本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種繼電保護(hù)測試性評估指標(biāo)體系的評估方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前我國電網(wǎng)具有復(fù)雜互聯(lián)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和交直流混聯(lián)的特點(diǎn)，超級互聯(lián)的電網(wǎng)給人們帶來巨大利益的同時，也給電網(wǎng)的運(yùn)行、維護(hù)帶來了巨大挑戰(zhàn)。繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全保障的第一道防線，繼電保護(hù)能否正常工作，對電力系統(tǒng)運(yùn)行有重大的影響。在大型互聯(lián)電網(wǎng)中，局部事故可能引發(fā)整個系統(tǒng)的大面積停電，并且隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，事故發(fā)生的概率也會增加。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，如果繼電保護(hù)裝置不能正確動作，不僅會使電力系統(tǒng)的故障擴(kuò)大，甚至可能因不良的連鎖反應(yīng)而造成整個電網(wǎng)崩潰，導(dǎo)致大面積停電，給人們的正常生活、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及社會穩(wěn)定帶來嚴(yán)重影響，作為繼電保護(hù)評估中的基本因素和評價繼電保護(hù)的重要依據(jù)，評估指標(biāo)是研究的重點(diǎn)之一。

繼電保護(hù)系統(tǒng)在保護(hù)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行方面起著至關(guān)重要的作用，隨著電網(wǎng)的迅速發(fā)展，輸變電設(shè)備被大規(guī)模地運(yùn)用，各類繼電保護(hù)裝置也大量涌現(xiàn)，為了突破傳統(tǒng)的根據(jù)功能模塊單獨(dú)整定和單獨(dú)試驗(yàn)的測試模式，繼電保護(hù)自動檢測系統(tǒng)的應(yīng)用能極大地提高工作效率；同時隨著新型繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用，基于計算機(jī)的微機(jī)保護(hù)的自動化測試技術(shù)已經(jīng)成為了繼電保護(hù)測試過程中不可或缺的一部分。測試性指的是產(chǎn)品能夠及時準(zhǔn)確的確定其狀態(tài)(可工作，不可工作或性能下降程度)并隔離其內(nèi)部故障的一種設(shè)計特性，若不科學(xué)劃分繼電保護(hù)測試性指標(biāo)框架并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步研究，就無法全面而準(zhǔn)確的評價繼電保護(hù)，因此有必要提出一種繼電保護(hù)測試性評估指標(biāo)體系，并基于這一指標(biāo)體系進(jìn)行評估方法的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種繼電保護(hù)測試性評估指標(biāo)體系的評估方法，該方法提出了一套全面的測試性評估指標(biāo)體系，通過該體系的建立可以為繼電保護(hù)裝置的維護(hù)提供測試性維度內(nèi)保護(hù)的支持，適用于繼電保護(hù)維護(hù)、管理、研發(fā)等各個階段的評估。

一種繼電保護(hù)測試性評估指標(biāo)體系的評估方法，所述方法包括：

步驟1、劃分繼電保護(hù)測試性評估指標(biāo)體系；

步驟2、根據(jù)工程實(shí)際選取特定的評估指標(biāo)作為底層指標(biāo)；

步驟3、為所述底層指標(biāo)按重要性進(jìn)行賦權(quán)；

步驟4、根據(jù)指定地區(qū)實(shí)際電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)確定所述底層指標(biāo)的實(shí)測值，查找相關(guān)參考資料確定所述底層指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值；

步驟5、將所述實(shí)測值和所述標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比，將所述底層指標(biāo)的實(shí)測值轉(zhuǎn)化為評分值，再結(jié)合所述步驟3的賦權(quán)結(jié)果獲得繼電保護(hù)測試性維度下的指標(biāo)值。

