输电线路耐雷性能评估方法、系统、终端及存储介质与流程

1.本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种输电线路耐雷性能评估方法、系统、终端及存储介质。


背景技术：

2.国内外研究成果及运行经验均表明雷击过电压是架空输电线路绝缘的主要威胁。由国家电网公司近年来的生产运行情况可知，由雷击引起线路跳闸次数占总数的50％～70％，不仅雷击中线路造成继保装置的跳闸极大的影响了供电可靠性，高幅值雷电波还会侵入变电站甚至发电厂。防雷设计和分析方法的不完善是导致设计线路存在绝缘配合上缺陷的重要原因，其次，未能针对性的根据防雷性能的评估方法采取防雷措施，也是造成雷击闪络率或跳闸率较高的重要原因。
3.由于我国电力走廊的限制，许多输电线路都要经过地形复杂、雷电多发地区，因此，为降低雷击跳闸率必须采取有效的防雷措施来提高输电线路的耐雷水平，如加装侧向避雷短针、加装线路避雷器、降低接地电阻、减小地线保护角、架设耦合地线等。根据实际运行经验，不同防雷措施的安装费用、安装难度、使用条件及防雷效果各不相同。因此，在对输电线路实施防雷改造前，有必要对各防雷措施进行综合评估，进而选择最优措施作为改造方案。


技术实现要素：

4.针对现有技术无法对防雷措施进行综合评估的问题，本发明提供一种输电线路耐雷性能评估方法、系统、终端及存储介质，以解决上述技术问题。
5.第一方面，本发明提供一种输电线路耐雷性能评估方法，包括：
6.对现有防雷措施进行技术经济有效性分析并根据分析结果得到多个备选防雷措施，生成标准不同备选防雷措施费用比对结果的比较矩阵；
7.从比较矩阵获取目标防雷措施与所有备选防雷措施的费用比较结果，并对所有费用比较结果求和得到排序指数；
8.基于所述排序指数构造判断矩阵，并基于判断矩阵生成权重值；
9.获取备选防雷措施数量和评价等级，并根据各单因素建立模糊关系矩阵；
10.根据权重值和模糊关系矩阵构建模糊综合评价隶属度矢量，并分析模糊综合评价隶属度矢量最大值对应的评价等级，将所述评价等级作为目标防雷措施的评价结果输出。
11.进一步的，对现有防雷措施进行技术经济有效性分析并根据分析结果得到多个备选防雷措施，生成标准不同备选防雷措施费用比对结果的比较矩阵，包括：
12.在有n种备选防雷措施时，生成比较矩阵式中a
ij
为第i种防
雷措施与第j种防雷措施工程费用的比较结果，其取值分别用2表示费用高、1表示费用相同和0表示费用低，且a
ii
＝1。
13.进一步的，从比较矩阵获取目标防雷措施与所有备选防雷措施的费用比较结果，并对所有费用比较结果求和得到排序指数，包括：
14.从备选防雷措施中选取第i中防雷措施作为目标防雷措施；
15.利用公式计算目标防雷措施的排序指数，其中j表示任一中备选防雷措施，a
ij
为第i种防雷措施与第j种防雷措施工程费用的比较结果。
16.进一步的，基于所述排序指数构造判断矩阵，并基于判断矩阵生成权重值，包括：
17.根据排序指数构造判断矩阵b
ij
,判断矩阵的元素b
ij
由下式可以求出：其中r
max
＝max(ri),r
min
＝min(rj),
18.求出该判断矩阵的拟优一致矩阵b
′
ij
，拟优一致矩阵的各元素为:
19.对拟优一致矩阵b
′
ij
按列进行归一化处理，得到矩阵t
ij
,矩阵t
ij
各元素为：
20.基于矩阵t
ij
求出权重值
21.进一步的，根据权重值和模糊关系矩阵构建模糊综合评价隶属度矢量，并分析模糊综合评价隶属度矢量最大值对应的评价等级，将所述评价等级作为目标防雷措施的评价结果输出，包括：
22.构建隶属度函数并确定合成算子，将权重值和模糊关系矩阵合成为模糊综合评价隶属度矢量。
23.第二方面，本发明提供一种输电线路耐雷性能评估系统，包括：
24.费用比较单元，用于对现有防雷措施进行技术经济有效性分析并根据分析结果得到多个备选防雷措施，生成标准不同备选防雷措施费用比对结果的比较矩阵；
25.指数获取单元，用于从比较矩阵获取目标防雷措施与所有备选防雷措施的费用比较结果，并对所有费用比较结果求和得到排序指数；
26.权重获取单元，用于基于所述排序指数构造判断矩阵，并基于判断矩阵生成权重值；
27.关系建立单元，用于获取备选防雷措施数量和评价等级，并根据各单因素建立模糊关系矩阵；
28.结果获取单元，用于根据权重值和模糊关系矩阵构建模糊综合评价隶属度矢量，并分析模糊综合评价隶属度矢量最大值对应的评价等级，将所述评价等级作为目标防雷措施的评价结果输出。
