一種電力電纜隧道運行安全非線性模糊檢測方法
2023-10-11 18:11:49
專利名稱：一種電力電纜隧道運行安全非線性模糊檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種基於在線監測的信 息的電力電纜運行安全狀態的評估方法，尤其涉及一種電力電纜隧道運行安全非線性模糊檢測方法。
背景技術：
隨著國家電網公司建立「統一堅強智能電網」目標的實施，電力電纜比例在電力系統中逐年加大。電纜線路的日趨龐大也帶來一些嚴峻的問題，相比架空線路，電纜運行面臨更加惡劣的運行環境和更高的運行成本。首先，電纜廠家的技術能力和生產水平參差不齊，以及原材料價格提升和市場競爭激烈等客觀因素，造成電纜及其附件本身質量的不穩定。其次，電力電纜的運行環境，包括電纜溝道和隧道，都使得監測和維護比較困難；同時城市地下管線增多、地下空間資源的佔有使電纜隧道或溝道的施工運行狀況越來越複雜，特別是一些易燃易爆氣體一旦滲入電纜隧道，將給電纜的安全運行帶來極大的威脅。再者，電力電纜的外力破壞現象也越來越多，給電纜的安全運行造成重大威脅，輕則造成財產損失，重則造成安全事故。所以，及時、全面、準確地監測和評估電力電纜的運行狀態對於有效避免電纜設備故障及其連鎖故障發生具有重要的現實意義。目前電力電纜的檢修大部分還採取人工巡檢和停電檢修的傳統方式，不能及時、全面地了解電力電纜的運行狀態及可靠性狀況。電纜隧道自動監控系統主要針對電纜接頭溫度、局部放電電流等參數，能夠實時收集、監測一些運行數據，但是缺乏有效的評估算法和預警依據，不能及時地綜合評估電力電纜運行的安全狀態。而近幾年地下電纜隧道發生爆炸的事件時有發生。電纜線路發生故障的原因可以分為兩大部分；第一部分是電纜和附件的本身設計及質量因素，例如絕緣老化、護套浸水、設計、施工不良和製造及材料缺陷等。第二部分與電纜線路運行的環境有關。國內外電纜隧道運行經驗表明，製造、敷設良好的電纜在運營中的事故大多是由於外力破壞(如開掘、擠壓而損傷)或地下汙水的腐蝕等所引起的。所以，影響電力電纜運行安全的因素不僅包括電纜本體部件，還要考慮到電力電纜隧道的環境。根據報告，由於電纜隧道環境造成電纜隧道爆炸的故障類型佔電纜總故障的一半。因此，尋找一種基於在線監測的信息的電力電纜運行安全狀態的評估方法具有重要的學術價值和應用前景。
發明內容
本發明為了解決上述的技術問題，提供了一種電力電纜隧道運行安全非線性模糊檢測方法。為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案。在綜合考慮預防性試驗結果、電纜工作環境、運行數據、檢修記錄情況的基礎上，基於電力電纜線監測數據和歷史數據應用層次分析法，構建了反映電纜運行狀態重要特徵的評估指標體系。採用相對劣化度表徵指標惡化程度；使用不同方法建立定性指標和定量指標的隸屬函數，然後利用模糊綜合評判法建立了電力電纜運行狀態評估改進模型，通過對項目層、子項目層多狀態因素 進行評估，最後綜合得到電力電纜的實時運行狀態。本發明的電力電纜隧道運行安全非線性模糊檢測方法，包括如下步驟(I)確定模型中的項目層，子項目層和指標層，檢測指標層並得到數據。子項目層位於指標層的上層，項目層位於子項目層的上層，目標層位於項目層的上層。目標層為電力電纜運行狀態；項目層為電纜本體性能和外界環境因素；電纜本體性能對應子項目層中的自身質量、預防性試驗和運行工況，外界環境因素對應隧道環境和電網因素；自身質量對應指標層的質量等級、使用年限、故障記錄，預防性試驗對應指標層的絕緣電阻、洩漏電流、介質損耗係數和局部放電，運行工況對應指標層的電纜接頭溫度、電纜表面溫度、電纜線芯溫度、接地電流和局部放電電流，隧道環境對應指標層的隧道室內溫度、隧道室內溼度、隧道水位、易燃爆氣體濃度、風機狀態和井蓋狀態，電網因素對應指標層的電網電壓、負荷電流、有功功率、無功功率、電網頻率。(2)建立評語集。按照電纜運行規程的建議，將隧道中電力電纜的運行狀態劃分為「正常」、「注意」、「異常」和「嚴重」四種情況，評語集適用於對各指標層的每個評判指標的評估。(3)建立各評判指標的劣化度及對應評語集的隸屬函數矩陣。在線監測系統數據一般是以具體數字的形式體現電力電纜當前運行狀態，需要對其安全程度進行轉化，可以採用劣化度進行表徵，劣化度是
