基于变权系数的继电保护状态模糊综合评价方法

冯玉奇　王旭

【摘 要】使状态评价的精确性得到提高，能够在继电保护状态检修工作中发挥重要的作用。本文提出了以变权重系数作为理论基础的继电保护状态模糊评价方法，将对二次回路状态以及继电保护装置产生影响的评价因素进行提取，以保证状态评价指标体系的科学性和合理性，并且再以变权的综合概念作为依据，从而对不同评价因素的权重系数进行调整，之后再利用模糊三角梯形函数模型进行合成算子的选取，保证二次回路状态以及继电保护装置评价体系的准确性和客观性。本文提出的继电保护状态模糊综合评价方法不但能够对二次回路以及继电保护装置的实际运行状态进行准确评估，同时能够为状态检修提供依据。

【关键词】变权系数;继电保护;模糊综合评价

引 言

状态检修的基础就是二次回路以及继电保护装置的状态评价，能够作为状态检修的关键参考依据。 二次回路和继电保护装置的检修质量与效果会受到评价结果的影响， 对整个电网的安全运行具有重要的意义。 状态的评价因素有很多，要对状态量和评价结果之间的关联进行充分考虑，并且也要综合考虑各个状态之间的关系 [1] 。 由于评价结果会受到状态因素的影响， 哪怕只是细微的状态因素变化都会影响评价结果， 所以过去的模糊综合评价通常利用常权重系数来进行。 但是由于常权重系数不能够对个别偏离参数如何影响装置运行状态进行客观地反映， 所以当某个权重系数的状态量有细微的变化对装置造成影响时，整体的评价结果依然是正常的，因此，极容易导致检修方案制定的错误，造成了很多损失。本文以状态评价指标体系作为基础，首先确定常权重系数，再对每个因素的权重系数进行调整，通过选取合成算子，对二次回路以及继电保护装置进行综合状态评价， 对设备的实际运行状态进行客观的反映。

1 继电保护状态评价指标体系分析

对二次回路以及继电保护装置状态量产生影响的因素非常多，并且每个因素的影响程度也是不一样的， 所以选取影响状态量的主要因素是一个较为困难的环节。 本文通过将设备过去的运行数据和当前实际运行的数据进行科学、全面、准确的结合，来建立一个全新的指标体系，综合评判二次回路和继电保护装置的状态 [2] 。 例如，温度的实时变化能够对当前设备实际运行的状况进行反映， 但是不能够将设备的老化程度反映出来， 而设备温度如果长时间的处于不正常状态的话，那么会极大的影响设备的老化程度。 所以在历史运行状态的评价因素中可以引入温度历史平衡变化量。

2 变权重系数的确定

2.1 确定常权重系数

由多名专家研究分析得出来的确定常权重的系数方法为层次分析法，能够对不同的因素按照重要性的不同赋予对应的权重。 虽然此方法能够对常用的因素权重进行确定， 但是由于是多名专家咨询研究得出来的，具有较为浓厚的主观色彩，并且由于每一位专家经验的不同，很容易导致结果产生较大的分歧或者偏差。 因此，为了减少对专家经验主观因素的依赖， 将每个状态的因素的权重客观的反应出来，本文确定各个因素权重的方法是熵值法。 此方法能够按照每个指标值不同的变异水平来对指标权数进行确定，作为客观赋权法，利用熵值法确定因素的权重能够减少人为主观因素导致的偏差。 通过信息熵赋权法能够将每个指标因素的权重计算出来， 从而为模糊综合评价提供参考依据。 具体步骤如下：首先要进行数据矩阵的构建，然后再对数据进行标准化处理， 标准化处理指的是将每一个状态量的因素类型、数量级以及量纲造成的影响进行消除 [3] 。 标准化处理结束后将综合状态量下的某因素占指标的比重计算出来， 之后再计算熵冗余度和信息熵，最后将因素权重系数计算出来。

利用熵值法对各个指标的权重进行计算， 其根本是通过因素信息价值系数来进行计算的，如果价值系数更高，那么评价的质量就更高，此赋权法具有较高的客观性，能够减少主观因素的影响。

