本發明涉及電力系統及其自動化領域，具體涉及一種基于監測值和改進層次分析法IAHP的電能質量綜合評估方法。
背景技術：
：隨著社會經濟的飛速發展，電力系統的負荷結構日趨多樣化和復雜化，一方面大量新型用電設備的投入導致電能質量下降，另一方面新設備對電能質量較為敏感，對電能質量提出了更高的要求。電能質量是對用戶從公用電網獲取的電能的品質進行描述?？陀^合理的電能質量綜合評估，不僅是構建電能質量市場的基礎，也是電力企業降低成本、提高效率的有力保障。電能質量的綜合評估方法有多種。電能質量評估的模糊模型和基于模糊原理的綜合指標在指定隸屬度樣本集合的前提下實現對電能質量的綜合評估；一種模糊綜合評判的二級評判法利用事先給定的主觀權重對電能質量進行綜合評估；基于組合賦權的評估方法有效克服了單一賦權法的不足；運用模糊神經網絡和遺傳算法對電能質量進行綜合評估可以使對電能質量的綜合評估更加精確、具體；模糊數學、模糊層次分析法應用到供電服務質量的綜合評估中，可以解決主觀判斷的模糊不確定性問題；模糊多目標決策理論的極大決策方法評估簡單易行；層次分析法(analytichierarchyprocess，AHP)用于不同指標綜合權重的求解，由專家對各指標的重要性程度進行兩兩比較，得到判斷矩陣，原理簡單，使用方便，被眾多學者所采用。然而，當參與比較的元素個數較多時，通常難以構造出滿足一致性要求的判斷矩陣，并且由專家對各指標的重要性程度進行兩兩比較會導致評估結果帶有主觀性，這限制了層次分析法的實用性。技術實現要素：層次分析法(AnalyticHierarchyProcess，簡稱AHP)是對定性問題進行定量分析的一種簡單、靈活、實用的多準則決策方法，其主要內容是判斷矩陣的給定及其一致性檢驗。判斷矩陣標度及含義如表1所示，按照表1形成判斷矩陣A后，層次分析法權重求解及一致性檢驗過程如下：表1判斷矩陣標度及含義aij取值含義1指標i與指標j同樣重要3指標i比指標j稍重要5指標i比指標j明顯重要7指標i比指標j強烈重要9指標i比指標j極端重要2，4，6，8介于以上兩相鄰判斷的中值倒數指標i與指標j相比得aij，則指標j與指標i相比得aji＝1/aij1)將判斷矩陣A＝(aij)m×m按列做歸一化處理，得矩陣Q＝(qij)m×m，其中，qij=aijΣk=1makj,ij=1,2,...,m---(1);]]>2)將矩陣Q按行相加得向量c＝(c1,c2,c3,…,cm)T，其中，ci=Σj=1mqij,i=1,2,...,m---(2);]]>3)c＝(c1,c2,c3,…,cm)T歸一化，即得最大特征值所對應的特征向量，也即權重系數ωj，ωj=cjΣk=1mck,j=1,2,...,m---(3);]]>4)按照式(4)計算判斷矩陣A的最大特征值λmax，λmax=1mΣi=1mΣj=1maijωjωi---(4);]]>5)按照式(5)計算衡量判斷矩陣A不一致程度的一致性指標C.I.，C.I.=λmax-mm-1---(5);]]>6)用平均隨機一致性指標R.I.(R.I.的取值與判斷矩陣階數的對應關系如表2所示)修正C.I.，按照式(6)得到隨機一致性比率C.R.，C.R.=C.I.R.I.---(6);]]>表2平均隨機一致性指標m2345678910R.I.00.51490.89311.11851.24941.34501.42001.46161.4874m111213141516171819R.I.1.51561.54051.55831.57791.58941.59431.60641.61331.62077)根據是否滿足C.R.≤0.10進行一致性檢驗，所得數值越小，說明一致性程度越好，大于0.10則無法通過一致性檢驗。層次分析法存在如下問題：一是判斷矩陣按照表1形成，易受人為主觀因素影響，會導致評估結果帶有主觀性；二是當判斷矩陣階數m>2時，較難構造出滿足一致性要求的判斷矩陣。為此，采用監測值和改進層次分析法計算判斷矩陣和指標權重。鑒于層次分析法的缺陷，本發明提出一種基于監測值和改進層次分析法IAHP的電能質量綜合評估方法。