一种配电网电缆运行状态评价方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种配电网电缆运行状态评价方法及系统，包括：采集获取待评价区域配电网运行电缆的台账统计信息；确定状态评价的影响因素集U；设定判断集V；计算电缆的故障发生概率，获得各影响因素下的电缆故障概率以及各影响因素作用下的电缆故障与正常运行的条件概率；基于信息熵理论计算影响因素集U中的各影响因素对电缆故障的影响程度以及各影响因素自身的变化程度，获得权重集A；建立隶属度函数μ(x)，获得判断矩阵R；量化得到评价集D与判断集V之间的对应关系并作出状态评价。本发明专利技术的权重计算仅由客观的故障信息统计数据决定，可避免人为对各因素进行判断的干扰，可使影响因素权重的客观性提升。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网电缆运行状态评价方法及系统
本专利技术属于电力系统自动化以及高电压与绝缘
，涉及一种配电网电缆线路运行状态评价方法，特别涉及一种配电网电缆运行状态评价方法及系统。
技术介绍
根据全国供电可靠性分析，2009年10kV配电系统中电缆长度为22万公里，2016年10kV系统中电缆总长增长到59.46万公里，同比增长170％。与传统架空线相比，电缆线路由于供电安全可靠、改善城市美观度及节约城市空间资源等优点得以广泛应用。因此电缆线路上的故障会影响用户的供电可靠性，造成巨大经济损失。10kV配电网电缆数量多、分布广，且敷设环境含沟道、直埋等多种方式，运行维护的难度加大。为提高配电网电缆的供电可靠性及加强运行状态监测，有必要对配电网电缆运行状态进行评价判断。模糊数学理论可以恰当表征评价属性与评价结果间的模糊关系，众多学者进行了模糊综合评价模型在电力系统资产管理中应用的研究。张琦、商云龙和国连玉等人应用模糊数学理论，对XLPE电缆绝缘状态、配电网运行方式决策目标以及对高压断路器的运行状态进行综合评估。模糊综合评价中，评价因素权重决定各因素的相对重要程度，传统方法为层次分析法(AHP)，即基于1～9标度法构造互反的判断矩阵来计算权数，其结果可进行一致性检验。但是判断矩阵的构建必然具有主观性，并且一致性的检验标准是根据经验值确定，这样导致最终的评价结果缺乏客观性，受人为的主观影响过大。虽然杨志超、罗毅等人对权重的计算进行改进，然而AHP法中判断矩阵的构建无法避免人为主观因素的干扰，各评价因素对评价结果的影响程度缺乏客观性，故导致评价结果具有过强的主观性。综上所述，模糊评价的优点在于能够同时考虑众多因素对于目标事件的影响，并且确定得到每一因素与事件之间的模糊关系，从而对目标事件进行综合评价。但是，建立模糊关系的表征极大程度受各因素权重的影响。目前，传统的模糊评价采用AHP法计算各影响因素的影响程度，但是通过1-9标度法计算时，人为的主观判断会导致结果的误差过大。虽然众多学者对权重的计算过程进行了修正，但仍然无法完全避免人为对各因素进行判断的干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种配电网电缆运行状态评价方法及系统，以解决上述存在的技术问题。本专利技术通过实际客观的电缆统计信息，计算电缆故障的发生概率与各因素影响下故障的条件概率；应用信息熵的基础熵计算得到各影响因素对电缆故障的影响程度；本专利技术的评价方法中的权重计算方法完全排除了人为判断的影响，仅由客观的故障信息统计数据决定，可完全避免人为对各因素进行判断的干扰，可使影响因素权重的客观性提升，能够很大程度上减小模糊评价结果的误差。