一种基于多目标规划的直流保护系统状态综合评价方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于多目标规划的直流保护系统状态综合评价方法，其包括以下步骤：步骤一、分析直流保护系统状态评价的影响因素，构建直流保护系统状态评估指标体系；步骤二、基于步骤一构建的直流保护系统状态评估指标体系，采用多目标规划赋权方法求解指标权重值，建立直流保护系统状态评估模型；步骤三、对直流保护系统状态进行综合评估，得到直流保护系统状态评估值F。本发明专利技术从安全运行、设备可靠性和运维检修等多角度构建了直流保护系统状态定量分析方法，并将多目标规划方法求解赋权值，有效规避了单一指标评价的缺点。

A comprehensive evaluation method of DC protection system state based on multi-objective programming

【技术实现步骤摘要】
一种基于多目标规划的直流保护系统状态综合评价方法
本专利技术涉及电力系统设备状态研究
，具体是一种基于多目标规划的直流保护系统状态综合评价方法。
技术介绍
随着风光储能等可再生能源以及我国特高压的快速发展，直流输电因容量大、输电距离远、异步电网互联以及分布式能源并网而越来受到大家的关注。直流继电保护系统作为电力系统正常稳定运行的重要保证，不仅可以实时监测电力系统的各项运行参数和运行状态，还可以及时对异常状态进行判断和处理，是直流输电系统(如图1所示)稳定运行的重要保障。目前关于直流保护系统设备的运行状态一般从电网的可靠性进行评价，较少涉及设备的运行状态定量分析，且日常的直流保护系统设备的运行维护工作大多以周期检修为主，辅助一定的巡检，缺乏针对性而缺少在线运检的技术依据，为此构建直流保护系统状态综合评价指标体系，并应用多目标规划方法给予指标赋权。多目标规划赋权方法既融入了人的主观意见，又避免了各分目标之间的比较评分，还兼顾了客观实际的要求，该方法所需信息量小并能获得满意的结果，尤其适合于需要快速多次赋权的情况，实际使用时可选择一个具有代表性的案例作为基点，以便较快的得到满意的结果，将上述方法编程在计算机上运行是相当快捷方便的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于多目标规划的直流保护系统状态综合评价方法，对直流输电保护系统设备运行状态进行评价，为直流保护系统设备的运行维护工作提供重要的参考依据。本专利技术的目的是以下技术方案实现的：一种基于多目标规划的直流保护系统状态综合评价方法，包括以下步骤：步骤一：分析直流保护系统状态评价的影响因素，构建直流保护系统状态评估指标体系；步骤二：基于步骤一构建的直流保护系统状态评估指标体系，采用多目标规划赋权方法求解指标权重值，建立直流保护系统状态评估模型；步骤三：对直流保护系统状态进行综合评估，得到直流保护系统状态评估值F。进一步的，步骤一从安全运行、设备可靠性和运维检修等多角度构建直流保护系统状态评估指标体系，详细的指标计算公式如下：(1)安全运行指标M1直流保护系统的安全运行指标M1包括保护正确动作率M11、保护快速切除率M12和保护装置投运率M13，其计算公式如下所示：a).保护正确动作率M11M11＝F/E*100％(1)式中，F是继电保护正确动作次数；E是继电保护动作总次数；b).保护快速切除率M12M12＝X/T*100％(2)式中，X表示实际故障快速切除次数；T故障应快速切除的总次数；c).保护装置投运率M13M13＝Y/S*100％(3)式中，Y表示已投入系统中的保护处于运行状态的时间；S主保护应投运总时间；(2)设备可靠性指标M2设备可靠性指标M2包括直流一次设备故障率M21、保护家族缺陷率指标M22、保护装置失效率M23，它们的计算公式分别如下所示：a).一次设备故障率M21M21＝t/(t+T)*100％(4)式中，t表示系统内一次设备故障的总计时长；T表示系统内一次设备累计的正常工作时长；b).保护家族缺陷率指标M22M22＝B/C*100％(5)式中，B是继电保护设备出现家族缺陷的总数；C为特定直流系统中继电保护设备的总数；c).保护装置失效率M23M23＝D/C*100％(6)式中，D为发生失效的继电保护设备的总数；C是一个批次内直流保护系统可靠性系统总数；(3)运维检修指标M3直流保护系统的运维检修指标可以通过检修完成率M31和保护反措完成率M32两个指标进行考察，其计算公式如下所示：a).检修完成率M31M31＝P/Q*100％(7)式中，P表示直流保护系统中已经完成检修任务的的设备数目；Q表示直流保护系统中计划进行检修的设备总数；b).保护反措完成率M32M32＝R/K*100％(8)式中，R表示已按时完成的反措次数；K表示应完成的反措总数。进一步的，步骤二的具体实现过程如下：(1)构造指标相对隶属度矩阵依据实际运行数据，形成q个待选方案，每个方案需考虑p个指标，用xjk表示第j个方案中的第k个指标，可得到目标矩阵(xjk)p×q，为消除不同量纲的影响，选择相对隶属度公式对xjk规格化如下：1)评价值与指标值正相关时，2)评价值与指标值负相关时，3)指标值取一固定值评价值最高时，4)指标值在一定范围内[dj,d'j]时评价值最高，其中，Δj表示1≤k≤q，σj表示max{dj-djmin,djmax-d'j}，于是，可以得到指标的相对隶属度矩阵R＝(rjk)p×q，指标的相对隶属度越高，则该方案的指标值越好，定义一个相对最优方案为基点方案，即G0＝(1,1,…,1,1)T；(2)确定权向量设p个指标对应的权重向量为W＝(ω1,ω2,…,ωp-1,ωp)T，方案k愈靠近方案G0，偏离程度越小，则选用该方案可能性越大，采用方案k时可通过公式(13)来度量其与最优方案的偏离程度：显然，gk(ω)应越小越好；(3)建立多目标规划模型据此建立多目标规划模型如下所示：由于每个方案相互独立，故可以将对目标规划问题分解为多个单目标规划问题，即(4)求取权值构造拉格朗日函数如下：求其偏导，使其满足对上述公式求解可得将所得权重归一化可得进一步的，步骤三的具体实现过程如下：根据实际情况对每一个直流保护系统状态评估的指标进行综合计算获得指标分值，然后将每一个指标分值与赋权值相乘，并依次求和，得到直流保护系统状态评估值F，计算步骤如下：其中，Mi是直流保护系统状态评估指标体系中第i个指标的计算值，由问卷调查或者现场实际量测获取；Wi是第i个指标的赋权值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：综合考虑直流保护系统状态的诸多影响因素，提出了利用多目标规划法对直流保护系统的状态进行评估，此方法能够同时考虑多个角度并对多种类型的指标进行量化统一，较大程度的利用所掌握的信息，提高直流保护系统状态评估的科学性与合理性，为直流输电线路的可靠保护提供重要保障。附图说明图1为本专利技术的高压直流输电系统组成图；图2为本专利技术的直流保护系统状态评估指标体系图。具体实施方式以下将结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。在本实施例中，数据来源于湖北电网2014年～2018年葛洲坝换流站和龙泉换流站的高压直流输电保护系统运行情况。在本实施例中的一种基于多目标规划的直流保护系统状态综合评价方法，包括以下步骤：步骤一：根据实际运行情况，从换流站本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多目标规划的直流保护系统状态综合评价方法，其特征在于：包括以下步骤/n步骤一：分析直流保护系统状态评价的影响因素，构建直流保护系统状态评估指标体系；/n步骤二：基于步骤一构建的直流保护系统状态评估指标体系，采用多目标规划赋权方法求解指标权重值，建立直流保护系统状态评估模型；/n步骤三：对直流保护系统状态进行综合评估，得到直流保护系统状态评估值F。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多目标规划的直流保护系统状态综合评价方法，其特征在于：包括以下步骤
步骤一：分析直流保护系统状态评价的影响因素，构建直流保护系统状态评估指标体系；
步骤二：基于步骤一构建的直流保护系统状态评估指标体系，采用多目标规划赋权方法求解指标权重值，建立直流保护系统状态评估模型；
步骤三：对直流保护系统状态进行综合评估，得到直流保护系统状态评估值F。


