考慮指標(biāo)分級的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)在線狀態(tài)評估方法

余 銳，鐘 璐，陳柏汗，熊 俊，朱開陽，周金劍，歐陽金鑫

(1.國家電網(wǎng)有限公司西南分部，四川 成都 610094；2.國電南瑞科技股份有限公司 電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)分公司，江蘇 南京 211106；3.輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室(重慶大學(xué))，重慶 400044)

1 引言

隨著特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)的逐步形成，電網(wǎng)大范圍優(yōu)化配置資源能力顯著提升。但是電能的遠(yuǎn)距離、大容量輸送也給電網(wǎng)安全運行帶來了新挑戰(zhàn)。為確保我國特高壓交直流大電網(wǎng)安全運行，一般配套建設(shè)了大量的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)(穩(wěn)控系統(tǒng))。以國家電網(wǎng)公司為例，現(xiàn)有220 kV及以上穩(wěn)控裝置5 689臺，覆蓋2 042個廠站，廠站覆蓋率達(dá)到23.96%，涉及切機(jī)總量4.3億kW，切負(fù)荷總量2 700萬kW。我國電網(wǎng)所有跨區(qū)直流輸電系統(tǒng)均配置了相應(yīng)的穩(wěn)控系統(tǒng)，跨區(qū)直流送電能力總計11 242萬kW，其中74%送電能力依賴穩(wěn)控系統(tǒng)[1]。

在我國特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)建設(shè)期間，穩(wěn)控系統(tǒng)已經(jīng)成為電網(wǎng)重要部分，其可靠性研究已成為目前一大熱點[2-5]，文獻(xiàn)[2]中提出一種分層的可靠性分析方法，文獻(xiàn)[3]中則從穩(wěn)控系統(tǒng)運行的各個環(huán)節(jié)入手提出可靠性分析方法，文獻(xiàn)[4]則根據(jù)穩(wěn)控系統(tǒng)冗余進(jìn)行可靠性分析，文獻(xiàn)[5]根據(jù)一次能源分布函數(shù)進(jìn)行了可靠性分析。

但現(xiàn)有文獻(xiàn)僅針對穩(wěn)控系統(tǒng)進(jìn)行了可靠性研究，雖然能夠推算出隱形故障發(fā)生概率以及最高效的檢修周期。但穩(wěn)控系統(tǒng)所包含的大量裝置會耗費較長檢修時間，所以每個檢修周期仍然有很長的時間跨度，可靠性分析方法無法完全確保穩(wěn)控系統(tǒng)在檢修周期中不會出現(xiàn)故障。介于穩(wěn)控系統(tǒng)在電網(wǎng)運行調(diào)控中的重要程度，需要根據(jù)運行過程中產(chǎn)生的相關(guān)狀態(tài)特征數(shù)據(jù)來實時監(jiān)控穩(wěn)控系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生的一些具體情況并在出現(xiàn)異常狀況時及時報警——這就是本文所述的在線狀態(tài)評估方法。根據(jù)前文所述，狀態(tài)評估這一方法可以實現(xiàn)從內(nèi)部對電網(wǎng)設(shè)備的考察：通過對目標(biāo)設(shè)備內(nèi)部各項狀態(tài)指標(biāo)挖掘，考慮運行過程中指標(biāo)的變化，反饋得出該設(shè)備當(dāng)前的運行狀態(tài)。目前已有多個文獻(xiàn)針對電網(wǎng)各部件進(jìn)行了狀態(tài)評估研究，文獻(xiàn)[6,7]通過對變壓器油氣體溶解情況以及其他多方面屬性提出對變壓器的狀態(tài)評估方法，文獻(xiàn)[8,9]則引入模糊綜合評價方法實現(xiàn)對繼電保護(hù)的狀態(tài)評估，文獻(xiàn)[10]則針對變電站二次系統(tǒng)狀態(tài)評估提出了分類方法，文獻(xiàn)[11]則在狀態(tài)評估的權(quán)重分配上提出一種變權(quán)方法，文獻(xiàn)[12]提出了將評估指標(biāo)分層的狀態(tài)評估方法，文獻(xiàn)[13]則從大型水電機(jī)組的運行特點和暫態(tài)征兆為切入點進(jìn)行了狀態(tài)評估研究，文獻(xiàn)[14]則提出一種序關(guān)系-熵權(quán)法的狀態(tài)評估方法，文獻(xiàn)[15]針對二次設(shè)備提出基于灰色理論和云模型的狀態(tài)評估方法，文獻(xiàn)[16]對狀態(tài)評估方法的依據(jù)和原則進(jìn)行了分類歸納闡述了狀態(tài)評估相關(guān)的通用內(nèi)容。

