基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法，包括以下步驟：建立用戶用電設備的安全評估指標系統(tǒng)，專家對安全評估指標進行比較打分；通過改進區(qū)間層次分析法將判斷區(qū)間的不確定型取值轉換為確定型取值；構造區(qū)間判斷矩陣，并計算該矩陣的最大特征值和特征向量；對區(qū)間判斷矩陣的一致性進行檢驗，并確定各個安全評估指標的權重。本發(fā)明提供的基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法，其評估結論可以有效對用戶用電安全進行評估，為防范用電安全的人身傷亡事故提供有力依據(jù)；并通過與常規(guī)的層次分析法計算結果比對，表明該方法的可行性，也為用戶用電設備安全評估提供具有一定的參考。
【專利說明】基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種評估方法，具體涉及一種基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設 備安全評估方法。

【背景技術】
[0002] 觸電、設備誤操作、裝置年久失修、違章等原因造成的用戶側用電人身傷亡事件常 有發(fā)生，據(jù)國家能源局統(tǒng)計數(shù)據(jù),2013年電力生產(chǎn)死亡人數(shù)達57人，電力建設死亡人數(shù)達 10人，電力安全重大事件達到26起。用電安全傷亡事故發(fā)生的深層次原因，一方面是由于 用電安全檢查和管理人員，安全意識認知程度不夠，或者對用電設備及安全要求和標準的 掌握不夠；另一方面也由于不能對用電設備進行可靠的安全隱患判斷。
[0003] 在用電安全的風險評估和區(qū)間層次分析法（Interval Analytic Hierarchy Process)方面，國際國內(nèi)的學者進行了諸多的研究，并取得了一些科研成果；文獻[1]為 了解決專家判斷的模糊性以及決策因素的不確定性問題，提出了城網(wǎng)規(guī)劃綜合評判決策方 法；文獻[2]從資產(chǎn)、威脅和脆弱性三個方面提出了電網(wǎng)風險評估的指標體系，并對層次分 析法求取指標權重的過程進行了詳細說明；文獻[3,4]對防竊電技術有非常全面的敘述； 文獻[5]通過定義評價算法精度的誤差標準，定量比較了 5種不同的區(qū)間層次分析法指標 權重求解方法；但是，在用戶側用電設備安全評估方面，相關研究報道很少。
[0004] 參考文獻：
[0005] [1]·肖俊，王成山，周敏（XIAO Jun, WANG Chengshan, ZHOU Min).基于區(qū)間層次分 析法的城市電網(wǎng)規(guī)劃綜合評判決策（An IAHP-based MADM method in Urban Power System Planning) [J]·中國電機工程學報（Proceedings of the CSEE). 2004, 24(4) :50-57.
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[0007] [3] ·王 i玉昕，孟宇，殷樹剛，張宇（WANG Juexin, MENG Yu, YIN Shugang, ZHANG Yu).用電信息采集系統(tǒng)反竊電功能現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（The Present Situation and Development Trend of Anti Electric Stolen Function of Power Demand Information Acquisition System)[J]·電網(wǎng)技術（Power System Technology). 2008, 32(增刊 2):177-178.
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[0009] [5] ·肖峻，羅鳳章，王成山（XIAO Jun, LUO Fengzhang, WANG Chengshan) ·區(qū)間層 次分析法的權重求解方法比較研究（Comparison Among Methods of Weights Calculation in the Interval-Based AHP)[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報（Proceeding of the EPSA). 2004, 3:12-16.


