[发明专利]一种基于变权层次分析法的绝缘子污闪预警方法

摘要

本发明公开了一种基于变权层次分析法的绝缘子污闪预警方法，包括以下步骤：（1）对绝缘子的固有因素进行量化评价，所述的绝缘子的固有因素包括有爬电比距、绝缘子憎水性、绝缘子老化程度；（2）采用变权层次分析法计算得到绝缘子固有因素指标m；根据大气环境参数和气象条件计算绝缘子表面污秽程度指标P_f；（3）根据绝缘子固有因素指标m和绝缘子表面污秽程度指标P_f的乘积判断绝缘子污闪综合预警指标R，确定预警等级。本方法能够给出所在区域绝缘子的综合预警指标并发布预警等级，实现科学的绝缘子污秽闪络预警，从而有效地提高供电可靠性，降低电网的经济损失，提高电网的可靠运行能力。

主权项

一种基于变权层次分析法的绝缘子污闪预警方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、对绝缘子的固有因素进行量化评价，所述的绝缘子的固有因素包括有爬电比距、绝缘子憎水性、绝缘子老化程度，计算绝缘子爬电比距指标k₁、绝缘子憎水性指标k₂、绝缘子老化指标k₃，得到绝缘子固有因素指标向量K＝(k₁，k₂，k₃)：其中绝缘子爬电比距指标k₁计算方法为：$k_1=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\max }-\mathrm{\λ}}{{\mathrm{\λ}}_{\max }-{\mathrm{\λ}}_{\min }}---\left(1\right)$式中，λ为绝缘子爬电比距，λ_max为绝缘子最大爬电比距，λ_min为绝缘子最小爬电比距；其中绝缘子憎水性指标k₂是通过评分的方式确定，并对评分等级D采取归一化处理，归一化处理后的绝缘子憎水性指标k₂为：$k_2=\frac{D-1}{7-1}---\left(2\right)$式中，D为绝缘子憎水性评分等级；其中绝缘子老化指标k₃是采用威布尔分布描述的，威布尔分布的故障密度函数定义为：$f\left(t\right)=\frac{{\mathrm{\β}(t-\mathrm{\γ})}^{\mathrm{\β}-1}}{\mathrm{\α}}\exp (-\frac{{(t-\mathrm{\γ})}^{\mathrm{\β}}}{\mathrm{\α}})---\left(3\right)$式中，t为绝缘子运行时间，β为形状参数，α为尺度参数，γ为位置参数；绝缘子老化指标k₃直接用绝缘子累计故障函数表示，即：$k_3=F\left(t\right)=1-\exp (-\frac{{(t-\mathrm{\γ})}^{\mathrm{\β}}}{\mathrm{\α}})---\left(4\right)$式中，t为绝缘子运行时间，β为形状参数，α为尺度参数；(2)、采用变权层次分析法计算得到绝缘子固有因素指标m；具体包括以下步骤：2.1)、根据变权层次分析法对绝缘子固有因素相对重要性的两两比较，得到绝缘子固有因素指标比较矩阵A如式(5)所示，比较矩阵A的元素取值为：对角线上的元素a_ii＝1；非对角线上的第i行j列元素a_ij表示i因素对j因素的重要程度，同等重要取1，稍微重要取3，较强重要取5，强烈重要取7，极端重要9，两相邻判断的中间值可取2、4、6、8，此时，a_ji＝1/a_ij；2.2)、通过规范列平均法计算初始权重向量即：${\mathrm{\ω}}_i^0=\frac{\underset{j=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{ij}}}{\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{ij}}}---\left(6\right)$得到初始权重：${\mathrm{\ω}}_{k_i}^0={({\mathrm{\ω}}_{k_1}^0,{\mathrm{\ω}}_{k_2}^0,{\mathrm{\ω}}_{k_3}^0)}^T---\left(7\right)$2.3)、利用变权分析法计算变权重向量绝缘子固有因素指标任何一个值过大都会使绝缘子处于危险水平，即它们的权重应随指标值增大而增大，因此应该选择激励型变权，变权系数a＞1，其变权公式为：${\mathrm{\ω}}_{k_i}(k_1,k_2,k_3)=\frac{{\mathrm{\