通過電能質量監測值得到初始判斷矩陣，再由改進層次分析法IAHP得到各指標權重，進而得到電能質量綜合評估結果。該方法既可以得出各個監測點電能質量等級，又可以得出各個監測點電能質量好壞排序，同時該方法以監測數據為基礎得到指標權重能夠保證綜合評估結果的客觀性。一種基于監測值和IAHP的電能質量綜合評估方法，包括以下步驟：(1)由監測值計算初始判斷矩陣B；(2)由初始判斷矩陣B得到判斷矩陣A；(3)將得到的判斷矩陣A再按照層次分析法的計算公式，求出電能質量指標權重ω。上述一種基于監測值和IAHP的電能質量綜合評估方法，具體包括以下步驟：(1)由監測值計算初始判斷矩陣B；1)由監測值得到原始數據矩陣X，如式(7)所示，X=x11x12...x1nx21x22...x2n............xm1xm2...xmn---(7)]]>式(7)中：m為電能質量指標個數；n為監測點樣本容量；xij為原始數據矩陣X中的一般值，1≤i≤m，1≤j≤n；xij為第j個監測點的第i個指標值；2)按照式(8)計算第j個監測點的第i個指標值xij的嚴重度系數bij，bij=xijxijlim---(8)]]>式(8)中：bij為第i個指標值xij的嚴重度系數；xijlim為第i個指標合格等級對應的數值；3)按照式(9)將n個監測點的第i個指標的嚴重度系數進行平均，bi‾=1nΣj=1nbij---(9)]]>式(9)中：為第i個指標的平均嚴重度系數；4)按照式(10)計算第i個指標的客觀權重系數，ωi′=bi‾Σi=1mbi‾---(10)]]>式(10)中：ω′i為第i個指標的客觀權重系數；5)按照式(11)計算兩相鄰指標客觀權重系數的比值，mi=ωi′ωi+1′---(11)]]>式(11)中：mi為兩相鄰指標客觀權重系數的比值；6)由式(11)的計算結果結合表3所給出的對應關系，可得bi,i+1(1≤i≤m-1)，由其形成初始判斷矩陣B；表3bi,i+1取值原則mimi≤1/91/9≤mi<1/81/8≤mi<1/71/7≤mi<1/61/6≤mi<1/51/5≤mi<1/4bi,i+11/91/91/81/71/61/5mi1/4≤mi<1/31/3≤mi<1/21/2≤mi<11≤mi<22≤mi<33≤mi<4bi,i+11/41/31/2123mi4≤mi<55≤mi<66≤mi<77≤mi<88≤mi<9mi≥9bi,i+1456789(2)由初始判斷矩陣B得到判斷矩陣A層次分析法中一致性檢驗的本質是要求判斷矩陣A中元素的取值滿足乘法傳遞性，但這與其對元素取值的限制及其定義相矛盾，因此用加法傳遞性逼近乘法傳遞性。假設初始判斷矩陣B中元素每增加1，重要性程度增加Δ，作為基本的重要性單元。由初始判斷矩陣B得到判斷矩陣A的過程如下：1)當bi,i+1(i＝1,2,…,m-1)>1時，令ai,i+1＝(bi,i+1-1)*Δ，說明bi比bi+1重要程度多ai,i+1；2)當bi,i+1(i＝1,2,…,m-1)＝1時，令ai,i+1＝0，說明bi與bi+1同等重要；3)當bi,i+1(i＝1,2,…,m-1)<1時，令ai,i+1＝-(1/bi,i+1-1)*Δ，說明bi比bi+1重要程度多ai,i+1；4)判斷矩陣A的上半三角元素中除主對角線外其余元素行坐標都小于其列坐標，用aij(i<j)表示元素bi比元素bj重要程度多的數值，則：aij＝ai,i+1+ai+1,i+2+,…,+aj-2,j-1+aj-1,j(1≤i≤m-1,i<j≤m)；5)根據判斷矩陣A為正互反陣這一性質，求出判斷矩陣A的下半三角全部元素；6)當由上述法則求出的判斷矩陣A中出現大于9或者小于1/9的元素時，按照層次分析法對判斷矩陣元素的要求，分別將其強行賦值為9或1/9，得到判斷矩陣A；(3)將得到的判斷矩陣A再按照上述層次分析法的計算公式，求出電能質量指標權重ω。本發明積極的有益效果：本發明針對電能質量綜合評估的特點，在傳統層次分析法基礎上，提出了基于監測值和IAHP的電能質量綜合評估模型。