基于多因素权重分析的输电线路灾害预警评估模型研究

摘要

随着电力系统容量增大，电网建设不断发展，电网安全的标准也越来越高。特别是远距离、大容量的输电，其输电线路的安全状态往往会直接影响到整个电网的安全稳定。雷电灾害、覆冰灾害等对电网的安全的威胁也随着电力系统的建设而日益严重，并且电网事故数量也有上升趋势。当前，电网自然灾害的研究工作主要集中在在线监测和事后统计分析方面，输电线路运维人员对灾害风险的应对主要还是依靠历史故障和专家经验划分重点监控区域而制定巡检计划，往往造成欠巡视或过巡视，且未考虑到自然灾害与气象预报的关系。故亟需一套科学的预警评估方法，从输电线路历史故障数据，实时监测数据以及气象数据中，通过对输电线路自然灾害影响因子的分析，可以确定其整体的安全状态等级，并给出针对性应对措施。 输电线路多因素灾害预警分析模型，以输电线路走廊为主体，以杆塔为研究单位，从故障隐患、运维特征和气候变化三个方面，针对输电线路不同的自然灾害风险，进行层次结构划分，对其致灾因子进行分析，根据由专家经验计算出的影响因子主观权重，与历史故障数据计算出的客观权重，按照各致灾因子的实际状态，综合计算出输电线路的风险评估等级，给出针对性建议措施，为电网运维工作提供理论依据。 本文首先介绍了课题的研究背景、课题研究意义等，然后详细介绍并对比了熵权法、层次分析法等、粗糙集理论与模糊聚类技术等多因素权重确定方法，提出一种基于层次分析法依据专家经验计算主观权重，基于粗糙集理论中的信息熵原理与模糊聚类技术依据实际故障数据计算客观权重，综合计算主观权重和客观权重，得到最终的权重占比。采用层次分析法，划分输电线路走廊雷电灾害和覆冰灾害层次结构，梳理其灾害影响因子，建立灾害层次结构模型，根据计算出的影响因子最终权重，结合专家经验给出的风险因子扣分表，建立改进之后的多因素雷电、覆冰灾害预警分析模型。最后，根据实际的故障案例，对模型进行验证，结果表明，模型预测结果和实际情况相符合，为输电线路灾害预警分析工作提供了理论依据。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1研究背景

1．2国内外研究现状

1．2．1灾害预警分析现状

1．2．2输变电设备状态分析评估现状

1．3本文主要研究内容与方法

2输电线路多因素灾害风险评估方法

2．1熵权法

2．1．1熵权法基本原理

2．1．2熵权法基本步骤

2．2层次分析法

2．2．1层次分析法简介

2．2．2层次分析法求权重基本步骤

2．3基于模糊聚类和粗糙集理论的多因素权重计算方法

2．3．1粗糙集理论

2．3．2综合模糊聚类和粗糙集理论的多因素权重分配方法

2．4改进粗糙集理论一层次分析法的多因素权重确定

3基于层次分析法的输电线路雷害预警分析模型

3．1电网防雷现状

3．1．1电网雷害成因及特点

3．1．2电网防雷存在的问题

3．2输电线路雷击跳闸致灾因子分析

3．2．1故障隐患方面致灾因子

3．2．2运维特征方面致灾因子

3．2．3气候变化方面致灾因子

3．3多因素雷害分析方法

3．3．1雷害模型层次结构

3．3．2基于层次分析法的灾害风险因子主观权重计算

3．3．3线路雷击风险评估

3．4差异化防雷改造技术

4基于层次分析法的输电线路覆冰灾害预警评估模型

4．1电网覆冰灾害防治现状

4．1．1覆冰的气象条件

4．1．2电网冰灾的特点

4．1．3当前电网防冰存在问题

4．2输电线路覆冰致灾因子分析

4．2．1故障隐患方面致灾因子

4．2．2运维特征方面致灾因子

4．2．3气象环境方面致灾因子

4．3多因素覆冰灾害分析方法

4．3．1覆冰灾害模型层次结构

4．3．2基于层次分析法的覆冰风险因子主观权重计算

4．3．3覆冰灾害风险评估

4．4电网防冰建议措施

5改进的多因素灾害预警评估模型

5．1基于粗糙集理论与模糊聚类的多因素客观权重

5．1．1数据预处理

5．1．2覆冰灾害风险因子客观权重计算

5．2基于层次分析法—粗糙集理论的综合权重

5．3改进的覆冰灾害预警分析模型及案例验证

5．3．1改进的覆冰灾害预警分析模型

5．3．2案例验证

6总结与展望

6．1总结

6．2展望

参考文献

致谢