2.2 确定变权重系数

为了能够对二次回路以及继电保护装置的实际运行状况进行评估，通常都会将二次回路和继电保护装置的状态量进行划分，分成多个评价因素，根据不同的评价因素进行状态评估得到评价结果，然后再利用模糊综合评价将二次回路和继电保护装置的实际运行状态得出 [4] 。 虽然利用熵值法能够在计算过程中使主观因素的影响得到一定程度的降低， 但是如果评价指标的权重值过小且评价指标与正常值之间偏差较大时， 通过模糊算子并不能将权重较低的评价因素凸显出来， 因此得到的二次回路和继电保护装置综合评价依然处于正常状态，所以如果常权重系数是利用熵值法求出来的话，是无法真实反映二次回路和继电保护装置的实际运行状态的， 这时候还需要通过变权理论来适当调整权重系数。通過引入变权理论来实时调整每一个评价状态因素权重系数，能够将评价中每一个要素状态的均衡性反映出来， 使由于评价指标权重值过小产生评价结果严重偏离实际运行状态的问题得到有效地解决， 能够对二次回路和继电保护装置中的每个状态因素权重占比进行准确地反映。

3 状态评价步骤分析

3.1 建立评判集和因素集

通过装置的历史运行状况 U 1 和当前实际运行状况 U 2 能够对继电保护状态的评价结果 U 进行确定， 因此可以表示因素集为 U=[U 1 ，U 2 ] ;而通过二次回路 U 21 和继电保护装置 U 22 能够对实际运行状况进行评估，因此可以表示因素集为 U 2 =[U 21 ， U 22 ] 。 为了方便之后对继电保护进行检修方案和策略的制定， 将继电保护装置按照运行状态的差异进行为多个层次的划分，具体为严重异常、异常、类注意、注意、类正常、正常、良好。 在这些评级当中类注意和类正常可以作为两个临界状态，因此相关运维人员要对其进行特别注意。 将以上的评级可以表示为评判集 V=[v1 ， v2 ， v3 ， v4 ， v5 ， v6 ， v7] ，分别与上面的 7 个层级相互对应。

3.2 确定隶属函数

利用模糊集合理论来对实际问题进行解决的基础就是保证确定隶属函数的正确性。 在隶属函数的确定过程中，通常采用的方法有以下几种，分别是例证法、模糊统计法以及专家经验法，而隶属函数的分布形式在工程中常用到的有正态分布、三角分布以及梯形分布。 由于梯形分布过于理想化， 而正态分布将一些隶属度比较低的信息屏蔽掉了， 所以继电保护状态分布不能够服从梯形分布和正态分布 [5] 。对于三角形分布由于三角形的两端分布没有隶属度差异， 所以也是不符合实际的。 因此，可以对三角形分布进行改进，使继电保护状态分布以及隶属度能够得到更准确的表达， 从而保证了继电保护装置状态评价的准确性以及科学性。 传统的三角形分布在两端分布中不存在梯形模糊集中心，通过改进之后，使每个状态等级都有隶属度最大值存在，可以将其作为模糊集中心，保证基点保护状态等级定义得到正确的表述。

3.3 合成模糊综合评判结果

模糊综合计算通过模型 M （ . ， v ）来合成算子，不但能够对单个因素评价结果的重要性进行反映， 并且能够对将信息中对次要因素评判突显出来。 利用 M （ . ， v ）合成算子综合评价二次回路和继电保护装置，能够对二次回路和继电保护装置的实际运行状态进行准确、直观的反映 [6] 。 将本文提出的继电保护状态模糊综合评价方法在某变电站的继电保护装置中进行应用之后，结果表明，能够将二次回路以及继电保护装置的真实运行状态准确反映出来， 此模糊综合评价方法具有较高的准确性、合理性。

4 结 语

本文提出的以变权重系数为基础的继电保护状态模糊综合评价方法， 不但能够将对二次回路以及继电保护装置状态评价的准确性进行提高，增加检修工作效率，还能够为继电保护状态的检修和维护提供有效的参考。

参考文献

[1] 赵晓明，余志慧，张雪松 . 考虑隶属度可变的继电保护变权模糊综合状态评价方法 [J]. 电力系统保护与控制， 2017 ， 45 （ 15 ）： 22～29.

[2] 邹仁华，王毅超，邓元婧，等 . 基于变权综合理论和模糊综合评价的多结果输出输电线路运行状态评价方法 [J]. 高电压技术， 2017 ， 43 （ 4 ）：1289～1295.

[3] 師元康，姜振超，安寸然，等 . 智能变电站继电保护装置状态评估实用化研究 [J]. 电力系统保护与控制， 2016 ， 44 （ 10 ）： 119～125.

[4] 杜毅博 . 液压支架支护状况获取与模糊综合评价方法 [J]. 煤炭学报，2017 ， 42 （ s1 ）： 260～266.

[5] 宋人杰，徐 洁 . 继电保护装置状态评价指标体系的构建及应用 [J]. 东北电力大学学报， 2015 ， 35 （ 6 ）： 70～76.