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种配电网电缆运行状态评价方法，具体步骤包括：步骤1，采集获取待评价区域配电网运行电缆的台账统计信息；根据获得的台账统计信息确定状态评价的影响因素集U；步骤2，根据步骤1获得的台账统计信息计算待评价区域内的电缆的故障发生概率，获得步骤1确定的影响因素集U中的各影响因素下的电缆故障概率以及各影响因素作用下的电缆故障与正常运行的条件概率；步骤3，将步骤2计算获得的故障概率和条件概率作为基础数据，基于信息熵理论计算步骤1中的影响因素集U中的各影响因素对电缆故障的影响程度以及各影响因素自身的变化程度，获得影响因素集U中的各影响因素的权重组成的权重集A；步骤4，对各影响因素进行归一化处理，建立表征步骤1中的影响因素集U中的各元素隶属于预设判断集V中的各元素的隶属度函数μ(x)，通过隶属度函数μ(x)获得反映影响因素集U隶属判断集V的判断矩阵R；步骤5，将影响因素集U中各影响因素的权重与判断矩阵R进行模糊运算，得到评价集D；对评价集D进行量化，得到评价集D与判断集V之间的对应关系，通过获得的对应关系对电缆运行状态作出状态评价。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的评价方法通过统计某待评价区域中配电网电缆线路的台账统计信息，获取故障信息；计算电缆故障的发生概率和考虑外界影响因素作用后的条件概率；运用信息论中信息熵与互信息的相关理论，计算得到各影响因素对于电缆运行状态的权重。传统的权重计算方法，均需要人为主观地对各因素的影响程度进行排序，导致了最终的评价结果与实际情况相差甚大。本专利技术基于统计信息的权重的计算过程完全排除了人为主观判断的影响，且权重结果完全由客观统计数据计算而来，故计算结果客观性大幅度提升，保证并提升了综合评价结果的客观可靠性。进一步的，不同运行年限的电缆故障概率差别较大，运行年限较低的电缆可能存在本体及附件质量问题、安装设计等缺陷，而运行年限较长的电缆绝缘老化程度较高。因此电缆发生故障的风险与运行年限相关，故将运行年限作为评价因素之一。其次，敷设方式直接影响电缆的防护水平。此外，负荷越重，电缆线芯通流量越大，温度及损耗增加，从而影响电缆运行，因此负荷水平同样影响电缆的运行状态。综上，运行年限、敷设方式、负荷水平影响电缆的运行及故障情况，故选取这三者作为评价因素可以恰当地对电缆运行状态进行综合评价。进一步的，通过实际中客观的电缆统计信息，计算电缆故障的发生概率与各因素影响下故障的条件概率，再应用信息熵的基础熵计算得到各影响因素对电缆故障的影响程度；计算所得的电缆故障、电缆正常运行的概率均由待评价区域的电缆统计数据决定，各类概率值将作为基于信息熵与互信息计算权重的基础输入数据。因此，由客观统计数据计算的结果会大幅度降低人为主观判断的影响。进一步的，影响因素权重的计算方法，不仅考虑了每一因素对电缆故障的影响程度，另外引入了修正因数从而可以考虑各影响因素自身的变化程度，增强了权重值的客观真实性。本专利技术中权重的计算方法由于完全排除了人为判断的影响，仅由客观的故障信息统计数据决定，故权重结果具有极高的客观真实性。本专利技术权重的计算基于电缆线路的台账统计信息，方便运维人员快速对电缆线路进行状态评价，节省时间与人力成本。本专利技术基于台账信息的客观权重值，保证了评价结果的客观性与准确性，对辅助运行维护人员进行状态评价与降低电缆线路的故障率有着极其重要的理论和实践价值。进一步的，对模糊综合评价集D的数据进行处理，得到最终的模糊综合评价结果。常用的计算处理方式为隶属度最大原则与加权平均原则，其中隶属度最大原则仅考虑综合评价集D中的最大值，忽略了其余元素的影响。加权平均原则综合考虑了评价集D中各个元素的作用，故最终评价结果综合性更强。因此本文采用加权平均原则确定模糊综合评价结果。附图说明图1是本专利技术的一种配电网电缆运行状态评价方法的流程示意框图；图2是本专利技术的一种配电网电缆运行状态评价方法中的模糊综合评价模型中各影响因素采用的隶属度函数的示意图；图3是本专利技术的一种配电网电缆运行状态评价方法中的统计信息中不同运行年限对应的电缆故障概率的示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。请参阅图1，本专利技术的一种配电网电缆运行状态评价方法，具体步骤包括：步骤1，调研采集某一待评价区域配电网运行电缆的台账统计信息，根据台账统计信息确定状态评价的影响因素集U＝{u1,u2,u3}，其中u1代表运行年限；u2代表敷设方式；u3代表负荷水平。