基于集对分析法的架空输电线路状态评价

陈学平

摘 要：集对分析法是一种基于评价结构复杂问题体系之上的，致力于解决运行中的架空输电线路评价参数指标过多这类问题的一种多层分析法。它能够对输电线路进行综合状态下的评估，包括对输电线路运行状态的评价、量化以及得出最终的评价指标量值。其具有十分重要的存在意义和应用价值，因为架空输电线路的正确状态评价和检测是后续针对其状态进行修正和检测的重要依据和基础。因此本文就从集对分析法在架空输电线路状态的评价中的应用进行研究，分析其状态评价的有效性，并为未来架空输电线路的评价状态提供新的思考和方法。

关键词：集对分析法;架空输电线路;状态评价;层次分析法

1. 前言

架空输电线路是电力系统的重要组成部分，因此，线路设备的健康状态事关电力系统的安全运行水平。近些年来，我国电力事业的发展如火如荼，伴随着城市化进程的不断加快和用电规模的扩展，电网的建设规模正处于快速激增的发展趋势，而电网设备的检修工作压力随之而来，这其中最为重要的部分就是状态评价。状态评价是其整个检修管理的工作基础，也是核心环节。因此，对架空输电线路，提供必要的监督和监控作业，并对其进行合理的评价和预测，是电网运行中必不可少的中间环节[1]。

2. 层次分析以及物元可拓综合评判法的相关内容

2.1 层次分析法

架空输电线路状态的影响因素是复杂多样、种类繁多的，面对其结构的复杂性和多样性，我们不应采取相同的分析方法来进行分析，因此，采用完全定量的方法进行分析和评估是有失偏颇和背离实际的。而层次分析法正是针对这类复杂问题进行分析的有效手段，在复杂环境和问题中，能够找准层次进行解决。层次分析法是一种将定性与定量分析有机结合的综合决策方法，它的优势有包括对定量数据信息的需求量较少、使用方法较为简单，以及应用方法简洁等优势。层次分析法使用的基本中心思想，就是在当前复杂问题基础之上建立一个立体的能够满足当前描述内容且分层足够明确的模型。这一模型主要分为目标层、准则层、方案层三大层次。该模型建立完成后，会有专业的技术人员及相关专家对不同层次的影响因素进行研判，最后给出相应的比例标度。再对各个层次的影响因素以及要性权值进行精准的判断[2]。对其进行合理排序后，我们就能够根据排序的结果知晓最终的解决方案和应对策略，其应用起来十分的简洁明了，且最终结果的呈现也具有一定的准确性和合理性。层次分析法是一种针对性很强的技术方法，能够面对多元繁杂的分析环境，能够解决多样性的复杂问题，它是运用于状态评价的有效方法之一。

2.2 物元可拓评判法

物元可拓评判法之所以能够得以广泛应用，是因为输电线路的状态评估量不能够使用精确的数据来描述，物元可拓评判法能够将其量化评估结果，并予以完整诠释。物元可拓的评估办法其实是建立在可拓集合论的基础之上。其使用依据是物元的可拓性，使用方法是根据关联函数之间事物建立起有效的制约因素和事物相互之间以及因素相互之间的联系水平和数量上的关系这一标准，结合定性定量的方法，集中对一个对象或者多个对象进行优劣评价。物元可拓评判法范围下的评价对象是全面的和多样的。其评价对象包括事物、策略、方法等不同的单元。进行物元可拓综合评价的实际应用步骤主要分为七个步骤：一是判定该对象的衡量条件，二是确定标准之后进行构建可拓学评估模型，三是根据模型得出评估物元的经典域和节域;四是确定待评物元;五是以所建模型为基础确立关联函数并予以计算;六是确定权重;七是计算待评价的物元综合关联系数并判定待评价物元的评价级别。

