水电机组顶盖排水系统综合赋权健康评估方法及系统

摘要

本发明公开一种水电机组顶盖排水系统综合赋权健康评估方法及系统，通过多层次剖析水电机组顶盖排水系统的健康评估因素，通过将水电机组顶盖排水系统处理成部件评判集及状态量评判集；运用主观权重法和客观权重法的组合权重法对各个层次进行综合赋权；对各层次标准要求和评分准则进行定制；从状态量到部件，再从部件到顶盖排水系统，低层次向上依次计算各层次的评分，评估各层次的健康程度，获得具备综合性及可靠性的健康评估结果，有效解决了现有技术中健康评估方式局限、评价结果可靠度、普适性不高的技术问题。

说明书

技术领域

本发明涉及发电技术领域，具体涉及水电机组顶盖排水系统综合赋权健康评估方法及系统。

背景技术

水电机组作为水利枢纽的效率及经济的核心组成，近年来装机量迅速增长，其在国家电网中的占比也越来越大，且正在向大型化、集成化、高功率化方向发展。随着水电机组结构日趋复杂，设备的运行稳定性对电站和互联电网安全的影响也越来越大，对其健康状态监测、评估、维护的重要度不言而喻，迫切需要实时掌握机组设备真实的健康状况，从而科学合理地制定机组维运方式，实施智能化机组运维管理方案，全方位多角度提升水电机组稳定性及效率。

顶盖排水系统作为水电机组的重要组成辅助系统之一，其运行可靠性和安全性关系到整个水电机组的安全运行，当前领域对于水电机组顶盖排水系统进行综合健康评估的方式比较匮乏和局限。

发明内容

本发明目的在于克服上述不足，提供水电机组顶盖排水系统综合赋权健康评估方法及系统，以解决现有技术中健康评估方式局限、评价结果可靠度、普适性不高的技术问题。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种水电机组顶盖排水系统综合赋权健康评估方法，它包括如下步骤：

步骤1：获取各部件的主观权重；

步骤2：获取各状态量的综合权重；

步骤3：对顶盖排水系统、各项部件、各项状态量进行标准要求制定及评分准则制定；

步骤4：基于设备监测量的测点数据，依据评分准则，得到相应的各项状态量评分；

步骤5：基于各项状态量测算评分，依据各项状态量的综合权重，得到相应的各项部件评分；

步骤6：基于各项部件测算评分，依据各项部件的综合权重，得到相应的顶盖排水系统评分；

步骤7：基于顶盖排水系统评分，依据评分准则，得出最终健康评估结果。

进一步地，步骤1中获取各部件的主观权重包括以下步骤：

步骤1.1：对水电机组顶盖排水系统不同的部件按第一预设规则进行划分，构建部件层评判集；所述第一预设规则为国家标准GB/T 11805-2019；

步骤1.2：对部件层评判集进行打分，形成直接影响矩阵；

步骤1.3：根据所述直接影响矩阵，通过归一化处理得到规范直接影响矩阵；

步骤1.4：由规范化直接影响矩阵，计算得到综合影响矩阵，得到相应的各项部件主观权重。

更进一步地，所述步骤1.3具体包括如下步骤：

对直接影响矩阵根据第一预设公式和第二预设公式进行归一化得到规范化直接影响矩阵；

第一预设公式为：

第二预设公式为：

式中，H

更进一步地，所述步骤1.4具体包括如下步骤：

通过第三预设公式将规范化影响矩阵中的各个要素的间接影响相叠加，得到综合影响矩阵；

第三预设公式为：T＝N(I-N)

式中，N表示规范化直接影响矩阵，T表示综合影响矩阵；

根据第四预设公式、第五预设公式、第六预设公式分别得出各个影响因素的影响度、被影响度、中心度、并通过第七预设公式计算出主观权重；

第四预设公式为：

式中t

第五预设公式为：

式中t

第六预设公式为：M

式中，D

第七预设公式为：

式中，M

进一步地，步骤2中获取各状态量的综合权重包括如下步骤：

步骤2.1：对部件层评判集中各个部件的不同状态量按第二预设规则进行划分，构建状态量层评判集；所述第二预设规则为国家标准GB/T 28570-2012；

步骤2.2：对状态量层评价集进行打分，形成直接影响矩阵；

步骤2.3：根据所述直接影响矩阵，通过归一化处理得到规范直接影响矩阵；

步骤2.4：由规范化直接影响矩阵，计算得到综合影响矩阵，得到相应的状态量主观权重；

步骤2.5：基于反熵权法对各项部件的各项状态量确定相应客观权重；

步骤2.6：根据各项状态量的主观权重和客观权重确定耦合计算得到综合权重。

进一步地，步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：确定顶盖排水系统的评价范围中部件的评价内容，各项评价内容与状态量有关，需要确定各项部件的状态量；