步骤1中，由电缆的台账统计信息中的电缆投运年限与故障时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网电缆运行状态评价方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤1，采集获取待评价区域配电网运行电缆的台账统计信息；根据获得的台账统计信息确定状态评价的影响因素集U；步骤2，根据步骤1获得的台账统计信息计算待评价区域内的电缆的故障发生概率，获得步骤1确定的影响因素集U中的各影响因素下的电缆故障概率以及各影响因素作用下的电缆故障与正常运行的条件概率；步骤3，将步骤2计算获得的故障概率与条件概率作为基础数据，基于信息熵理论计算步骤1中的影响因素集U中的各影响因素对电缆故障的影响程度以及各影响因素自身的变化程度，获得影响因素集U中的各影响因素的权重组成的权重集A；步骤4，对各影响因素进行归一化处理，建立表征步骤1中的影响因素集U中的各元素隶属于预设判断集V中的各元素的隶属度函数μ(x)，通过隶属度函数μ(x)获得反映影响因素集U隶属判断集V的判断矩阵R；步骤5，将影响因素集U中各影响因素的权重与判断矩阵R进行模糊运算，得到评价集D；对评价集D进行量化，得到评价集D与判断集V之间的对应关系，通过获得的对应关系对电缆运行状态作出状态评价。

【技术特征摘要】
1.一种配电网电缆运行状态评价方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤1，采集获取待评价区域配电网运行电缆的台账统计信息；根据获得的台账统计信息确定状态评价的影响因素集U；步骤2，根据步骤1获得的台账统计信息计算待评价区域内的电缆的故障发生概率，获得步骤1确定的影响因素集U中的各影响因素下的电缆故障概率以及各影响因素作用下的电缆故障与正常运行的条件概率；步骤3，将步骤2计算获得的故障概率与条件概率作为基础数据，基于信息熵理论计算步骤1中的影响因素集U中的各影响因素对电缆故障的影响程度以及各影响因素自身的变化程度，获得影响因素集U中的各影响因素的权重组成的权重集A；步骤4，对各影响因素进行归一化处理，建立表征步骤1中的影响因素集U中的各元素隶属于预设判断集V中的各元素的隶属度函数μ(x)，通过隶属度函数μ(x)获得反映影响因素集U隶属判断集V的判断矩阵R；步骤5，将影响因素集U中各影响因素的权重与判断矩阵R进行模糊运算，得到评价集D；对评价集D进行量化，得到评价集D与判断集V之间的对应关系，通过获得的对应关系对电缆运行状态作出状态评价。2.根据权利要求1所述的一种配电网电缆运行状态评价方法，其特征在于，步骤1中的影响因素集U＝{u1,u2,u3}，其中u1代表运行年限；u2代表敷设方式；u3代表负荷水平。3.根据权利要求2所述的一种配电网电缆运行状态评价方法，其特征在于，电缆的负荷水平分为三级：第一级含市中心及工业园区的重负荷用户，第二级含城市近郊的中等负荷用户，第三级为偏远地区轻负荷用户。4.根据权利要求1所述的一种配电网电缆运行状态评价方法，其特征在于，步骤4中预设的判断集为V＝{v1,v2,v3,v4}，其中v1代表状态严重；v2代表状态异常；v3代表状态注意；v4代表状态正常。5.根据权利要求2所述的一种配电网电缆运行状态评价方法，其特征在于，步骤2具体包括：步骤2.1，待评价区域的配电网电缆故障概率计算包括：根据运行电缆的台账统计信息，确定待评价区域配电网电缆的总量为N，确定预设的一年中发生故障的配电网电缆数量为n，电缆发生故障的概率P(X)的计算公式为：式(1)中，X表示电缆发生故障这一事件；步骤2.2，各影响因素下的电缆故障概率的计算包括：步骤2.2.1，根据运行电缆的台账统计信息中的各影响因素，将电缆分为六组统计向量N1，N2，N3，n1，n2，n3；N1表示待评价区域的电缆根据运行年限进行分类的统计向量，其表达式为：N1＝(N11,N12,…,N1i)(2)式(2)中，N1i表示在待评价区域中第i类运行年限的电缆总量；N2表示待评价区域的电缆根据敷设方式进行分类的