在所述步驟1中，所劃分出的繼電保護(hù)測試性評估指標(biāo)包括兩類二級指標(biāo)：

保護(hù)系統(tǒng)性能檢測指標(biāo)和保護(hù)系統(tǒng)故障預(yù)警指標(biāo)。

所述保護(hù)系統(tǒng)性能檢測指標(biāo)包括：故障檢測率和平均故障檢測時間；

所述保護(hù)系統(tǒng)故障預(yù)警指標(biāo)包括：虛警率、平均虛警間隔時間、故障預(yù)警率和平均故障預(yù)警閉鎖時間。

在所述步驟2中，所選取的底層指標(biāo)包括：

故障檢測率和虛警率。

在所述步驟3中，所述為底層指標(biāo)按重要性進(jìn)行賦權(quán)的過程具體為：

選用改進(jìn)熵值法和G1法，結(jié)合兩者計算的結(jié)果得到綜合權(quán)重，為底層指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，上述方法提出了一套全面的測試性評估指標(biāo)體系，通過該體系的建立可以為繼電保護(hù)裝置的維護(hù)提供測試性維度內(nèi)保護(hù)的支持，適用于繼電保護(hù)維護(hù)、管理、研發(fā)等各個階段的評估。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供繼電保護(hù)測試性評估指標(biāo)體系的評估方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述繼電保護(hù)測試性指標(biāo)劃分的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例所提供繼電保護(hù)測試性評估指標(biāo)體系的評估方法流程示意圖，所述方法包括：

步驟1、劃分繼電保護(hù)測試性評估指標(biāo)體系；

測試性是繼電保護(hù)的一種設(shè)計特性，是設(shè)計時賦予的一種固有屬性，是保護(hù)為故障診斷提供方便的特性，如機(jī)內(nèi)測試，性能檢測，狀態(tài)檢測和外部測試設(shè)備兼容，便于用自動測試設(shè)備進(jìn)行測試或人工測試等，測試性的設(shè)計是為了提高產(chǎn)品自診斷和外部診斷的能力，能方便有效地確定產(chǎn)品狀態(tài)和隔離故障。

在該步驟中，所劃分出的繼電保護(hù)測試性評估指標(biāo)包括兩類二級指標(biāo)：

保護(hù)系統(tǒng)性能檢測指標(biāo)和保護(hù)系統(tǒng)故障預(yù)警指標(biāo)。

如圖2所示為本發(fā)明實(shí)施例所述繼電保護(hù)測試性指標(biāo)劃分的示意圖，參考圖2：保護(hù)系統(tǒng)性能檢測指標(biāo)包括故障檢測率和平均故障檢測時間等指標(biāo)，這類指標(biāo)對評價這套保護(hù)系統(tǒng)的自診斷和外部診斷性能具有重要意義，更高標(biāo)準(zhǔn)的測試性不僅要求明確測試對象和測試方法，還應(yīng)明確是規(guī)定值還是最低可接受值。

保護(hù)系統(tǒng)故障預(yù)警指標(biāo)包括虛警率、平均虛警間隔時間、故障預(yù)警率和平均故障預(yù)警閉鎖時間等。保護(hù)系統(tǒng)的故障預(yù)警指標(biāo)是指保護(hù)系統(tǒng)自檢檢測出系統(tǒng)本身的故障并且發(fā)出告警信號的指標(biāo)，該指標(biāo)反映出了自檢檢測出的保護(hù)系統(tǒng)性能和狀態(tài)的一種檢測，此類指標(biāo)雖然在當(dāng)前繼電保護(hù)中應(yīng)用不多，但是在未來隨著電網(wǎng)越來越復(fù)雜，電網(wǎng)相關(guān)的保護(hù)也會更加復(fù)雜，對測試性范疇內(nèi)的虛警率、故障預(yù)警等指標(biāo)會要求的更加精細(xì)和準(zhǔn)確。

具體實(shí)現(xiàn)中，上述測試性指標(biāo)的定義及計算方法如下：

(1)故障檢測率(FDR)：用規(guī)定的方法正確檢測到的故障數(shù)與故障總數(shù)之比。

(2)平均故障檢測時間(T_FD)：

(3)故障預(yù)警率(FIR)：用規(guī)定的方法將檢測到的故障正確預(yù)警，并閉鎖到不大于規(guī)定模糊度的故障數(shù)與檢測到的故障數(shù)之比。