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種基于改進區(qū)間層次分析法 (Improved Interval Analytic Hierarchy Process, IIAHP)的用戶用電設備安全評估方 法，其評估結論可以有效對用戶用電安全進行評估，為防范用電安全的人身傷亡事故提供 有力依據(jù)；并通過與常規(guī)的層次分析法計算結果比對，表明該方法的可行性，也為用戶用電 設備安全評估提供具有一定的參考。
[0011] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術方案：
[0012] 本發(fā)明提供一種基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法，所述方 法包括以下步驟：
[0013] 步驟1 :建立用戶用電設備的安全評估指標系統(tǒng)，專家對安全評估指標進行比較 打分；
[0014] 步驟2 :通過改進區(qū)間層次分析法將判斷區(qū)間的不確定型取值轉換為確定型取 值；
[0015] 步驟3 :構造區(qū)間判斷矩陣，并計算該矩陣的最大特征值和特征向量；
[0016] 步驟4 :對區(qū)間判斷矩陣的一致性進行檢驗，并確定各個安全評估指標的權重。
[0017] 所述步驟1包括以下步驟：
[0018] 步驟1-1 :用戶用電設備分類；
[0019] 步驟1-2 :建立安全評估指標系統(tǒng)；
[0020] 步驟1-3 :專家參考區(qū)間比例標度表對安全評估指標進行比較打分。
[0021] 所述步驟1-1中，用戶用電設備分為A類用戶用電設備、B類用戶用電設備、C類用 戶用電設備和D類用戶用電設備。
[0022] 所述A類用戶用電設備為立約容量在lOOkVA及以上的專變用戶使用，其包括大型 專變用戶的配電線路、變電站、用電設備和新能源設備；
[0023] 所述B類用戶用電設備為立約容量在lOOkVA以下的專變用戶使用，其包括中小型 的專變用戶的配電線路、變電站、用電設備和新能源設備；
[0024] 所述C類用戶用電設備為低壓商業(yè)、小動力和辦公用電性質的非居民用戶使用， 其包括工商業(yè)用戶的配電線路、大型冰蓄冷/蓄熱裝置和新能源設備；
[0025] 所述D類用戶用電設備為用電性質為居民的用戶使用，其包括用戶的配電線路、 智能家居用電設備和新能源設備。
[0026] 所述步驟1-2中，安全評估指標系統(tǒng)包括位于目標層的安全評估指標M，位于準則 層的A類用戶安全評估指標Ml、B類用戶安全評估指標M2、C類用戶安全評估指標M3和D 類用戶安全評估指標M4,以及位于方案層的安全評估指標。
[0027] 位于方案層的安全評估指標包括A類用戶安全評估指標Ml、B類用戶安全評估指 標M2、C類用戶安全評估指標M3和D類用戶安全評估指標M4。
[0028] A類用戶安全評估指標Ml包括A類用戶用電設備使用年限M11、A類用戶用電設備 老化率M12、A類用戶用電設備維修率M13、A類用戶用電設備質量等級M14、A類用戶用電 設備年故障次數(shù)M15、A類用戶用電設備故障率M16、A類用戶用電設備保護接地狀態(tài)M17。
[0029] B類用戶安全評估指標M2包括B類用戶用電設備使用年限M21、B類用戶用電設備 老化率M22、B類用戶用電設備維修率M23、B類用戶用電設備年故障次數(shù)M24、B類用戶用電 設備故障率M25、B類用戶用電設備保護接地狀態(tài)M26和B類用戶用電設備絕緣狀態(tài)M27。
[0030] C類用戶安全評估指標M3包括C類用戶用電設備使用年限M31、C類用戶用電設 備老化率M32、C類用戶用電設備維修率M33、C類用戶用電設備年故障次數(shù)M34、C類用戶 用電設備故障率M34和C類用戶用電設備保護接地狀態(tài)M36。
[0031] D類用戶安全評估指標M4包括D類用戶用電設備使用年限M41、D類用戶用電設 備老化率M42、D類用戶用電設備年故障次數(shù)M43和D類用戶用電設備保護接地狀態(tài)M44。
[0032] A類用戶用電設備老化率M12、B類用戶用電設備老化率M22、C類用戶用電設備老 化率M32和D類用戶用電設備老化率M42均采用下式計算：
[0033] 用電設備老化率=U/NX100% (1)
[0034] 其中，U為A、B、C或D類用戶用電設備的使用年限，U = M11、M21、M31或M41 ;N為 A、B、C或D用戶用電設備的設計壽命；
[0035] A類用戶用電設備維修率M13、B類用戶用電設備維修率M23和C類用戶用電設備 維修率M33均采用下式計算：
[0036] 用電設備維修率=M/XX100% (2)
[0037] 其中，Μ為A、B或C類用戶用電設備需要維修的臺數(shù)，X為A、B或C類用戶用電設 備的總臺數(shù)；
[0038] A類用戶用電設備故障率M16、B類用戶用電設備故障率M25和C類用戶用電設備 故障率M35均采用下式計算：
