[发明专利]一种气体绝缘组合电器绝缘状态综合评估方法

摘要

本发明属于气体绝缘组合电器的绝缘状态在线监测及评估技术领域，具体涉及一种GIS绝缘状态综合评估方法。本发明主要由GIS绝缘状态评估指标体系框架构建、GIS绝缘评估指标权重计算、基于模糊理论GIS绝缘状态划分以及基于证据理论融合多源状态评估数学模型四个部分构成。本发明涉及评估指标、评估模型全面可靠，评估结果简明，可在实际工程现场推广应用。本发明考虑GIS自身运行条件所限，可以利用不同监测条件下的互补信息构建反应设备绝缘状态的全面指标体系，并结合专家经验，引入模糊理论及数据融合理论，从而实现GIS设备绝缘状态的综合评估，为同类设备的多源信息评估提供一种全面可靠的方案。

主权项

1.一种气体绝缘组合电器绝缘状态综合评估方法，该方法的特征在于，具体包括：一个GIS绝缘状态评估体系框架构建的子步骤：将GIS设备绝缘状态按照三类状态信息的来源属性不同形成递阶层次，由上至下依次为评价层、因素层以及每个因素层选择的评估指标层；其中，层一：评价层定为H1,H2,H3,H4四个状态：状态①，正常状态H1级：设备的各项状态量处于正常稳定；状态②，注意状态H2级：巡检中发现状态量发生变化且有达到警示值；状态③，异常状态H3级：某一种或多种状态量已超过允许限值，合理安排检修策略对异常状态做适当处理；状态④，严重状态H4级：监测信号有强烈的异常，状态量超过标准限值，应尽快安排停电检修甚至更换设备；层二：因素层则选取PD电气参量、PD化学参量、GIS设备预防性试验参量定义为F＝{f1,f2,f3}，即对所考虑的指标的所归因素分类；层三：指标层选取表征设备绝缘状态的PD电气参量f1＝{e11,e12,e13,e14,e15,e16,e17,e18,e19}、PD化学参量、f2＝{e21,e22,e23,e24,e25,e26}以及GIS设备预防性试验的特征参量f3＝{e31,e32,e33}绝缘状态指标的绝缘状态指标层；一个GIS绝缘评估指标权重计算的子步骤：步骤1.1，e11,e12,e13,e14,e15,e16,e17,e18,e19,e21,e22,e23,e24,e25,e26,e31,e32,e33为指标层定义为第一层，作为评估系统的信息基础，其选择和排序对决策结果起着至关重要的作用，步骤1.1定性与定量的对各个指标的重要程度进行权重评定；F＝{f₁,f₂,f₃}因素层定义为第二层，其某一因素A受n个评估指标综合决定，m个专家会根据自身经验知识对任意两个指标进行比较，第k个专家得到的判断矩阵A^(k)为：其中表示第k个专家在比较i和j的相对重要程度时得到的量化值，用最常见的1～9标度法进行专家意见的量化；在构造判断矩阵A^(k)的过程中必须满足同一位专家在两两判断时如果对三个指标的重要性排序分别有a_i＞a_j和a_j＞a_k，则一定有a_i＞a_k，这种次序一致性则是必须严格遵守的准则，否则会导致指标间关系混乱无序；即：λ_max为判断矩阵A^(k)的最大特征根，R.I.是指平均随机一致性指标，C.R.