ω}}_{k_i}^0{k}_i^{a-1}}{\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\ω}}_{k_i}^0{k}_i^{a-1}},i=\mathrm{1,2,3}---\left(8\right)$2.4)、计算绝缘子固有因素指标m：$m=K\×\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_{k_1}{k}_1+{\mathrm{\ω}}_{k_2}{k}_2+{\mathrm{\ω}}_{k_3}{k}_3---\left(9\right)$式中，m为绝缘子固有因素指标；k₁为绝缘子爬电比距指标；k₂为绝缘子憎水性指标；k₃为绝缘子老化指标；(3)、根据环保部门提供的SO₂、NO₂、PM10浓度测量数据和气象局发布的气象预报信息，计算绝缘子表面污秽程度指标P_f，具体包括以下步骤：3.1)、计算大气质量指数P和绝缘子等值盐密值ρ：将环保部门提供的SO₂、NO₂、PM10浓度测量数据代入式(10)计算大气质量指数P，然后将计算所得的P值代入等值盐密值与大气质量指数经验式(11)计算绝缘子等值盐密值ρ：$P=\sqrt{\frac{U_{\mathrm{PM}10}}{B_{\mathrm{PM}10}}\×\frac{1}{3}|\frac{U_{{\mathrm{SO}}_2}}{B_{{\mathrm{SO}}_2}}+\frac{U_{{\mathrm{NO}}_2}}{B_{{\mathrm{NO}}_2}}+\frac{U_{\mathrm{PM}10}}{B_{\mathrm{PM}10}}|}---\left(10\right)$ρ＝‑0.015+0.0806P   (11)式中：U为污染物月度实测浓度，mg/m³；B为污染物评价标准值，mg/m³；SO₂、NO₂、PM10的评价标准值分别取0.06mg/m³，0.05mg/m³，0.1mg/m³；公式中的U_PM10/B_PM10独立项可以变换，选取区域影响最突出的因素；应用大气质量指数P预测绝缘子积污的发展趋势，控制绝缘子表面等值盐密值，合理安排清扫计划；当绝缘子的等值盐密值与允许值有较大裕度时，可以延长清扫周期；当清扫工作完成后，系统绝缘子表面等值盐密值清零，若清零时间在当月第t日，则清零后月末的等值盐密值为${\mathrm{\ρ}}_m^{\′}=\frac{{\mathrm{\ρ}}_m}{30}\×(30-t)---\left(12\right)$式中，ρ_m为按大气质量指数计算的月累积等值盐密值；3.2)、确定绝缘子表面污秽程度指标P_f：绝缘子表面污秽程度指标P_f使用绝缘子在某等值盐密值ρ下发生闪络的概率为P_f表示，则单串绝缘子在运行电压U_c下，P_f与等值盐密值ρ的关系可表示为：$P_f=1-\exp (-{\left(\frac{1}{\mathrm{\ϵ}}(\frac{{\mathrm{\ρ}}^{\mathrm{\σ}}}{(1-\mathrm{nc})\mathrm{AL}/U_c}-1)\right)}^h)---\left(13\right)$$\mathrm{\ϵ}=\frac{\mathrm{nc}}{(1-\mathrm{nc}){\left(\ln 2\right)}^{1/h}}---\left(14\right)$$h=\frac{1.38}{\ln n-\ln (n-1)}---\left(15\right)$式中：n为切断参数；c为绝缘子的标准方差与其50％的耐受电压的比值；A为与绝缘子形状和污秽度有关的系数；L为绝缘子长度，m；σ为等值盐密值影响污闪电压的特征指数；ε和h为中间计算量；(4)、根据绝缘子固有因素指标m和绝缘子表面污秽程度指标P_f的乘积判断绝缘子污闪综合预警指标R，确定预警等级：具体包括以下步骤：4.1)、计算绝缘子污闪综合预警指标R：R＝m×P_f   (16)式中：R为绝缘子污闪综合预警指标；m为绝缘子固有因素指标；P_f为绝缘子表面污秽程度指标；4.2)、确定预警等级：根据绝缘子污闪综合预警指标R确定预警等级，预警等级共分黄色、橙色、红色三个等级，具体如表1所示：表1  预警等级表对存在危险的绝缘子，根据其预警等级的大小，发布相应的预警信息：预警信息内容包括：预警信息编号、预警发布时间、预警等级、线路名称、杆塔ID。