[0039] 用電設備故障率=TsATr+Tg+Ts) X100% (3)
[0040] 其中，Ts為A、B或C類用戶用電設備因事故停運時間，Tg為A、B或C類用戶用電 設備帶病運行時間，Tr為A、B或C類用戶用電設備安全運行時間。
[0041] A、B、C和D類用戶用電設備使用年限M11、M21、M31和M41，A類用戶用電設備質量 等級M14, A、B、C和D類用戶用電設備年故障次數(shù)M15、M24、M34和M43, A、B、C和D類用戶 用電設備保護接地狀態(tài)M17、M26、M36和M44,以及A和B類用戶用電設備絕緣狀態(tài)M18和 M27從相應的用戶用電設備運行維護的記錄過程中讀取相應的數(shù)據(jù)。
[0042] 所述步驟1-3的區(qū)間比例標度表中區(qū)間標度由區(qū)間中點％和區(qū)間寬度μ組成； 其中區(qū)間中點為判斷的基數(shù)，或隨機變量在判斷區(qū)間標度內(nèi)的均值；
[0043] 專家根據(jù)判斷的模糊性和不確定性，給出該判斷在％周圍的可能取值范圍或變 異程度，即區(qū)間寬度μ ;具體為：

【權利要求】
1. 基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法，其特征在于：所述方法包 括以下步驟： 步驟1 :建立用戶用電設備的安全評估指標系統(tǒng)，專家對安全評估指標進行比較打分； 步驟2 :通過改進區(qū)間層次分析法將判斷區(qū)間的不確定型取值轉換為確定型取值； 步驟3 :構造區(qū)間判斷矩陣，并計算該矩陣的最大特征值和特征向量； 步驟4 :對區(qū)間判斷矩陣的一致性進行檢驗，并確定各個安全評估指標的權重。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法，其 特征在于：所述步驟1包括以下步驟： 步驟1-1 :用戶用電設備分類； 步驟1-2 :建立安全評估指標系統(tǒng)； 步驟1-3 :專家參考區(qū)間比例標度表對安全評估指標進行比較打分。
3. 根據(jù)權利要求2所述的基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法，其 特征在于：所述步驟1-1中，用戶用電設備分為A類用戶用電設備、B類用戶用電設備、C類 用戶用電設備和D類用戶用電設備。
4. 根據(jù)權利要求3所述的基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法，其 特征在于：所述A類用戶用電設備為立約容量在lOOkVA及以上的專變用戶使用，其包括大 型專變用戶的配電線路、變電站、用電設備和新能源設備； 所述B類用戶用電設備為立約容量在lOOkVA以下的專變用戶使用，其包括中小型的專 變用戶的配電線路、變電站、用電設備和新能源設備； 所述C類用戶用電設備為低壓商業(yè)、小動力和辦公用電性質的非居民用戶使用，其包 括工商業(yè)用戶的配電線路、大型冰蓄冷/蓄熱裝置和新能源設備； 所述D類用戶用電設備為用電性質為居民的用戶使用，其包括用戶的配電線路、智能 家居用電設備和新能源設備。
5. 根據(jù)權利要求2所述的基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法，其 特征在于：所述步驟1-2中，安全評估指標系統(tǒng)包括位于目標層的安全評估指標M，位于準 則層的A類用戶安全評估指標Ml、B類用戶安全評估指標M2、C類用戶安全評估指標M3和 D類用戶安全評估指標M4,以及位于方案層的安全評估指標。
6. 根據(jù)權利要求5所述的基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法，其 特征在于：位于方案層的安全評估指標包括A類用戶安全評估指標M1、B類用戶安全評估指 標M2、C類用戶安全評估指標M3和D類用戶安全評估指標M4。
7. 根據(jù)權利要求6所述的基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法，其 特征在于：A類用戶安全評估指標Ml包括A類用戶用電設備使用年限M11、A類用戶用電設 備老化率M12、A類用戶用電設備維修率M13、A類用戶用電設備質量等級M14、A類用戶用電 設備年故障次數(shù)M15、A類用戶用電設備故障率M16、A類用戶用電設備保護接地狀態(tài)M17。
8. 根據(jù)權利要求6所述的基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法，其 特征在于：B類用戶安全評估指標M2包括B類用戶用電設備使用年限M21、B類用戶用電設 備老化率M22、B類用戶用電設備維修率M23、B類用戶用電設備年故障次數(shù)M24、B類用戶用 電設備故障率M25、B類用戶用電設備保護接地狀態(tài)M26和B類用戶用電設備絕緣狀態(tài)M27。