是矩阵A^(k)的一致性检验指标；构造的A^(k)为互反矩阵，因此构造反对称矩阵B^(k)：若存在矩阵C^(k)，使得的总体标准方差σ_ij最小，则称C^(k)为B^(k)的最优传递矩阵，其元素计算方式为由此，解析得到第j个评估指标的权重值为：由于C^(k)自然即满足一致性原则，故而不做一致性检验；第一层中由M个指标对上一层因素层中因素为f_r的层次单排序权重向量为e_1r,e_2r,...,e_Mr(r＝1,2,...,R)，而第二层是R个因素F＝{f₁,f₂,f₃}对目标层的总排序权重向量，写为f₁,f₂,...,f_R，由此可得底层指标层第i个指标对于目标的权值为即用某个因素下所有指标的权值相加之和乘以该因素的权重；步骤1.2，定义相对劣化度，即某一评估指标真实测值与初始值和注意值之间的相对关系，对权重进行动态校正，保留了专家意见的主观性也通过动态权重的客观赋值法实时反映GIS设备绝缘状态的真实情况；定义X_rm0和X_rma分别为准测因素层f_r下的某一评估指标出厂初始值及允许的注意限值，查出所述指标层的指标的出厂初始值及允许的注意限值，利用和调整，为了保证电力设备运行的经济性，允许在相关规程的允许限值附近浮动，以系数k表示，则对于上述的评估指标，规程允许的限值乘以该系数为X_rma的实际取值，显然对于越大越严重型，k＞1，而越小越严重型则取k＜1；对劣化度归一化，两式分别表示出指标越小越严重型以及指标越大越严重型；步骤1.3，随着运行状态的改变，评估指标有劣化，以致在决策影响中的程度改变，联合动态与静态权重的方法确定最终的综合权重其中，为准则因素层下的静态权重，x_rm,i则为劣化权重，δ∈[0,1]为变权参数，根据实际情况中指标劣化程度引起权重的变化程度；显然，当没有劣化度产生时，δ＝0，维持原来的静态权重不变；当δ＝1，说明原来的静态权重已经完全失效，此时取一接近于0的微小数值为此时的综合权重；一个基于模糊理论GIS绝缘状态各指标隶属度计算子步骤：对于GIS设备绝缘状态H1,H2,H3,H4存在的模糊性问题，用基于模糊理论的隶属度函数S(wm,i)＝{μi,H1,μi,H2,μi,H3,μi,H4}来判定评估模型计算结果属于所述的H1,H2,H3,H4哪个状态，其中μi,Hm为指标i隶属于状态Hm的隶属度；对于所述的指标层的某一评估指标，其分属四种绝缘状态的可能程度以四个函数来计算：函数一：偏小型岭形分布作H4的隶属函数：函数二：中间型岭形分布作H3的隶属函数：函数三：中间型岭形分布作H2的隶属函数：函数四：中间型岭形分布作H1的隶属函数：四个隶属函数中，ai(i＝1,2,...,6)为四种状态等级的模糊分界点，根据定义可知a1＝0.1，a2＝0.3，a3＝0.4，a4＝0.6，a5＝0.7，a6＝0.9，而xri最多同时属于两类相邻状态；由第一层指标层所决定的第二层因素层f_r其隶属度可表示为P_r(H)：结合综合权重公式计算的各状态评估指标的综合权重取值，由此可得到整体评估系统中第r个因素综合模糊评判后获得的原始可信度M_r(H)：一个基于DS证据推理融合的GIS绝缘状态评估模型的子步骤：将因素层{f₁,f₂,f₃}定义为三个证据源，对三个证据源的融合之前，引入置信度系数α_r(r＝1,2,3)表征不同证据源对最终决策结果的权重，假设所述的原始可信度M_r(H)是因素层某因素f_r的原始概率分配，可得经权重修改后的r个新m函数m_r(H)为：m_r(H)＝α_rM_r(H)，而m_r(θ)为修正权重后的不确定证据概率分配；置信度系数α_r可通过修正原始权重值α_k进行计算，即w_max为f₁,f₂,f₃权重中的最大值；定义证据源有r种，则每个证据源所属的指标层的n个m函数下采取组合规则对所有m函数融合用证据融合式：与进行融合求解，所述的证据融合式是对全部证据源的严格“与”运算，取m_r(H)中的最大值所属的状态评定为最终GIS绝缘状态等级。