步骤3.2：确定各状态量的扣分标准，包括：标准要求、评分标准；各状态量统一分数区间为0-100，初始分数为100，依次扣除符合的各项条件的对应分数，得到最终评分；所述扣分条件与状态量的目标变量相关。

步骤3.3：确定顶盖排水系统评分准则。

进一步地，步骤4包括如下步骤：

步骤4.1：根据第八预设公式得出各项状态量评分；

第八预设公式为：U＝100-P；

式中U表示状态量评分，P表示状态量扣分。

进一步地，步骤5包括如下步骤：

步骤5.1：根据第九预设公式得出各项部件评分；

第九预设公式为：

式中，Q表示部件评分，θ

进一步地，步骤6包括如下步骤：

步骤6.1：根据第十预设公式得到顶盖排水系统评分；

第十预设公式为：

式中，R表示顶盖排水系统评分，ω

另外，本发明还公开一种水电机组顶盖排水系统综合赋权健康评估系统，它包括：主观权重模块、综合权重模块、准则定制模块、状态量评分模块、部件评分模块、系统评分模块、健康评估模块；

主观权重模块，用于获取部件的主观权重；

综合权重模块，用于获取状态量的综合权重；

准则定制模块，用于顶对盖排水系统、各项部件、各项状态量进行标准要求制定及评分准则制定；

状态量评分模块，用于通过测点数据及状态量评分准则获取状态量的评分；

部件评分模块，用于通过状态量综合权重及状态量评分获取部件的评分；

系统评分模块，用于通过部件主观权重及部件评分获取顶盖排水系统的评分；

健康评估模块，用于通过顶盖排水系统评分获取最终的健康评估结果。

本发明的有益效果：

本发明多层次剖析水电机组顶盖排水系统的健康评估因素，通过将水电机组顶盖排水系统处理成部件评判集及状态量评判集；运用主观权重法(AHP)和客观权重法 (反熵权法)的组合权重法对各个层次进行综合赋权；对各层次标准要求和评分准则进行定制；从状态量到部件，再从部件到顶盖排水系统，低层次向上依次计算各层次的评分，评估各层次的健康程度，获得具备综合性及可靠性的健康评估结果，有效解决了现有技术中健康评估方式局限、评价结果可靠度、普适性不高的技术问题。

附图说明

图1是本发明水电机组顶盖排水系统的综合赋权健康评估方法第一实施例的流程示意图；

图2是本发明水电机组顶盖排水系统的综合赋权健康评估方法第一实施例的步骤1流程示意图；

图3是本发明水电机组顶盖排水系统的综合赋权健康评估方法第一实施例的步骤2流程示意图；

图4是本发明水电机组顶盖排水系统的综合赋权健康评估系统第一实施例的模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

一种水电机组顶盖排水系统综合赋权健康评估方法，它包括如下步骤：

步骤1：获取各部件的主观权重；

步骤2：获取各状态量的综合权重；

步骤3：对顶盖排水系统、各项部件、各项状态量进行标准要求制定及评分准则制定；

步骤4：基于设备监测量的测点数据，依据评分准则，得到相应的各项状态量评分；

步骤5：基于各项状态量测算评分，依据各项状态量的综合权重，得到相应的各项部件评分；

步骤6：基于各项部件测算评分，依据各项部件的综合权重，得到相应的顶盖排水系统评分；

步骤7：基于顶盖排水系统评分，依据评分准则，得出最终健康评估结果。

进一步地，步骤1中获取各部件的主观权重包括以下步骤：

步骤1.1：对水电机组顶盖排水系统不同的部件按第一预设规则进行划分，构建部件层评判集；所述第一预设规则为国家标准GB/T 11805-2019；

步骤1.2：对部件层评判集进行打分，形成直接影响矩阵；

步骤1.3：根据所述直接影响矩阵，通过归一化处理得到规范直接影响矩阵；

步骤1.4：由规范化直接影响矩阵，计算得到综合影响矩阵，得到相应的各项部件主观权重。

更进一步地，所述步骤1.3具体包括如下步骤：

对直接影响矩阵根据第一预设公式和第二预设公式进行归一化得到规范化直接影响矩阵；

第一预设公式为：

第二预设公式为：

式中，H

更进一步地，所述步骤1.4具体包括如下步骤：

通过第三预设公式将规范化影响矩阵中的各个要素的间接影响相叠加，得到综合影响矩阵；

第三预设公式为：T＝N(I-N)