9. 根據(jù)權利要求6所述的基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法，其 特征在于：C類用戶安全評估指標M3包括C類用戶用電設備使用年限M31、C類用戶用電設 備老化率M32、C類用戶用電設備維修率M33、C類用戶用電設備年故障次數(shù)M34、C類用戶 用電設備故障率M34和C類用戶用電設備保護接地狀態(tài)M36。
10. 根據(jù)權利要求6所述的基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法， 其特征在于：D類用戶安全評估指標M4包括D類用戶用電設備使用年限M41、D類用戶用電 設備老化率M42、D類用戶用電設備年故障次數(shù)M43和D類用戶用電設備保護接地狀態(tài)M44。
11. 根據(jù)權利要求7-10任一所述的基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評 估方法，其特征在于：A類用戶用電設備老化率M12、B類用戶用電設備老化率M22、C類用戶 用電設備老化率M32和D類用戶用電設備老化率M42均采用下式計算： 用電設備老化率=U/NX 100% (1) 其中，U為A、B、C或D類用戶用電設備的使用年限，U = M11、M21、M31或M41 ;N為A、 B、C或D用戶用電設備的設計壽命； A類用戶用電設備維修率M13、B類用戶用電設備維修率M23和C類用戶用電設備維修 率M33均采用下式計算： 用電設備維修率=M/XX 100% (2) 其中，Μ為A、B或C類用戶用電設備需要維修的臺數(shù)，X為A、B或C類用戶用電設備的 總臺數(shù)； A類用戶用電設備故障率M16、B類用戶用電設備故障率M25和C類用戶用電設備故障 率M35均采用下式計算： 用電設備故障率=TsATr+Tg+Ts) X100% (3) 其中，Ts為A、B或C類用戶用電設備因事故停運時間，Tg為A、B或C類用戶用電設備 帶病運行時間，Tr為A、B或C類用戶用電設備安全運行時間。
12. 根據(jù)權利要求7-10任一所述的基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評 估方法，其特征在于：A、B、C和D類用戶用電設備使用年限M11、M21、M31和M41，A類用戶 用電設備質量等級M14, A、B、C和D類用戶用電設備年故障次數(shù)M15、M24、M34和M43, A、B、 C和D類用戶用電設備保護接地狀態(tài)M17、M26、M36和M44,以及A和B類用戶用電設備絕緣 狀態(tài)M18和M27從相應的用戶用電設備運行維護的記錄過程中讀取相應的數(shù)據(jù)。
13. 根據(jù)權利要求2所述的基于改進區(qū)間層次分析法的用戶用電設備安全評估方法， 其特征在于：所述步驟1-3的區(qū)間比例標度表中區(qū)間標度由區(qū)間中點\和區(qū)間寬度μ組 成；其中區(qū)間中點％為判斷的基數(shù)，或隨機變量在判斷區(qū)間標度內(nèi)的均值； 專家根據(jù)判斷的模糊性和不確定性，給出該判斷在周圍的可能取值范圍或變異程 度，即區(qū)間寬度μ ;具體為：
其中，a' u為判斷區(qū)間，au表示判斷區(qū)間a' u為確定型取值，[au，μ ]表示判斷區(qū) 間a' υ為不確定型取值；％的取值是評估專家根據(jù)自身的專業(yè)素質，針對指標i與指標j 相比較進行對應取值；
致性 CR 的自由度，當 η = 1，2,…，8, 9 時，對應的 RI = 0, 0, 0· 58, 0· 96, 1· 12, 1· 24, 1· 32, 1 .41, 1. 45 ； 步驟4-2 :對區(qū)間判斷矩陣Α進行一致性檢驗； (1) 若區(qū)間判斷矩陣A的相對一致性CR小于0. 1，則表明區(qū)間判斷矩陣A可行，其通過 一致性檢驗； (2) 若區(qū)間判斷矩陣A的相對一致性CR大于等于0. 1，則認為區(qū)間判斷矩陣A沒有通過 一致性檢驗，則返回步驟1重新對所有的指標進行兩兩比較，構造合格的區(qū)間判斷矩陣A ; (3) 通過Αξ = λ_￥πΑΗΡ確定各個安全評估指標的權重￥11_，其中ξ為區(qū)間判斷矩 陣Α的特征向量，最終得到最終安全指標評估結果。
【文檔編號】G06F17/50GK104091008SQ201410309262
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權日:2014年7月1日
【發(fā)明者】董俐君, 祝恩國, 孟靜, 劉喆, 張雙沫, 常蕾, 成倩 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學研究院, 國網(wǎng)計量中心