0.017；u₇ ⁽²⁾＝0.032；u₈ ⁽²⁾＝0.006；u₉ ⁽²⁾＝0.101；u₁₀ ⁽²⁾＝0.274；u₁₁ ⁽²⁾＝0.101；u₁₂ ⁽²⁾＝0.057；u₁₃ ⁽²⁾＝0.016；u₁₄ ⁽²⁾＝0.024；u₁₅ ⁽²⁾＝0.013；u₁₆ ⁽²⁾＝0.040；u₁₇ ⁽²⁾＝0.007；u₁₈ ⁽²⁾＝0.023；u₁₉ ⁽²⁾＝0.005；u₂₀ ⁽²⁾＝0.004；u₂₁ ⁽²⁾＝0.007；u₂₂ ⁽²⁾＝0.002；u₂₃ ⁽²⁾＝0.002；u₂₄ ⁽²⁾＝0.003。

本发明实施例的配电自动化终端状态评价指标实测值变化时对应的权重动态调整结果参见下表：

则最终的配电自动化终端状态评价结果y从0.9下降为0.797，下降幅度明显增大，且变更为注意状态，突出了模拟量采集以及遥测功能状态评价指标快速恶化对整个配电自动化终端状态评价的影响。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种配电自动化终端状态评价指标的权重动态分配方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：获取配电自动化终端的N个状态评价指标中第i个状态评价指标的初始权重u_i，1≤i≤N，

S2：按配电自动化终端的状态评价指标的类型，对N个指标量测数据应用于状态评价的得分进行归一化处理；

S3：设x′_i为第i个状态评价指标的归一化值，y代表配电自动化终端的状态评价的初始结果，则：

S4：配电自动化终端运行一段时间后，设第i个状态评价指标的归一化值由x′_i变为x′_i+Δx′_i，则根据配电自动化终端的状态评价的初始结果y、第i个状态评价指标的归一化值所处的区间及其自身的变化，独立调整第i个状态评价指标的权重u_i得到调整后的第i个状态评价指标的权重u_i ⁽¹⁾；

S5：对所有状态评价指标进行二次调整，使配电自动化终端的所有状态评价指标的权重之和为1；设

为二次调整后的配电自动化终端的第i个状态评价指标的最终权重，则计算公式如下：

2.根据权利要求1所述的一种配电自动化终端状态评价指标的权重动态分配方法，其特征在于：所述的步骤S2中，若第i个状态评价指标的实测数值越大代表指标越好；设x_i为配电自动化终端的第i个状态评价指标的实测数据，X_i,max为第i个状态评价指标的实测数据完全满足配电自动化终端的最优值，X_i,min为第i个状态评价指标的实测数据允许的最小值，x′_i为第i个状态评价指标的归一化值，则x′_i的归一化处理公式为：

3.根据权利要求1所述的一种配电自动化终端状态评价指标的权重动态分配方法，其特征在于：所述的步骤S2中，若第i个状态评价指标的实测数值越小代表指标越好；设x_i为配电自动化终端的第i个状态评价指标的实测数据，Y_i,max为第i个状态评价指标的实测数据允许的最大值，X_i,min为第i个状态评价指标的实测数据完全满足配电自动化终端的最优值，x′_i为第i个状态评价指标的归一化值，则x′_i的归一化处理公式为：

4.根据权利要求1所述的一种配电自动化终端状态评价指标的权重动态分配方法，其特征在于：所述的步骤S2中，若第i个状态评价指标的实测数值居中代表指标越好；设x_i为配电自动化终端的第i个状态评价指标的实测数据，Z_i,max和Z_i,max分别表示第i个状态评价指标的实测数据允许的最大值和最小值，X_i,1和X_i,2分别表示第i个状态评价指标的实测数据完全满足配电自动化终端的最优区间的起始位置和终止位置，x′_i为第i个状态评价指标的归一化值，则x′_i的归一化处理公式为：

5.根据权利要求1所述的一种配电自动化终端状态评价指标的权重动态分配方法，其特征在于：所述的步骤S4中，具体步骤为：

调整后的权重u_i ⁽¹⁾的计算公式如下：

6.一种计算机存储介质，其特征在于：其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行如权利要求1至权利要求5中任意一项所述的一种配电自动化终端状态评价指标的权重动态分配方法。

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