式中，N表示规范化直接影响矩阵，T表示综合影响矩阵；

根据第四预设公式、第五预设公式、第六预设公式分别得出各个影响因素的影响度、被影响度、中心度、并通过第七预设公式计算出主观权重；

第四预设公式为：

式中t

第五预设公式为：

式中t

第六预设公式为：M

式中，D

第七预设公式为：

式中，M

进一步地，步骤2中获取各状态量的综合权重包括如下步骤：

步骤2.1：对部件层评判集中各个部件的不同状态量按第二预设规则进行划分，构建状态量层评判集；所述第二预设规则为国家标准GB/T 28570-2012；

步骤2.2：对状态量层评价集进行打分，形成直接影响矩阵；

步骤2.3：根据所述直接影响矩阵，通过归一化处理得到规范直接影响矩阵；

步骤2.4：由规范化直接影响矩阵，计算得到综合影响矩阵，得到相应的状态量主观权重；

步骤2.5：基于反熵权法对各项部件的各项状态量确定相应客观权重；

步骤2.6：根据各项状态量的主观权重和客观权重确定耦合计算得到综合权重。

进一步地，步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：确定顶盖排水系统的评价范围中部件的评价内容，各项评价内容与状态量有关，需要确定各项部件的状态量；

步骤3.2：确定各状态量的扣分标准，包括：标准要求、评分标准；各状态量统一分数区间为0-100，初始分数为100，依次扣除符合的各项条件的对应分数，得到最终评分；所述扣分条件与状态量的目标变量相关。

步骤3.3：确定顶盖排水系统评分准则。

进一步地，步骤4包括如下步骤：

步骤4.1：根据第八预设公式得出各项状态量评分；

第八预设公式为：U＝100-P；

式中U表示状态量评分，P表示状态量扣分；

进一步地，步骤5包括如下步骤：

步骤5.1：根据第九预设公式得出各项部件评分；

第九预设公式为：

式中，Q表示部件评分，θ

进一步地，步骤6包括如下步骤：

步骤6.1：根据第十预设公式得到顶盖排水系统评分；

第十预设公式为：

式中，R表示顶盖排水系统评分，ω

另外，本发明还公开一种水电机组顶盖排水系统综合赋权健康评估系统，它包括：主观权重模块10、综合权重模块20、准则定制模块30、状态量评分模块40、部件评分模块50、系统评分模块60、健康评估模块70；

主观权重模块10，用于获取部件的主观权重；

综合权重模块20，用于获取状态量的综合权重；

准则定制模块30，用于顶对盖排水系统、各项部件、各项状态量进行标准要求制定及评分准则制定；

状态量评分模块40，用于通过测点数据及状态量评分准则获取状态量的评分；

部件评分模块50，用于通过状态量综合权重及状态量评分获取部件的评分；

系统评分模块60，用于通过部件主观权重及部件评分获取顶盖排水系统的评分；

健康评估模块70，用于通过顶盖排水系统评分获取最终的健康评估结果。

下面以具体实施例来进行说明：

如图1所示，一种水电机组顶盖排水系统的综合赋权健康评估方法步骤如下：

步骤1，获取各部件的主观权重；

步骤1.1，对水电机组顶盖排水系统不同的部件按第一预设规则进行划分，构建部件层评判集；

按照国家标准GB/T 11805-2019将顶盖排水系统划分为水泵、电源、PLC控制部件、液位测量部件。

步骤1.2，对部件层评判集进行打分，形成直接影响矩阵；

表1状态量标度表

采用1-5分标度法，根据表1的打分评级将四个部件进行重要程度评价，得到直接影响矩阵；以常规水电机组顶盖排水系统为例，本发明涉及四个部件，水泵A，电源B，PLC控制部件C，液位测量部件D，得到的直接影响矩阵H

其中a

步骤1.3，根据所属直接影响矩阵，通过归一化处理得到规范直接影响矩阵；

对于直接影响矩阵H

步骤1.4，由规范化直接影响矩阵，计算得到综合影响矩阵，得到相应的各项部件主观权重；

通过式(4)将规范化影响矩阵中的各个要素简介影响相加，得到综合影响矩阵Z

T＝N(T-N)

由式(5)(6)(7)可分别得出各个影响因素的影响度、被影响度、中心度，并由式(8)可以计算出主观权重。

式中t

式中t

M

步骤2，获取各状态量的综合权重；

传统权重的设置单一为主观权重或者客观权重，无法实现现场设备实际情况与标准理论的结合赋权，综合赋权方法可以解决传统赋权方法存在的问题，获取综合权重的流程如图3所示。