(4)虛警率(FAR)：在規(guī)定的時間內(nèi)發(fā)生的虛警數(shù)與同一時間內(nèi)的故障指示總數(shù)之比。

(5)平均虛警間隔時間(MTBFA)：系統(tǒng)運(yùn)行總時間與在此時間內(nèi)發(fā)生的虛警總次數(shù)之比；

其中：N為故障總數(shù)；N_D為用規(guī)定的方法正確檢測到的故障數(shù)；N_IL為用規(guī)定的方法檢測到的故障正確預(yù)警并閉鎖到不大于規(guī)定模糊度的故障數(shù)；N_FA為虛警次數(shù)；N_ID為報警總次數(shù)；T為系統(tǒng)累計工作時間；λ_D為被檢測出的故障模式的總故障率；λ為所有故障模式的總故障率；λ_i為第i個故障模式的故障率；λ_Di為第i個被檢測出故障模式的總故障率；λ_IL為用規(guī)定的方法檢測到的故障正確預(yù)警并閉鎖到不大于規(guī)定模糊度的故障率；λ_ILi為第i個故障模式用規(guī)定的方法檢測到的故障正確預(yù)警并閉鎖到不大于規(guī)定模糊度的故障率；λ_FA虛警發(fā)生的頻率。

(6)平均故障預(yù)警閉鎖時間(T_FI)：

式中：t_FDi為對第i次故障的檢測時間；t_Li為對第i次故障的預(yù)警閉鎖時間。

步驟2、根據(jù)工程實(shí)際選取特定的評估指標(biāo)作為底層指標(biāo)；

在該步驟中，根據(jù)當(dāng)前工程實(shí)際所選取的底層指標(biāo)包括：故障檢測率和虛警率。

上述底層指標(biāo)的選取可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行變更，以增加其靈活性。

步驟3、為所述底層指標(biāo)按重要性進(jìn)行賦權(quán)；

在該步驟中，可以選用改進(jìn)熵值法和G1法，結(jié)合兩者計算的結(jié)果得到綜合權(quán)重，為底層指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)。

下面以具體的實(shí)例對上述賦權(quán)過程進(jìn)行詳細(xì)說明：

首先選用改進(jìn)熵值法，改進(jìn)熵值法的計算假設(shè)評價指標(biāo)集共有m個因素，讓n個專家對每個因素進(jìn)行賦權(quán)重，那么得到權(quán)重矩陣F：

r_ij表示第j個專家對第i個指標(biāo)的賦權(quán)值，其中i＝1,2,…m,j＝1,2,…n先對每一列的權(quán)值進(jìn)行求熵運(yùn)算稱為列熵，也就是求某位專家對m個指標(biāo)賦予的權(quán)值的熵值,且列熵的公式為：

H_j表示的是第j個專家對m個指標(biāo)賦予的權(quán)值的熵值。當(dāng)列熵值越大表示這個專家提供權(quán)重所帶來的效用值小，應(yīng)舍棄；為此需設(shè)定一個閾值，舍棄大于這個閾值的專家賦予權(quán)值，根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)舍去列熵最大的那個值。假設(shè)舍棄了大于閾值的專家賦予的權(quán)值，還有q個專家賦予的權(quán)值，據(jù)此重新構(gòu)建權(quán)重矩陣F'：

再求這個矩陣的每一行的熵值，也就是q個專家對某個指標(biāo)的賦權(quán)的權(quán)值的熵值，稱為行熵，求取行熵之前先對F'的每一行的權(quán)值進(jìn)行歸一化：

使得其中i＝1,2,…m,j＝1,2,…q。據(jù)此可以得到行熵H_i：

當(dāng)H_i越大說明q個專家對第i個指標(biāo)的賦權(quán)值沒有異議，認(rèn)同率高，正確率較高，表示第i個指標(biāo)不會導(dǎo)致評價結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，反之則使評價結(jié)果誤差大，所以H_i越大表示指標(biāo)i的重要性越大。求取第i行的標(biāo)準(zhǔn)差:

其中若σ_i的值越大代表這些專家對于同一個指標(biāo)的分歧較大，則該指標(biāo)的權(quán)重可能不準(zhǔn)確，故應(yīng)降低該指標(biāo)的權(quán)重。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差σ_i和行熵H_i，得到最終的指標(biāo)權(quán)值應(yīng)為：

其中u_i是指標(biāo)q個專家對指標(biāo)i的均值。

進(jìn)一步的，G1法的計算讓專家根據(jù)繼電保護(hù)裝置評估準(zhǔn)則對指標(biāo)因素集{x₁,x₂,…x_m}按照重要性排序，首先讓專家在指標(biāo)集{x₁,x₂,…x_m}選出認(rèn)為是最重要的一個指標(biāo)記為x₁^*，再繼續(xù)在余下的m-1個指標(biāo)中，選出認(rèn)為是最重要的一個指標(biāo)記為x₂^*，以此類推，經(jīng)過m-1次的挑選，最終剩下的評價指標(biāo)記為這樣就唯一確定了一個序關(guān)系：

設(shè)專家關(guān)于評價指標(biāo)與的重要性程度之比的理性判斷如表1所示：

表1賦值參考表

其中：

若專家給出的的理性賦值，則指標(biāo)權(quán)重為：

通過上述(15)，(16)可以得到最終的值。

上述改進(jìn)熵值法得到權(quán)重為w_i和G1法得到權(quán)重v_i(i＝k＝m,m-1,…3,2)，然后組合兩種權(quán)重得到綜合權(quán)重采用如下公式：

其中A_i就是兩種權(quán)重組合之后指標(biāo)i的權(quán)重，得到組合的權(quán)重之后，當(dāng)某個指標(biāo)的實(shí)測值超出正常范圍時候，組合權(quán)重已經(jīng)無法準(zhǔn)確反應(yīng)出其在評估體系中的重要性，需對其進(jìn)行變權(quán)重得到合適權(quán)重，當(dāng)實(shí)測值超過正常范圍的上限，那么變權(quán)重的公式為：

當(dāng)實(shí)測值低于正常范圍的下限則變權(quán)重公式為：

其中A_i'(i＝1,2,…m)是指標(biāo)i的變權(quán)重，u_min和u_max分別是指標(biāo)i的最小值和最大值u_i是實(shí)際測量值，最后將得到變權(quán)重和組合權(quán)重進(jìn)行歸一化就可以得到最終各個指標(biāo)的權(quán)重：

或者：

當(dāng)指標(biāo)i是異常指標(biāo)時候采用(20),當(dāng)i是正常指標(biāo)時候采用(21)。A代表綜合權(quán)重的指標(biāo)和，A’代表異常指標(biāo)的變權(quán)重之和。

通過上述處理，就可以讓專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合得到各個指標(biāo)的實(shí)測數(shù)據(jù)對這m個指標(biāo)給予一定分值，每個指標(biāo)的滿分是100，那么使得每個指標(biāo)的評估分值結(jié)合該指標(biāo)的權(quán)重，并且將它們相加得到所評估維度內(nèi)的評分：

p＝T₁s₁+T₂s₂+…+T_ms_m (22)

P是所評分維度內(nèi)的評分值，s_i(i＝1,2,…m)是專家對指標(biāo)i評估分值。

步驟4、根據(jù)指定地區(qū)實(shí)際電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)確定所述底層指標(biāo)的實(shí)測值，查找相關(guān)參考資料確定所述底層指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值；

舉例來說，基于繼電保護(hù)測試性評估指標(biāo)體系，A地區(qū)電網(wǎng)保護(hù)測試性維度指標(biāo)評估中維度下選取的典型底層指標(biāo)、根據(jù)相關(guān)資料確定的標(biāo)準(zhǔn)值范圍、該指標(biāo)的實(shí)測值如下表2所示：

表2

步驟5、將所述實(shí)測值和所述標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比，將所述底層指標(biāo)的實(shí)測值轉(zhuǎn)化為評分值，再結(jié)合所述步驟3的賦權(quán)結(jié)果獲得繼電保護(hù)測試性維度下的指標(biāo)值。