29.进一步的，所述费用比较单元用于：
30.在有n种备选防雷措施时，生成比较矩阵式中a
ij
为第i种防雷措施与第j种防雷措施工程费用的比较结果，其取值分别用2表示费用高、1表示费用相同和0表示费用低，且a
ii
＝1。
31.进一步的，所述指数获取单元用于：
32.从备选防雷措施中选取第i中防雷措施作为目标防雷措施；
33.利用公式计算目标防雷措施的排序指数，其中j表示任一中备选防雷措施，a
ij
为第i种防雷措施与第j种防雷措施工程费用的比较结果。
34.第三方面，提供一种终端，包括：
35.处理器、存储器，其中，
36.该存储器用于存储计算机程序，
37.该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得终端执行上述的终端的方法。
38.第四方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。
39.本发明的有益效果在于，本发明提供的输电线路耐雷性能评估方法、系统、终端及存储介质，根据“初选—优选—验证”的评估流程，对几种典型防雷改造措施进行经济技术性分析，验证其有效性并得到备选方案。根据目标与准则之间的关系，采用改进层次分析法计算各措施相对于目标的权重值。在此基础上，采用模糊综合评估法对各个方案进行评估计算，由评价因素矩阵得出相应隶属度，从而确定各防雷措施的评价等级。采用改进层次分析法能够较为快速、准确地得到各防雷改造措施的评估权重值，进而利用模糊综合评估法划分其隶属等级，可直接查看耐雷性能水平的优劣。
40.此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。
43.图2是本发明一个实施例的系统的示意性框图。
44.图3为本发明实施例提供的一种终端的结构示意图。
具体实施方式
45.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施
例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
46.图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中，图1执行主体可以为一种输电线路耐雷性能评估系统。
47.如图1所示，该方法包括：
48.步骤110，对现有防雷措施进行技术经济有效性分析并根据分析结果得到多个备选防雷措施，生成标准不同备选防雷措施费用比对结果的比较矩阵；
49.步骤120，从比较矩阵获取目标防雷措施与所有备选防雷措施的费用比较结果，并对所有费用比较结果求和得到排序指数；
50.步骤130，基于所述排序指数构造判断矩阵，并基于判断矩阵生成权重值；
51.步骤140，获取备选防雷措施数量和评价等级，并根据各单因素建立模糊关系矩阵；
52.步骤150，根据权重值和模糊关系矩阵构建模糊综合评价隶属度矢量，并分析模糊综合评价隶属度矢量最大值对应的评价等级，将所述评价等级作为目标防雷措施的评价结果输出。
53.为了便于对本发明的理解，下面以本发明输电线路耐雷性能评估方法的原理，结合实施例中对输电线路耐雷性能进行评估的过程，对本发明提供的输电线路耐雷性能评估方法做进一步的描述。
54.具体的，所述输电线路耐雷性能评估方法包括：
55.s 1、对现有防雷措施进行技术经济有效性分析并根据分析结果得到多个备选防雷措施，生成标准不同备选防雷措施费用比对结果的比较矩阵。
56.在确定实际的防雷方案之前，应首先针对各防雷措施进行技术经济有效性分析，目前常用的防雷措施有：加装线路避雷器、加装侧向避雷短针、降低接地电阻、减小地线保护角。
57.线路避雷器将可能进入线路中的雷电流进行有效泄放，以提高输电线路的耐雷水平。由现有运行结果可知，线路型避雷器抑制过电压、减少雷电跳闸率的效果较好，但考虑到经济因素，在每条线路上均加装避雷器不太现实，因此建议在雷电多发区以及高阻地段安装线路型避雷器。
58.侧向避雷短针也可以通过有效引雷来达到保护线路的作用。当l逐渐增大至屏蔽球不能完全屏蔽该段导线时，此时的l即为侧针的最大保护距离，而该距离与侧针长度和安装角度有关。因此，为了获取最佳保护效果，侧针应尽量与输电线路垂直，并在满足机械条件和安装要求的基础上，尽可能提高侧针长度，即增加屏蔽球半径来增大保护范围。
59.减小地线保护角也可以明显改善输电线路的雷电绕击情况，是极为有效的防雷措施。但由于保护角通常在施工之初便已确定，改变难度较大，因此该方法工程实用性不强，实际中较少采用。