2.根据权利要求1所述的一种基于多目标规划的直流保护系统状态综合评价方法，其特征在于：步骤一从安全运行、设备可靠性和运维检修等多角度构建直流保护系统状态评估指标体系，详细的指标计算公式如下：
(1)安全运行指标M1
直流保护系统的安全运行指标M1包括保护正确动作率M11、保护快速切除率M12和保护装置投运率M13，其计算公式如下所示：
a).保护正确动作率M11
M11＝F/E*100％(1)
式中，F是继电保护正确动作次数；E是继电保护动作总次数；
b).保护快速切除率M12
M12＝X/T*100％(2)
式中，X表示实际故障快速切除次数；T故障应快速切除的总次数；
c).保护装置投运率M13
M13＝Y/S*100％(3)
式中，Y表示已投入系统中的保护处于运行状态的时间；S主保护应投运总时间；
(2)设备可靠性指标M2
设备可靠性指标M2包括直流一次设备故障率M21、保护家族缺陷率指标M22、保护装置失效率M23，它们的计算公式分别如下所示：
a).一次设备故障率M21
M21＝t/(t+T)*100％(4)
式中，t表示系统内一次设备故障的总计时长；T表示系统内一次设备累计的正常工作时长；
b).保护家族缺陷率指标M22
M22＝B/C*100％(5)
式中，B是继电保护设备出现家族缺陷的总数；C为特定直流系统中继电保护设备的总数；
c).保护装置失效率M23
M23＝D/C*100％(6)
式中，D为发生失效的继电保护设备的总数；C是一个批次内直流保护系统可靠性系统总数；
(3)运维检修指标M3
直流保护系统的运维检修指标可以通过检修完成率M31和保护反措完成率M32两个指标进行考察，其计算公式如下所示：
a).检修完成率M31
M31＝P/Q*100％(7)
式中，P表示直流保护系统中已经完成检修任务的的设备数目；Q表示直流保护系统中计划进行检修的设备总数；
b)....

【专利技术属性】
技术研发人员：王婷，陈堃，李君，葛磊蛟，张侃君，戴迪，肖繁，张隆恩，杜镇安，叶庞琪，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42