步骤2.1，对部件层评判集中各个部件的不同状态量按第二预设规则进行划分，构建状态量层评判集；

以常规水泵部件为例，按照国家标准GB/T 28570-2012，水泵部件的状态量可分为系统可用率、水泵运行状态、水位模拟量超差次数、斜率计算和效率、异常动作次数。

步骤2.2，对状态量层评价集进行打分，形成直接影响矩阵；

表1状态量标度表

采用1-5分标度法，根据表1的打分评级将四个部件进行重要程度评价，得到直接影响矩阵；以常规水泵为例，本发明涉及五个状态量，系统可用率A，水泵运行状态B，水位模拟量超差次数C，斜率计算和效率D，异常动作次数E，得到的直接影响矩阵H5x5如下：

其中a

步骤2.3，根据所述直接影响矩阵，通过归一化处理得到规范直接影响矩阵；对于直接影响矩阵H

步骤2.4，由规范化直接影响矩阵，计算得到综合影响矩阵，得到相应的状态量主观权重；

通过式(12)将规范化影响矩阵中的各个要素简介影响相加，得到综合影响矩阵Z

T＝N(T-N)

由式(13)(14)(15)可分别得出各个影响因素的影响度、被影响度、中心度，并(16)可以计算出主观权重。

式中t

式中t

M

式中，D

式中，M

步骤2.5，基于反熵权法对各项部件的各项状态量确定相应客观权重；

进一步的，所述步骤2.5中的反熵权法，既突出主因素又兼顾其他因，通过式(17)(18)(19)可得客观权重。

式中：a

步骤2.6，根据各项状态量的主观权重和客观权重确定耦合计算得到综合权重；

通过式(20)(21)将主观权重与客观权重耦合的方法得到了综合权重，即突出主因素又兼顾其他因素；

式中ε

步骤3，对顶盖排水系统、各项部件、各项状态量进行标准要求制定及评分准则制定；

步骤3.1，确定顶盖排水系统的评价范围中部件的评价内容，各项评价内容与状态量有关，需要确定各项部件的状态量。

以常规顶盖排水系统为例，所述评价内容及评价内容如表2：

表2顶盖排水系统评价范围及评价内容

步骤3.2，确定各状态量的扣分标准，包括：标准要求、评分标准。

以系统可用率为例，所述扣分标准如表3：

表3状态量的扣分标准

步骤3.3，确定评分准则

以常规顶盖排水系统为例，所述评分准则如表4：

表4顶盖排水系统评分准则

步骤4，基于设备监测量的测点数据，依据评分准则，得到相应的各项状态量评分；

式(22)可以得到各项状态量的评分。

U＝100-P (22)

式中，U表示状态量评分，P表示状态量扣分。

步骤5，基于各项状态量测算评分，依据各项状态量的综合权重，得到相应的各项部件评分；

式(23)可以得到各项部件的评分

式中，Q表示部件评分，θ

步骤6，基于各项部件测算评分，依据各项部件的综合权重，得到相应的顶盖排水系统评分，作为反映顶盖排水系统健康度的评估指标；

式(24)可以得到顶盖排水系统的评分；

式中，R表示顶盖排水系统评分，ω

步骤7，基于顶盖排水系统评分，依据评分准则，得出最终健康评估结果。

为实现上述目的，本实施例还提出一种储存介质，所述储存介质上储存有水电机组顶盖排水系统的综合赋权健康评估程序，所述水电机组顶盖排水系统的综合赋权健康评估程序被执行时实现如上所述的水电机组顶盖排水系统的综合赋权健康评估方法的步骤。

参照图4，为实现上述目的，本实施例还提出一种水电机组顶盖排水系统综合赋权健康评估系统，所述水电机组顶盖排水系统的综合赋权健康评估系统包括：

主观权重模块10，用于获取部件的主观权重；

综合权重模块20，用于获取状态量的综合权重；

准则定制模块30，用于顶对盖排水系统、各项部件、各项状态量进行标准要求制定及评分准则制定；

状态量评分模块40，用于通过测点数据及状态量评分准则获取状态量的评分；

部件评分模块50，用于通过状态量综合权重及状态量评分获取部件的评分；

系统评分模块60，用于通过部件主观权重及部件评分获取顶盖排水系统的评分；

健康评估模块70，用于通过顶盖排水系统评分获取最终的健康评估结果。

需要说明的是,在本文中,术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所包括该要素的过程、方法、物品或者系统中巡存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。词语第一、第、以及第三等的使用不表示任何顺序,可将这些词解释为名称。

通过以上的实施方式的描述,本领域的技木人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式米实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出米,该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、瓷碟、光碟)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。