60.降低杆塔接地电阻的防雷效果不如前者，但具有较强的实用性。在低土壤电阻率地区，可以充分利用杆塔的自然接地电阻来进行防雷。而在高土壤电阻率地区，用常规方法难以降低接地电阻，可采用放射形接地体，或采用有效的降阻剂使其电阻降低，以达到泄放
雷电流的作用。
61.结合使用场景及上述分析得到多种备选防雷措施。由于不同防雷措施的特征及效果各不相同，因此可采用改进层次分析法建立准确的防雷措施相对重要性比较矩阵，并计算得出合理的权重向量。
62.求出比较矩阵，设有n种备选防雷措施，根据各措施的实际工程费，得出相应的比较矩阵为：
63.式中a
ij
为第i种防雷措施与第j种防雷措施工程费用的比较结果，其取值分别用2表示费用高、1表示费用相同和0表示费用低，且a
ii
＝1。
64.s2、从比较矩阵获取目标防雷措施与所有备选防雷措施的费用比较结果，并对所有费用比较结果求和得到排序指数。
65.计算排序指数，求出第i种措施与所有备选措施的费用比较结果并分别求和可得排序指数为a
ij
为第i种防雷措施与第j种防雷措施工程费用的比较结果。
66.s3、基于所述排序指数构造判断矩阵，并基于判断矩阵生成权重值。
67.根据排序指数构造判断矩阵b
ij
,判断矩阵的元素b
ij
由下式可以求出：其中r
max
＝max(ri),r
min
＝min(rj),
68.求出该判断矩阵的拟优一致矩阵b
′
ij
，拟优一致矩阵的各元素为:
69.对拟优一致矩阵b
′
ij
按列进行归一化处理，得到矩阵t
ij
,矩阵t
ij
各元素为：
70.基于矩阵t
ij
求出权重值
71.s4、获取备选防雷措施数量和评价等级，并根据各单因素建立模糊关系矩阵。
72.设有p个评价对象和q个评价等级，确定评价对象的元素域u＝{μ1,μ2,...,μ
p
}和评价等级域v＝{υ1,υ2,
…
,υq}。其中，u是评价内容的集合，即各防雷措施；v是评价等级域中评语的集合，需要根据防雷改造效果的优劣进行划分。
73.根据各单因素建立模糊关系矩阵f，
74.根据线路防雷保护改造的特点，将防雷效果评价等级论域v定义为v＝(差，较差，
中等，好，非常好)根据模糊理论，对该论域的取值进行模糊化处理，得到取值论域ω＝{0～2，2～4，4～6，6～8，8～10}。
75.s5、根据权重值和模糊关系矩阵构建模糊综合评价隶属度矢量，并分析模糊综合评价隶属度矢量最大值对应的评价等级，将所述评价等级作为目标防雷措施的评价结果输出。
76.构建相应的隶属度函数l
(x)
(若对论域u中的任一元素x，都有一个数a(x)∈[0，1]与之对应，则称a为u上的模糊集，a(x)称为x对a的隶属度。当x在u中变动时，a(x)就是一个函数，称为a的隶属函数。),选用适当的合成算子,将权重向量w与模糊矩阵f合成，即可得到被评价事物的模糊综合评价隶属度矢量ξ,ξ＝wf＝[ξ1,ξ2,
…
,ξq]。
[0077]
对模糊综合评价隶属度矢量ξ进行分析，若当f'＝f0时，ξj'取最大值，则可以认为该种状态属于第j0种等级。故可将ξ
j'
最大值与评价论域中各等级相对应，最后得出评价结果。即通过步骤s1-s3计算每个备选防雷措施的权值，然后根据每个备选防雷措施的权值计算最大ξ值，即可得到每个备选防雷措施的等级。
[0078]
如图2所示，该系统200包括：
[0079]
费用比较单元210，用于对现有防雷措施进行技术经济有效性分析并根据分析结果得到多个备选防雷措施，生成标准不同备选防雷措施费用比对结果的比较矩阵；
[0080]
指数获取单元220，用于从比较矩阵获取目标防雷措施与所有备选防雷措施的费用比较结果，并对所有费用比较结果求和得到排序指数；
[0081]
权重获取单元230，用于基于所述排序指数构造判断矩阵，并基于判断矩阵生成权重值；
[0082]
关系建立单元240，用于获取备选防雷措施数量和评价等级，并根据各单因素建立模糊关系矩阵；
[0083]
结果获取单元250，用于根据权重值和模糊关系矩阵构建模糊综合评价隶属度矢量，并分析模糊综合评价隶属度矢量最大值对应的评价等级，将所述评价等级作为目标防雷措施的评价结果输出。
[0084]
可选地，作为本发明一个实施例，所述费用比较单元用于：
[0085]
在有n种备选防雷措施时，生成比较矩阵式中a
ij
为第i种防雷措施与第j种防雷措施工程费用的比较结果，其取值分别用2表示费用高、1表示费用相同和0表示费用低，且a
ii
＝1。
[0086]
可选地，作为本发明一个实施例，所述指数获取单元用于：
[0087]