中的一個定量值，描述現在的運行狀態到故障狀態的靠近程度，數值越大表明劣化程度越重。在所選取的評判指標中，有三種類型的指標，即越小越好型、中間型和越大越好型，三種類型採用不同的劣化度計算公式。(4)確定各級評判指標的權重。採用專家評議法與三角模糊數互補判斷矩陣排序方法相結合，確定多層次多指標結構中各指標賦予權重。三角模糊數互補判斷矩陣採用模糊標度法度量表示重要程度，用於各評價指標相互比較，取值標準為O. 1-0. 9。(5)使用層析分析法依次計算指標層、子項目層的模糊評判矩陣，直至最終模糊評判結果向量。(6)按照最大隸屬度法確定電力電纜隧道運行安全狀態的評估結果。按照最大隸屬度原則，對評估結果集中的四個評語的隸屬度進行分析，選擇隸屬最大的評語作為當前電力電纜隧道運行的安全狀態。本發明的進一步細化的方法步驟可以為第一，確定模型中的項目層，子項目層和指標層，檢測指標層並得到數據。目前實施的多狀態電力電纜隧道在線監控系統能實時收集電纜運行狀態及其環境數據，因此從影響地下隧道中電力電纜運行狀態的電纜本體性能和外界環境因素兩個方面建立多層次的狀態評估指標體系。電力電纜的運行狀態評估指標體系分為目標層、項目層、子項目層和指標層。目標層電力電纜運行狀態R包括項目層中的兩個項目電纜本體性能和外界環境因素{R = R1，；項目層分解成子項目層，(i = 1、2，j = 1,2,3)然後子項目層又繼續分解直到最終指標層，表示第i個項目中的第j個子項目的第k個評判指標。模糊綜合評判法表達式為B = Ae ο Ve其中Ak為權重矩陣，ο為模糊合成算子符號，Ve是評判矩陣。
選取加權平均型算子M ( ■, )，計算如公式為
權利要求
1.一種電力電纜隧道運行安全非線性模糊檢測方法，包括如下步驟 (1)確定模型中的項目層，子項目層和指標層，檢測指標層並得到數據；子項目層位於指標層的上層，項目層位於子項目層的上層，目標層位於項目層的上層；目標層為電力電纜運行狀態；項目層為電纜本體性能和外界環境因素；電纜本體性能對應子項目層中的自身質量、預防性試驗和運行工況，外界環境因素對應隧道環境和電網因素；自身質量對應指標層的質量等級、使用年限、故障記錄，預防性試驗對應指標層的絕緣電阻、洩漏電流、介質損耗係數和局部放電，運行工況對應指標層的電纜接頭溫度、電纜表面溫度、電纜線芯溫度、接地電流和局部放電電流，隧道環境對應指標層的隧道室內溫度、隧道室內溼度、隧道水位、易燃爆氣體濃度、風機狀態和井蓋狀態，電網因素對應指標層的電網電壓、負荷電流、有功功率、無功功率、電網頻率； (2)建立評語集；按照電纜運行規程的建議，將隧道中電力電纜的運行狀態劃分為「正常」、「注意」、「異常」和「嚴重」四種情況，評語集適用於對各指標層的每個評判指標的評估； (3)建立各評判指標的劣化度及對應評語集的隸屬函數矩陣；在線監測系統數據一般是以具體數字的形式體現電力電纜當前運行狀態，需要對其安全程度進行轉化，可以採用劣化度進行表徵，劣化度是
中的一個定量值，描述現在的運行狀態到故障狀態的靠近程度，數值越大表明劣化程度越重；在所選取的評判指標中，有三種類型的指標，即越小越好型、中間型和越大越好型，三種類型採用不同的劣化度計算公式； (4)確定各級評判指標的權重；採用專家評議法與三角模糊數互補判斷矩陣排序方法相結合，確定多層次多指標結構中各指標賦予權重；三角模糊數互補判斷矩陣採用模糊標度法度量表示重要程度，用於各評價指標相互比較，取值標準為O. 1-0. 9； (5)使用層析分析法依次計算指標層、子項目層的模糊評判矩陣，直至最終模糊評判結果向量； (6)按照最大隸屬度法確定電力電纜隧道運行安全狀態的評估結果；按照最大隸屬度原則，對評估結果集中的四個評語的隸屬度進行分析，選擇隸屬最大的評語作為當前電力電纜隧道運行的安全狀態。
全文摘要
本發明公開了一種電力電纜隧道運行安全非線性模糊檢測方法，包括如下步驟確定模型中的項目層，子項目層和指標層，檢測指標層並得到數據；建立評語集；建立各評判指標的劣化度及對應評語集的隸屬函數矩陣；確定各級評判指標的權重；使用層析分析法依次計算指標層、子項目層的模糊評判矩陣，直至最終模糊評判結果向量；按照最大隸屬度法確定電力電纜隧道運行安全狀態的評估結果。本發明不僅實現電纜隧道和電纜的運行狀態單參數預警，而且實現綜合的在線安全指數評估及預警，為及時有效處理電纜運行隱患及故障提供技術支撐，本項目完成後可減少異常停電、預警重大災難；減少人工巡視工作量。項目完成後可全國推廣，具有巨大的經濟效益和社會效益。
文檔編號G01R31/00GK102621434SQ20121011678
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月19日 優先權日2012年4月19日
發明者孫瑩, 隨慧斌 申請人:山東大學