基于AHP-模糊综合评判的变电站设备温度预警系统设计

张 皓

（郑州工业应用技术学院 信息工程学院，河南 郑州 451100）

0 引 言

电力设备在通电运行过程中会发热升温，当温度过高时则可能烧毁设备，甚至引起火灾的发生，造成不必要的损失[1]。目前用于变电站设备温度预警系统的主要是红外测温技术和声表面波技术等，虽然可以实现变电站设备温度预警，但是预警及时率较低，且容易受到其他事故因素的干扰，为此提出基于AHP-模糊综合评判的变电站设备温度预警系统设计，为变电站设备温度预警提供理论依据[2,3]。

1 AHP-模糊综合评判法

AHP-模糊综合评判法是模糊综合评价在层次分析法的基础上进行的，其集成分析模型评价变电站设备温度预警系统的过程如图1所示。

图1 AHP-模糊综合评判过程

首先明确影响变电站设备温度预警系统的因素，建立变电站设备温度预警系统评价指标体系，其次运用层次分析法确定变电站设备温度预警系统评价指标体系中各个指标的权重，再次确定变电站设备温度预警系统评价指标体系评价等级的标准集合，并根据专家打分结果和隶属度函数模型确定指标体系中各个指标的隶属，最后根据前两步中所得每个指标的权重和隶属度进行多级综合评价，由最后一级指标可依次得到上一级指标的评价结果，从而得出变电站设备温度预警系统综合评价结果。

本文选取变电站运行温度作为主要事故因素，建立指标评价集，再采用模糊综合评判方法计算指标评价集[4,5]。此次将变电站事故评语共划分为5个不同等级。一等为变电站运行状态非常不稳定，存在事故，专家评分9；二等为运行状态比较不稳定，存在较小的事故，专家评分7；三等为变电站运行状态一般，可能存在事故，专家评分5；四等为变电站或许会存在微小事故，专家评分3；五等为变电站运行状态稳定，不存在事故，专家评分1。分数越高，越易发生事故[6]。

根据提取到变电站事故因素权重对应的指标评价集，获得模糊综合评判的事故因素所组成的集合，进行模糊变换：

式中，X为事故因素的权重；K为模糊矩阵；Y为模糊变换结果；o为模糊合成运算的运算符号；yi为具体某项事故因素；xi为具体事故因素权值；kij为模糊矩阵赋值[7]。当综合模糊判断计算到的等级超过三等（包含三等）时，利用网络通信协议将计算结果传输到系统预警单元中，通过系统的预警单元向外发出变电站预警语音提示，以此完成基于AHP-模糊综合评判的变电站设备温度预警系统软件设计。

2 变电站设备温度预警系统硬件设计

本文采用型号为Pertea Server1.0.1的服务器，同时具备双核CPU，且内存高达128GB，能够实现双核多路加速数据传输，为基于模糊综合评判的变电站事故预警系统硬件部分提供稳定运行支持。在系统硬件方面除基本硬件设备以外主要设计了报警器和信号采集器。

2.1 报警器

选用KJGS-261型号报警器，有红黑、黄白以及蓝白3种接线。其中红黑接线表示电源信号，黄白接线表示常开信号，蓝白接线表示常闭信号，工作温度最高可以承受80 ℃，最低可以承受-35 ℃，可以满足变电站内部高温的运行环境[8]。此外该报警器内含GTF2640语音提示芯片，可实现多次数故障警示语音播放、点动播放以及单次故障预警语音播放[9]。

2.2 信号采集器

为实现变电站事故预警，还需要设计信号采集器，采集变电站运行情况数据。设计的信号采集器型号为TU2305-L4，拥有12路开关，且芯体尺寸为32位，速度在72 MHz[10]。在此基础上，使用上文设计的服务器，构建完整的变电站事故预警系统局域网。信号采集器作为变电站事故预警系统硬件中的主要构成元件，其主要工作流程如图2所示。

图2 信号采集器工作流程图

基于此选用32寸CFR2548显示器，共有24路，通过串口通信能够直接获得变电站事故数据，通过Sucount K网络与下层控制主机相联，以此完成基于AHP-模糊综合评判的变电站设备温度预警系统硬件部分设计。

3 实例分析

3.1 实验准备

本次实例分析选取某变电站为例，其工作电压为220 kV，测试节点参数如表1所示。使用本文设计预警系统和传统预警系统分别执行变电站设备温度预警指令，通过Kerterly软件测得系统预警及时率，记为实验组和对照组。

表1 220 kV变电站测试节点参数

3.2 实验结果分析与结论

实验以变电站温度预警及时率作为实验结果，整理实验结果如图3所示。

图3 设备温度预警及时率对比图

由图3可知，本文设计的温度预警系统事故预警及时率最高可达98.89%，对照组最高仅为73.02%，相比于对照组设备温度预警及时率更高，设备温度预警能力更强，可以在变电站事故发生前实现预警。

4 结 论

为提高变电站设备温度预警系统的预警及时性，设计了基于AHP-模糊综合评判的变电站设备温度预警系统，该系统能够及时地判别出变电站事故，并发出警报，为变电站故障诊断和维护提供有效依据，同时也为变电站安全稳定运行提供技术依靠。此次研究仅重点设计了变电站事故识别预警系统，今后仍会对变电站事故预警系统设计进行进一步研究，为电力行业未来发展提供可靠的理论依据。