基于熵权法的电力二次设备健康状态评估

摘要

【目的】开展电力系统二次设备的状态评价工作，有助于防范电网运行风险，提升电网运行可靠性。针对电力系统二次设备评价模型在数值差异处理方面的局限性，为解决层次分析法的逻辑性问题和熵权法主观判断能力方面的不足，设计提出了一种改进熵权法的二次设备健康状态评估算法。【方法】按照电力系统二次设备的基本特征，分别构建了用于二次设备状态评估的技术指标和管理指标，并采用正向映射、反向映射和梯形映射关系对指标参数进行了标准化处理。在此基础上，采用基于正态分布的隶属度函数进行评价，既保留了高隶属度区间的有效信息，又涵盖了低隶属度区间的信息，而且避免了低隶属度区间比重过大而造成的误判。利用层次分析的权重原则建立各评价指标的判断矩阵，根据各个指标算术平均值和标准差引入熵权法的变异系数，实现了对评价指标权重的客观表达。建立了电力系统二次设备状态评价综合模型，以某变电站内36套保护装置为例对模型进行验证。【结果】验证结果显示，评价结果和站内实际保护装置运行状态一致。评语为“良好”的隶属度值为0.890 1,“一般”的隶属度值为0.097 9,由此可以判断出该变电站内的220 kV主变保护装置处于良好运行状态，与变电站内实际保护装置的运行状态一致。样本数据的对比分析结果显示，采用层次分析法得到的评价指标隶属度函数极差为0.321 0,熵权法极差为0.341 4,可能出现误判。纵向比较AHP-熵权法、熵值法赋权算法后发现，两者隶属度极差值分别为0.125 0和0.1849,最小值分别为0.806 5和0.708 8,不会出现误判。本文算法得到的隶属度极差值为0.048 1,最大值和最小值分别为0.900 0和0.851 9,数据的波动范围更小，判断的可靠性更高。【结论】本文创新点在于：一方面采用层次分析法和熵权法相结合的组合赋权方式，有效规避了主观赋权法带来的人为因素干扰；另一方面充分考虑了设备评价的客观因素，引入了基于变异系数的熵权法权值计算方法，使得权值计算更好地反映了设备的实际运行状态。实际测算结果显示，本文方法能够更优地反映设备运行的实际状态，为设备运维提供了关键支撑。

关键词

二次设备 / 熵权法 / 层次分析法 / 状态评估 / 综合指标 / 变异系数 / 运行状态 / 指标权重