這里再結(jié)合實(shí)際對該過程進(jìn)行舉例說明，擬選取A、B地區(qū)電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置作為對比分析計算的實(shí)例：

首先利用改進(jìn)熵值法計算權(quán)重，根據(jù)表2所示的參考數(shù)據(jù)，得到指標(biāo)評分值如下表3所示：

表3 測試性底層指標(biāo)評分值

進(jìn)而得到指標(biāo)數(shù)m為5，專家n為5，權(quán)重矩陣F為：

由式(8)得到5個專家的列熵后舍棄最大的，重新構(gòu)造的權(quán)重矩陣F':

當(dāng)行熵Hi越大說明q個專家對第i個指標(biāo)的賦權(quán)值沒有異議，認(rèn)同率高，正確率較

高，表示第i個指標(biāo)不會導(dǎo)致評價結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，反之則使評價結(jié)果誤差大，所以Hi越大表示指標(biāo)i的重要性越大。

由式(11)，(12)，(13)可得行熵H_i、標(biāo)準(zhǔn)差σ_i、均值u_i、指標(biāo)權(quán)重w_i如表4所示：

表4 改進(jìn)熵值法維修性指標(biāo)計算結(jié)果表

然后利用G1法計算權(quán)重：

已知這5個指標(biāo){x₁＝故障檢測率，x₂＝虛警率，x₃＝平均故障檢測時間，x₄＝故障預(yù)警率，x₅＝平均故障預(yù)警閉鎖時間}；讓專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)按照順序從大到小列出這5個指標(biāo)：{x₄≥x₁≥x₂≥x₅≥x₃}；重新表示為：那么r_k^*的值可以讓專家根據(jù)表1進(jìn)行理性判斷:

若專家給出的的理性賦值，則指標(biāo)權(quán)重為：

表5 G1法計算指標(biāo)的權(quán)重值

進(jìn)一步，在進(jìn)行綜合權(quán)重計算：

改進(jìn)的熵值法的得到權(quán)重為w_i和G1法得到權(quán)重v_k(i＝k＝m,m-1,…3,2)，組合兩種權(quán)重得到綜合權(quán)重采用式(17)得綜合權(quán)重：

A₁＝0.2618,A₂＝0.1712,A₃＝0.1334,A₄＝0.2182,A₅＝0.2154。

在進(jìn)行測試性維度評分計算，具體是讓專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合得到各個指標(biāo)的實(shí)測數(shù)據(jù)對這m個指標(biāo)給予一定分值，每個指標(biāo)的滿分是100，那么使得每個指標(biāo)的評估分值結(jié)合該指標(biāo)的權(quán)重，并且將它們相加得到最終測試性維度的評分：

p＝T₁s₁+T₂s₂+…+T_ms_m；

p是測試性維度的評分，s_i(i＝1,2,…m)是專家對指標(biāo)i評估分值，計算最后的評估的分值P＝88.923；

同理可得B電網(wǎng)保護(hù)測試性維度評估分析結(jié)果：

表6 B電網(wǎng)保護(hù)測試性底層指標(biāo)評分值

按照上述處理方法得到最后的評估分值P＝93.923。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明實(shí)施例所述方法提出了一套全面的測試性評估指標(biāo)體系，通過這一體系的建立可以為繼電保護(hù)裝置的維護(hù)管理研發(fā)人員提供測試性維度內(nèi)保護(hù)的運(yùn)行分析思路；

2、由于底層指標(biāo)的選取依據(jù)所處維護(hù)、管理、研發(fā)等階段會體現(xiàn)出不同，本發(fā)明實(shí)施例所述方法考慮了底層指標(biāo)重要性不同的問題，并在此基礎(chǔ)上使用了改進(jìn)熵值法和G1法綜合賦權(quán)的辦法，使得到的結(jié)果更加可信，而且這種處理思路具有靈活性，適用于繼電保護(hù)維護(hù)、管理、研發(fā)等各個階段的評估。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。