[发明专利]一种架空输电线路最佳经济寿命区间评估方法

摘要

本发明提出了一种输电线路最佳经济寿命区间的评估方法。输变电设备故障率预测结果的误差和全寿命周期成本部分参数粗略计算的主观性使得采用定值计算的经济寿命结果有一定的偏差。本发明利用模糊综合评价法和层次分析法分别计算各指标隶属度和权重；接着，通过最小二乘支持向量机结合输电线路的役龄、外部运行环境和自身质量状况相关数据对输电线路的三种故障率分别进行训练输出和误差计算，得到输电线路的故障率预测模型；最后，将区间分析法引入到全寿命周期成本理论中，最终得到输电线路的最佳经济寿命区间。本发明充分考虑了输电线路野外运行环境恶劣、地域跨度大等特点，同时解决了不同类型输电线路难以给出统一寿命终止标准的问题。

主权项

一种架空输电线路最佳经济寿命区间评估方法，其特征在于，首先，根据历史统计资料，整理和分类输电线路外部运行环境和自身质量状况评估指标，利用模糊综合评价法和层次分析法分别计算各指标隶属度和权重；接着，根据故障后果严重程度将故障分为一般故障、较大故障和严重故障三种类型，通过最小二乘支持向量机结合输电线路的役龄、外部运行环境和自身质量状况相关数据对输电线路的三种故障率分别进行训练输出和误差计算，得到输电线路的故障率预测模型；最后，将区间分析法引入到全寿命周期成本理论中，由待评估线路故障率区间计算故障成本和维修成本并将各成本指标区间化，以年均成本最小为目标求解最优的输电线路退役时间范围，消除单一定值的偏差，最终得到输电线路的最佳经济寿命区间；采用以下具体步骤：步骤1)，输电线路外部运行环境和自身质量状况评估因素集、指标集和评语集的建立，将因素集及各下层指标均分为4个评语等级，即评语集为V＝{v1,v2,v3,v4}＝{良好，尚好，一般，不良}；步骤2)，输电线路外部运行环境和自身质量状况评估指标隶属度和权重的计算，指标隶属度的计算如下：通过制作评价表给各位专家，根据专家的评定情况计算各个指标的隶属度，指标隶属度rij的计算公式如下：rij=PijPtotal,]]>式中，Pij表示认为因素集中第i指标属于评语vj的专家人数，Ptotal表示参加评定的专家总人数，i＝1，2，…，u，u为因素集中的指标个数，j的取值为1‑4，在求得指标集的隶属度之后，可得因素集模糊隶属度矩阵R；指标权重的确定采用层次分析法中的“9分度法”，经过专家排序计算后，可得因素集各指标权重向量W；步骤3)，外部运行环境和自身质量状况的综合评估及评分，其模糊综合评估向量B的计算公式如下：B＝WoR式中，R为因素集模糊隶属度矩阵，W为因素集各指标权重向量，“o”为运算符，代表合成运算，采用M(·,+)算子，即bj=Σi=1uwirij]]>式中，bj为因素集对评语vj的隶属度，wi为因素集中第i指标的权重，rij为指标隶属度；计算得到因素集的模糊综合评估向量后，依照最大隶属度原则，则因素集的综合评估结果为最大隶属度所对应评语vj；假设评语集对应的评分集为即相应的评语等级对应相应的评分，则综合评估结果为评语vj的因素集评分为步骤4)，样本线路历史数据训练和误差分析：将阶段役龄T、运行环境评分SE1、SE2和质量状况评分SH1、SH2相同的输电线路定义为同类线路，并分析同类线路在阶段役龄T期间的历史数据，分别统计出三类故障率作为一个样本，同类线路阶段役龄的年故障率λ计算公式如下，单位为次/年·百公里，式中，为5年内同类线路故障的总故障次数，一般故障、较大故障、严重故障分别统计，为5年末同类线路长度和；输电线路故障率预测模型中，样本线路数据为线路基本信息向量xm＝(xm1,xm2,xm3,xm4,xm5)和线路实际故障率向量λm＝(λm1,λm2,λm3)，其中，m＝1，2，…，M+N，M+N为样本数量；xm1,xm2,xm3,xm4,xm5分别表示样本线路的阶段役龄T和因素集评分SE1、SE2、SH1、SH2；λm1,λm2,λm3分别为样本线路的一般故障、较大故障和严重故障的故障率；采用M组样本做训练，N组样本做验算，误差的计算公式如下：ϵ=1NΣn=1N|λnre-λnpre|λnre]]>式中，为用作验算的样本线路故障率实际统计值，为用作验算的样本线路故障率预测值，N为用作验算的样本数量，ε为误差平均值；步骤5)，待评估线路的故障率区间预测：对待评估线路进行故障率预测时，该条线路的运行环境因素集评分SE1和SE2按投运后线路走廊历年环境状况来判定，质量状况因素集评分SH1和SH2按照线路历年运行检修记录和状态评估结果来评定；步骤6)，线路全寿命周期成本分析：当输电线路运行至第L年退役时，其年平均成本如下：NFL=1L[IC+Σt=1L(OCt+MCt+FCt)(1+R1+r)t-DC(1+R1+r)L],t=1,2,...,L]]>式中，L为输电线路的运行年数，NFL为输电线路运行L年的年平均成本，IC表示初始投入成本，r为社会贴现率，废弃成本DC为收入型成本，R为人工材料费用增长率，OCt、MCt、FCt分别为输电线路第t年的运行成本、维修成本和故障成本；步骤7)，线路成本区间化计算：线路建成投运后，一次性投入成本IC是固定的，运行成本OC在运行计划确定的情况下，每年的支出在一个区间内浮动；线路退役后，废弃成本计算公式如下：DC＝p×IC式中，p为废弃成本百分比区间；求得各类成本区间之后，通过寻找年平均费用NFL最小时的运行年数范围，可得输电线路的最佳经济寿命区间。