通過電能質量監測值得到初始判斷矩陣推薦值，再由IAHP得到各指標權重，能夠保證通過一致性檢驗，進而得到電能質量綜合評估結果。該方法既可以得出各個監測點電能質量等級，又可以得出各個監測點電能質量好壞排序。同時該方法以監測數據為基礎得到指標權重能夠保證電能質量綜合評估結果的客觀性。具體實施方式下面對本發明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。某地區5個監測點的電能質量實測數據(即監測值)如表4所示。表4監測點的實測數據評估指標監測點1監測點2監測點3監測點4監測點5頻率偏差/HZ0.09220.15620.11800.17870.1892電壓偏差/％3.2126.6804.3505.3304.220電壓驟降0.79630.15890.51560.58560.4863三相不平衡/％0.8301.3601.3501.7401.830電壓波動/％1.3301.5301.9501.3701.580電壓閃變/％0.4730.8470.6340.8260.828電壓諧波/％1.7204.2802.6703.3604.570可靠性指標0.8330.7620.7960.7400.764服務性指標0.8320.7130.8640.6840.783根據我國公認要求，將電能質量各指標劃分為5個等級，從Ⅰ～Ⅴ依次對應優質、良好、中等、合格與不合格，各指標等級界限值如表5所示。表5指標等級界限值評估指標ⅠⅡⅢⅣⅤ頻率偏差/HZ≤0.05≤0.10≤0.15≤0.20＞0.20電壓偏差/％≤1.2≤3.0≤4.5≤7.0＞7.0電壓驟降≤0.857≤1.225≤2.335≤3.033＞3.033三相不平衡/％≤0.5≤1.0≤1.5≤2.0＞2.0電壓波動/％≤0.5≤1.0≤1.5≤2.0＞2.0電壓閃變/％≤0.2≤0.5≤0.8≤1.0＞1.0電壓諧波/％≤1.0≤2.0≤3.0≤5.0＞5.0可靠性指標≥0.95≥0.85≥0.80≥0.70＜0.70服務性指標≥0.90≥0.80≥0.70≥0.60＜0.60電能質量各指標中，除可靠性與服務性指標外，其余指標均是越小越好，為保證數據的一致性，根據可靠性和服務性指標最大為1的原則，將可靠性和服務性指標作以下處理：1-可靠性、1-服務性。(一)按照本發明步驟(1)的方法，通過計算得到初始判斷矩陣B，B＝[140.20.51120.5]；(二)按照本發明步驟(2)的方法，得到判斷矩陣A，A=1041/21/31/31/31/21/30141/21/31/31/31/21/31/21/211/51/61/61/61/51/622511/21/21/201/233621002033620102033620012022501/21/21/211/2336200021;]]>(三)按照本發明步驟(3)的方法，得到電能質量指標權重ω，能夠通過一致性檢驗，ω＝[0.08000.08000.03630.12800.13690.13690.13690.12800.1369]。為了評估某地區評5個監測點電能質量等級，認為表5中等級Ⅰ～Ⅳ數值分別為監測點6～監測點9的數值，對監測點數據進行一致性處理，可以形成9個監測點的電能質量數據表格，如表6所示。表6監測點的電能質量數據各監測點的每個指標與對應權重相乘可以得到監測點電能質量綜合評估結果，如表7所示。表7中監測點6～監測點9評估結果代表等級Ⅰ～Ⅳ的評估結果，因此可以得出監測點1～監測點5的電能質量綜合評估結果級別分別為Ⅱ級、Ⅳ級、Ⅲ級、Ⅳ級、Ⅳ級。表7綜合評估結果監測點綜合得分排名10.926221.708831.313441.522651.620760.448170.946381.441592.1319本發明提出的方法除了可以評估監測點電能質量等級外，還可以比較監測點電能質量的好壞，即使是同一等級的監測點，例如監測點2、4、5都是Ⅳ級，通過表7可以看出這3個監測點電能質量由好到壞的順序是監測點4、監測點5、監測點2。當前第1頁1 2 3