基于层次分析法的变电站状态评估优化研究

基于层次分析法的变电站状态评估优化研究

范乐鹏黄俊伸

（国网浙江遂昌县供电有限公司）

摘要：定期检修已不能满足电网的发展水平，通常会带来＂过修＂和＂欠修＂的问题，，遂昌公司提出一套变电站状态评估方法用于辅助决策变电站检修计划：首先，通过对变电站各类设备运行状态的分析得知影响变电站运行状态的主要因素。其次，建立阶梯模型，对影响变电站状态的因素进行分层分类，并利用层次分析法确定各个因素的权重。最后，利用模糊综合评价的方法对变电站状态进行综合评价，通过得到的评价结果指导公司科学合理的开展检修工作。

关键词：状态检修；层次分析法；变电站状态评估；模糊综合评价法

一、业务背景

（一）电网发展要求提升状态检修水平

变电站设备的传统检修方式是定期检修，即根据设备的历史运行状态信息设定一个维修周期，当维修周期到达时就按计划对设备进行检修。但随着我国快速发展，电网的完备程度也在日益改善，设备的持续增加带来了巨大的检修工作，以前的定期检修计划已经不能满足目前的设备数量和维修的计划。

（二）企业发展需要提高服务质量

在研究、探索提高设备可靠性和检修针对性的新的检修管理方式中，状态检修是解决当前检修工作面临问题的重要手段。科学合理的变电设备状态检修工作可以缩短检修时间降低投入成本，提高设备运行效率，减少检修工作量，树立良好的社会形象。

（三）高质量状态检修需要提升状态评价水平

状态评价是状态检修的核心内容，目前国内对变电站设备的评估主要还是处于单独对每个设备进行评估的阶段，亟需要形成一套完善的、综合的、系统的方法，进一步加深对变电站设备综合评估，提升变电设备检修水平。

二、模型及算法

2.1算法及应用

2.1.1基本原理

层次分析法（AnalyticHierarchyProcess，简称AHP）是一种定性与定量分析相结合的多目标决策方法，该方法的实质是试图使人的思维条理化、层次化。它是将目标分解为多个子目标，形成一个含有目标和子目标的一个复杂系统，并充分利用人的经验和判断，并给予量化，计算出各个目标的权重，进而对决策方案优劣进行分层排序。

层次分析法的流程依次为：①建立阶梯层次结构模型；②构造两两比较判断矩阵；③

构造一致性矩阵；④求取权重值

2.1.2方法步骤

2.1.1建立梯级模型

层次分析法应用于变电站状态评估的过程为

（1）对影响变电站状态的指标进行分类，然后构造各指标之间相互错杂的层次结构模型，见图1所示。

图1变电站状态评估层次分析结构模型

（2）根据层次结构图确定各指标重要性权重。

（3）计算出方案层各方案的相对权重，据此判断被评价区域变电站状态如何。

假设图2中的指标从左到右依次为U1、U2、U3、U4，其对应权重为w1、w2、w3、w4，将这些权重两两比较，构造一个4×4的判断矩阵A。

求得其特征向量W和最大特征值λmax。

（4）进行层次单排序、一致性检验

（5）进行层次总排序、一致性检验

2.1.2变电站设备状态信息评估的实例分析

以丽水市遂昌县境内2018年1月3座35kV变电站为例，进行上文所建模型的核算：

（1）构造层次结构模型，如图1所示；

（2）构造对比判断矩阵并进行一致性校验：

将影响变电站状态的四个因素变压器U1、断路器U2、隔离开关U3、互感器U4，根据表3标度法，两两判断比较，构架判断矩阵A。

判断矩阵A的最大特征值及特征向量计算如下：

A计算判断矩阵每一行元素乘积

M1=1×3×5×7=105M2=1/3×1×2×3=2

M3=1/4×1/2×1×2=0.25M4=1/6×1/3×1/2×1=0.0278

B计算Mi的n=4次方根

C对向量

进行归一化处理，则所求的的特征向量为

。

D计算判断矩阵的最大特征值

其中：

则最大特征值为：

E判断矩阵一致性校验：

由表可知，当n=4时，RI=0.9：

判断矩阵满足一致性要求。

因此，对应与的权重为

。

（3）评估变电站状态

变电站各个设备状态评分来源于PMS2.0系统，经过数据分析和筛选，变电站设备各个设备状态评分依次为（变压器、断路器、隔离开关、电感器）：

王村口变：70、78、80、85

垵口变：79、82、83、85

妙高变：45、35、55、55

根据上文，我们求得了影响变电站状态评估各设备的权重，因此得到了变电站状态评估综合得分，分别为：

王村口变：74.3527

垵口变：80.6955

妙高变：49.6737

根据上表所示结果，对妙高变进行技改，7月份技改结束，对妙高变重新进行状态评分，

结果如下：

各设备状态评分：95、98、95、98

综合评分：96.143

层次分析法和大数据相结合，能准确分析出变电站状态评价，使状态检修更具有针对性和效能性。

三、价值及成效

变电站设备状态信息评估是当前研究的热点内容，在参考大量文献及现有的研究基础上，结合自己的思想与想法，提出了基于层次分析法的变电站状态评估优化研究，主要工作成效如下：

1.层次分析法完善变电站评估方法。基于层次分析法的变电站状态评估，在单一设备的评估基础上进行改进，提出一种综合评估的方法对变电站设备进行全面、真实、有效的评估，这样既能真实的反映现有变电站设备运行状态信息，还能对变电站整体运行情况进行评估。该方法具有普适性、推广性，适合不同环境、不同电压等级的变电站。

2．状态评价辅助决策变电站检修计划。通过基于模糊综合评估的分析手段，结合层次分析法去计算指标的权重方法，能够实现多目标模糊因素分析，同时能够为设备的检修提供可靠的依据，在实际中具有重要的应用价值和实际意义。

3．科学检修促进供电服务质量提升。用户对供电可靠性的要求随着经济的发展逐步提高，科学合理的检修工作不仅可以缩短检修工作量、降低投入成本，而且可以明显的缩短停电时间，提升供电服务质量。通过对比今年1-10月的停电次数、停电时间，我们发现，科学合理的安排检修计划，停电次数明显表少，停电时间明显缩短，效果显著。