从备选防雷措施中选取第i中防雷措施作为目标防雷措施；
[0088]
利用公式计算目标防雷措施的排序指数，其中j表示任一中备选防雷措施，a
ij
为第i种防雷措施与第j种防雷措施工程费用的比较结果。
[0089]
图3为本发明实施例提供的一种终端300的结构示意图，该终端300可以用于执行本发明实施例提供的输电线路耐雷性能评估方法。
[0090]
其中，该终端300可以包括：处理器310、存储器320及通信单元330。这些组件通过一条或多条总线进行通信，本领域技术人员可以理解，图中示出的服务器的结构并不构成对本发明的限定，它既可以是总线形结构，也可以是星型结构，还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
[0091]
其中，该存储器320可以用于存储处理器310的执行指令，存储器320可以由任何类型的易失性或非易失性存储终端或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，可擦除可编程只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)，只读存储器(rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。当存储器320中的执行指令由处理器310执行时，使得终端300能够执行以下上述方法实施例中的部分或全部步骤。
[0092]
处理器310为存储终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器320内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，以执行电子终端的各种功能和/或处理数据。所述处理器可以由集成电路(integrated circuit，简称ic)组成，例如可以由单颗封装的ic所组成，也可以由连接多颗相同功能或不同功能的封装ic而组成。举例来说，处理器310可以仅包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)。在本发明实施方式中，cpu可以是单运算核心，也可以包括多运算核心。
[0093]
通信单元330，用于建立通信信道，从而使所述存储终端可以与其它终端进行通信。接收其他终端发送的用户数据或者向其他终端发送用户数据。
[0094]
本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：rom)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：ram)等。
[0095]
因此，本发明根据“初选—优选—验证”的评估流程，对几种典型防雷改造措施进行经济技术性分析，验证其有效性并得到备选方案。根据目标与准则之间的关系，采用改进层次分析法计算各措施相对于目标的权重值。在此基础上，采用模糊综合评估法对各个方案进行评估计算，由评价因素矩阵得出相应隶属度，从而确定各防雷措施的评价等级。采用改进层次分析法能够较为快速、准确地得到各防雷改造措施的评估权重值，进而利用模糊综合评估法划分其隶属等级，可直接查看耐雷性能水平的优劣，本实施例所能达到的技术效果可以参见上文中的描述，此处不再赘述。
[0096]
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中如u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是个人计算机，服务器，或者第二终端、网络终端等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
[0097]
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
[0098]
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0099]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0100]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0101]
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。