3. 输电线路状态评价模型的建立

3.1 输电线路评价指标体系的构

架空输电线路的设备状态有其特殊型和复杂性，因此它最突出的特点就是线路部件多、距离长、多样化。我们在运用层次分析法进行状态分析时，首先就是要建立完整的输电线路态评价指标体系，这是我们最初所建的目标层。该目标层一共包括5个准则层，他们分别是：杆塔，杆塔是基础，它能够从弯曲度、倾斜度、裂纹、腐蚀、构件牢固等不同缺陷进行分析和数据整理;导地线，该准则层主要是从弧垂、断股、地线锈蚀等状态进行分析;绝缘子，主要是从污秽、零值、自爆、钢帽钢脚锈蚀等现状进行分析;金具，主要从磨损、腐蚀、松动、疲劳等角度考虑;接地装置及附属设施，主要从接地体电阻值、接地体埋深、接地体连接、电力设施及其保护区等现场变化情况考虑。这五个部分共同组成了目标层的构建，全方面和多角度的反应了架空线路存在的设备缺陷和潜存的隐患风险[3]。

3.2 评价指标权重的确定

评价指标权重的确定共分为以下两个方面：一是构造并判断矩阵，我们在建立的模型之上对其数据进行评判，通过对矩阵之内不同重要程度层级的对比，明确其主次关系以及相关的权重和评价指标。二是确定指标权重并进行一致性的检验，根据第一步骤对矩阵的相关识别，进行针对性的元素分析，对每一层的元素都要逐一地进行重要性分析，不同层次的因素之间的评价和得分情况都存在一定出入，因为是由专家根据两个因素之间的重要性打分得出的最终结果，因此，我们后续对其一致性进行判断和检验是十分必要的。经过检验核校后，能够准确判定矩阵是否偏离相关指标。

3.3 可拓学评价方法

以可拓集合论为基础的可拓学评价方法，主要是利用可拓数学作为其发展和使用的理论，再加之可拓学的相关逻辑分析作为骨干进行分析和评价的方法。一般在使用时会给物元进行编号和确定其名称，将其相应事物特征的基本元进行定位，以有序三元组的形式对其进行描述，我们也将这一结果称之为物元，可拓学评价方法共分为四部分，分别是经典域和节域的确定、待评物元的确定、关联函数的计算和确定以及最终对输电线路状态等级的评定。

3.4 输电线路可拓学评价分析

首先我们通过输电线路的各个指标和数据将权重系数以及关联函数计算出来，之后针对其结果得出评价对象的关联程度，不同关联程度下的状态单元是不一样的，当输电线路整体状态表现为“注意”状态时，就说明其个别部分出现了缺陷需要入手制定检修计划。这是可拓学理论在实际应用过程中的具体体现，通过对架空输电线路进行状态的有效评估，我们能够清晰的从各個数据和等级指标的展显示中看出，该线路需要检修的部分以及所处的健康状态。此时针对评价指标较差的部分，相关的检修人员可以有针对性的对其进行进一步的检查和制定检修策略。可拓学评价能够将输电线路的状态直观的展示给维修人员，关于“严重”情况、“异常”情况、“注意”情况、“正常”情况下的各状态，也能够使用不同的维修方法，差异化制定状态检修策略，由此节省了人力、财力资源。

结束语

基于集对分析法的架空输电线路评价状态，有其使用价值和应用内涵，它能够准确直观的表达对架空输电线路的健康水平进行状态评价，于线路运行状态的评价更为准确全面，分区域和分层次的展示了设备的运维状况。可以说应用集对分析法，实现了架空输电线路运行中的能控、可控，既能够节省人力和物力资源，还能够规范性的体现所属设备的健康运行状态，无疑是架空输电线路运维过程中不可或缺的应用方法。

参考文献：

[1]梁志坚， 李佳运， 王建楠. 基于集对分析和D-S证据理论的继电保护状态评估方法[J]. 广西电力， 2019， v.42;No.180（05）：9-14+29.

[2]王德意， 赵承， 杨国清，等. 基于集对分析法的架空输电线路状态评价[J]. 工业工程， 2017， 20（005）：72-78.

（国网重庆市电力公司石柱供电分公司，重庆 石柱 409100）