基于可拓学的架空输电线路运行状态评估研究

基于可拓学的架空输电线路运行状态评估研究

作者：杨玺

来源：《价值工程》2018年第13期

摘要： 为了解决运行中的架空输电线路评价参数指标繁多，评价结构体系复杂等问题，提出了一种基于层次分析法和可拓学理论的多层次多指标的输电线路运行状态综合评价模型，对输电线路运行状态进行评价，得出评价指标量值，运用层次分析法确定影响输电线路运行状态的评价指标权重系数，再根据物元可拓理论确定经典域物元、节域物元和可拓集合中的关联函数，得到输电线路运行状态的评价结果。将层次分析法与可拓学理论相结合，既能客服层次分析法中指标不容易量化的主观性，又能避免物元可拓评价方法中对指标权重的忽视。最后，将该模型应用于某区域的架空输电线路，通过具体实例来验证了该评估模型的可行性。 Abstract： In order to solve the problem of the evaluation index of the overhead transmission lines in operation and the complexity of the evaluation structure system， a comprehensive evaluation model of the transmission line running status of the multi-level and multi-index based on the analytic hierarchy process and the extension theory is proposed. And then the analytic hierarchy process is used to determine the weight index of the evaluation index which affects the running state of the transmission line. Then， according to the theory of extension theory， the classical domain matter element， the kernel element element and the extension set， the transmission line running status evaluation results are obtained. The combination of analytic hierarchy process and extension theory can not only quantify the subjectivity of the index in the customer service analytic hierarchy process （AHP）， but also avoid the neglect of the index weight in the method of matter-element extension evaluation. Finally， the model is applied to the overhead transmission lines in a certain area， and the feasibility of the evaluation model is verified by concrete examples. 关键词： 输电线路;状态评价;评价模型;层次分析法;可拓学

Key words： transmission line;state assessment;evaluation model;analytic hierarchy process;extenics

中图分类号：TM752 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）13-0100-05 0 引言

架空输电线路的运行状态影响到电力系统运行的可靠性。输电线路在我国分布地域广泛，且可靠性受外界环境影响较大，因此在线监测难度大，发生故障的频率较高。例如：线路风偏闪络故障、线路污闪、线路覆冰故障以及雷击跳闸等[1]。为了确保输电线路的正常运行，对输电线路的运行状态进行科学合理的评价是确保其正常运行工作的必要条件[2，3]。

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对输电线路运行状态评估一直都是电网运行的重要研究方向，虽然评价方法多种多样，但是通常的评价步骤都是先选取影响输电线路运行状态的评价指标，构建输电线路运行状态评价体系，结合定量的评价方法，做出输电线路运行状态综合评价。然而，输电线路运行状态收到众多方面影响，且影响因素均有复杂性和不确定性，使得输电线路运行状态评价更为动态、复杂。近年来，国内外研究学者进行大量的研究探索，文献[4]研究了输电杆塔的状态评估方法，采用不确定性方法分析影响杆塔安全工作的因素及其对应的概率，并得出了杆塔安全评估指标体系。文献[5]在构建灰色评价模型的基础上，利用 AHP 法评价了某 500 kV高压输电线路的运行状态。文献[6]等人通过FCE法对输电线路的整体状态进行了有效评估。文献[7]提出一种基于马尔可夫链模型的运行状态及其风险的评估方法。虽然这些方法对输电线路的运行状态进行了有效的评估，但是输电线路现场的条件千变万化，目前尚未构建一套比较完整的状态评价指标体系。

可拓学[8，10]是用一种智能化的解决问题方法，主要研究内容是将具体实际问题抽象为形式化的矛盾问题及解决过程，研究矛盾问题的普遍规律，构建解决矛盾问题的方法体系。本文把可拓学理论和层次分析法相融合，应用在输电线路运行状态的评估中，从杆塔、导地线、绝缘子、金具及接地装置5方面（准则层）综合考虑影响输电线路运行状态的评价指标（指标层），建立多层次多指标的数学模型，最终求出其状态综合评价结果。 1 层次分析—物元可拓综合评判法 1.1 层次分析法

影响架空输电线路状态的因素有很多，并且其结构复杂，难以完全采用定量的方法进行分析和评估。层次分析法针对复杂的多目标决策问题，将定性与定量分析方法相结合的综合决策方法，具有定量数据信息需求少，简洁实用等优点。基本思想是按照问题要求建立起一个描述系统特性的三层（目标层、准则层、方案层）递阶层次结构模型，然后请相关领域专家对各层次的影响因素进行评判，给出相应的比例标度，计算出各个层次所有影响因素的相对重要性权值，并加以排序，最后根据排序结果进行规划决策和选择问题的措施[11]。 1.2 物元可拓评判法

鉴于输电线路状态评估的状态量不易用确切数学描述，采用物元可拓法对其进行量化评估成为必要。关于物元可拓的评估办法是在可拓集合论的基础上，根据物元的可拓性，利用关联函数建立事物相互之间、因素相互之间的联系水平以及数量上的关系，结合定性定量的方法对一个对象或者多个对象的优劣评价，评价对象包括事物、策略、方法等[12]。进行物元可拓综合评价的步骤如下：判定衡量条件，构件可拓学评估模型，得出评估物元的经典域和节域;确定待评物元;建立关联函数并计算;确定权重;计算待评价的物元综合关联系数;确定待评价物元的评价级别。

2 输电线路状态评价模型的建立

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2.1 输电线路评价指标体系构建

架空输电线路最突出的特点就是线路部件多、距离长，运用层次分析法，建立输电线路状态评价指标体系（O）（即目标层），目标层又包括5个准则层（H），即：一是杆塔（基础），可从弯曲度、倾斜角度、裂纹、腐蚀、构件牢固等角度分析;二是导地线，可从弧垂、断股、地线锈蚀等角度分析;三是绝缘子，可从污秽、零值自爆率、钢帽钢脚锈蚀等角度分析;四是金具，可从磨损、腐蚀、松动等角度考虑;五是相关接地装置，可从接地体电阻值、接地体埋深、接地体连接等角度考虑。 2.2 评价指标权重的确定

输电线路状态评估指标权重，运用AHP方法确定，过程如下：

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4 结论

①架空输电线路运行状态指标权重的确定是进行可拓学评价的重要步骤之一，依据层次分析法，从杆塔、导地线、绝缘子、金具、接地装置5个方面确定了影响架空输电线路运行状态的17个评价指标，计算出各个评价指标的权重，有效克服了传统权重系数确定办法的主观性，让评价办法更加客观、精确。

②本文将层次分析法和可拓学相关理论结合，构建出一种新的输电线路状态评价指标体系，经过计算得出，输电线路运行状态评价的级别关联程度为0.4145，运行状态评判等级为Ⅱ级，输电线路运行状态处于注意状态。

③层次分析法—可拓学评价模型的输电线路运行状态评价结果与以往运用的模糊评价和灰色关联法计算的结果一致，由此表明此模型是可行合理的。基于层次分析法的输电线路运行状态可拓学评价考虑了多个角度、多个因素，模型所应用指标的数量和种类没有收到约束，有效

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避免单因素决策的片面性和人的主观差异性对评价结果的影响。本模型可适用于不同的架空输电线路，能够准确、科学的对线路的运行状态进行评价，节省人力和财力资源，保证线路运行的安全性。 参考文献：

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