统计向量，其表达式为：N2＝(N21,N22,…,N2j)(3)式(3)中，N2j表示待评价区域中，第j类敷设方式下的电缆总量；N3表示待评价区域的电缆根据负荷水平进行分类的统计向量，其表达式为：N3＝(N31,N32,…,N3k)(4)式(4)中，N3k表示待评价区域中，第k类负荷水平下的电缆总量；n1表示故障电缆中根据运行年限进行分类后的统计向量，其表达式为：n1＝(n11,n12,…,n1i,…n1I)(5)式(5)中，n1i表示故障电缆中，第i类运行年限下的电缆数量，I表示运行年限共被分为I类；n2表示故障电缆中根据敷设方式进行分类后的统计向量，其表达式为：n2＝(n21,n22,…,n2j,…n2J)(6)式(6)中，n2j表示故障电缆中，第j类敷设方式下的电缆数量，J表示敷设方式共被分为J类；n3表示故障电缆中根据负荷水平进行分类后的统计向量，其表达式为：n3＝(n31,n32,…,n3k,…n3K)(7)式(7)中，n3k表示故障电缆中，第k类负荷水平下的电缆数量；K表示负荷水平共被分为K类；步骤2.2.2根据六组统计向量N1，N2，N3，n1，n2，n3的统计信息，计算配电网的电缆在每一种影响因素下对应的故障发生概率：不同运行年限的电缆故障概率的计算公式为：式(8)中，P(X1i)表示第i类运行年限下，电缆发生故障的概率，下标1表示影响因素为运行年限；不同敷设方式的电缆故障概率的计算公式为：式(9)中，P(X2j)表示第j类敷设方式下，电缆发生故障的概率，下标2表示影响因素为敷设方式；不同种类负荷水平的电缆故障概率的计算公式为：式(10)中，P(X3k)表示第k类负荷水平下，电缆发生故障的概率，下标3表示被研究的影响因素为负荷水平；步骤2.3，电缆故障与正常运行的条件概率计算步骤为，根据步骤2.2.1的六组统计向量，计算各影响因素作用下的电缆故障与正常运行的条件概率值；步骤2.3.1，计算仅考虑单一影响因素作用的电缆故障联合概率分布：仅考虑运行年限的影响，待评价区域电缆故障的联合概率分布为：其中，Y表示被研究的影响因素为运行年限，Yi表示第i类运行年限；Xa代表电缆发生故障这一事件，Xb代表电缆正常运行这一事件；仅考虑敷设方式的影响，待评价区域电缆故障的联合概率分布：其中，W表示所研究的影响因素为敷设方式，Wj表示第j类敷设方式；仅考虑负荷水平的影响，待评价区域电缆故障的联合概率分布：获得各影响因素单独作用影响下的联合概率分布；步骤2.3.2，计算各影响因素影响下的电缆故障和电缆正常运行的条件概率：仅考虑运行年限的影响时，电缆故障与正常运行的条件概率的计算公式为：其中，P(Xa|Yi)为考虑第i类运行年限的条件下，电缆故障的条件概率；P(XaYi)为第i类运行年限下的电缆故障概率；P(Yi)为待评价区域中电缆运行年限为第i类的概率；P(Xb|Yi)为第i类运行年限条件下的电缆正常运行的条件概率；P(XbYi)为第i类运行年限的电缆正常运行概率；仅考虑敷设方式的影响时，电缆故障与电缆正常运行的条件概率的计算公式为：其中，P(Xa|Wj)表示考虑第j类敷设方式的条件下，电缆故障的条件概率；P(XaWj)为第j类敷设方式下的电缆故障概率；P(Wj)为待评价区域中电缆敷设方式为第j类的概率；P(Xb|Wj)表示考虑第j类敷设方式的条件下，电缆正常运行的概率；P(XbWj)为第j类敷设方式的电缆正常运行概率；仅考虑负荷水平的影响时，电缆故障与电缆正常运行的条件概率的计算公式为：其中，P(Xa|Zk)表示考虑第k类负荷水平的条件后，电缆故障的条件概率；P(XaZk)表示第k类负荷水平的电缆故障概率；P(Zk)表示待评价区域中，电缆为第k类负荷水平的概率；P(Xb|Zk)表示考虑第k类负...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓军波，李嘉明，刘健，赵艾萱，徐龙，陈曦，张冠军，张志华，
申请(专利权)人：西安交通大学，国家电网有限公司，国网陕西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：陕西,61