現(xiàn)有電力系統(tǒng)的狀態(tài)評估主要關(guān)注于一次設(shè)備、二次保護(hù)系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的狀態(tài)評估，針對穩(wěn)控系統(tǒng)的狀態(tài)評估仍然處于空白，結(jié)合已有的對電網(wǎng)其他部件的狀態(tài)評估方法和文獻(xiàn)[17-19]對于穩(wěn)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)計和工作方式的描述，考慮到穩(wěn)控系統(tǒng)與電網(wǎng)其他部位有耦合關(guān)系，穩(wěn)控系統(tǒng)多個站點的相互聯(lián)絡(luò)，以及穩(wěn)控系統(tǒng)動作頻率較少不能作為評判運行狀態(tài)的依據(jù)。本文提出了一種穩(wěn)控系統(tǒng)狀態(tài)在線評估方法，基于穩(wěn)控系統(tǒng)模塊化功能組成，建立了分模塊分級的穩(wěn)控系統(tǒng)狀態(tài)評估體系；針對穩(wěn)控系統(tǒng)指標(biāo)分級和劣化情況分類，提出了多類別隸屬度計算方法；考慮劣化度對在線評估權(quán)重的影響，提出了基于熵值法和劣化度的綜合權(quán)重計算方法，最終實現(xiàn)了對穩(wěn)控系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時評估，為穩(wěn)控系統(tǒng)的檢修決策提供了參考和依據(jù)。

文獻(xiàn)[20]針對老化方面進(jìn)行了大量試驗，對不同老化情況所帶來的影響量化記錄，計算得出了老化因子A。文獻(xiàn)[21]則在老化實驗的基礎(chǔ)上增添了新的計算評估方法，使油紙絕緣狀態(tài)方面具有更高的靈敏度和區(qū)分度。

2 電網(wǎng)穩(wěn)控系統(tǒng)狀態(tài)評估指標(biāo)體系

隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展，聯(lián)網(wǎng)廠站增加，控制對象多樣化，穩(wěn)控系統(tǒng)呈現(xiàn)出復(fù)雜化和廣域化的趨勢，穩(wěn)控系統(tǒng)出現(xiàn)異?；虬l(fā)生故障的概率也會大大增加。

通過選取特定的可以反映穩(wěn)控系統(tǒng)運行狀態(tài)的指標(biāo)，構(gòu)建穩(wěn)控系統(tǒng)的評估體系，可進(jìn)一步實現(xiàn)穩(wěn)控系統(tǒng)的實時狀態(tài)評估。指標(biāo)的選取是建立穩(wěn)控系統(tǒng)狀態(tài)評估體系的基礎(chǔ)，考慮到穩(wěn)控系統(tǒng)運行狀態(tài)評估的準(zhǔn)確性和評估計算量兩大需求，穩(wěn)控系統(tǒng)的狀態(tài)評估指標(biāo)應(yīng)滿足科學(xué)性、完備性、可行性和層次性的要求。科學(xué)性指每一項指標(biāo)必須做到有選取依據(jù)，其定義正確無誤，對應(yīng)數(shù)據(jù)來自于相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)導(dǎo)則，如：電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范GB/T 40587—2021、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則GB 38755—2019等。完備性指所選指標(biāo)必須能夠完整描繪穩(wěn)控系統(tǒng)運行狀態(tài)，同時可以反映穩(wěn)控系統(tǒng)各個指標(biāo)之間的內(nèi)在聯(lián)系。可行性指為保證本文評估方法在不同廠站不同級別的穩(wěn)控系統(tǒng)都能適用，需要對所有指標(biāo)進(jìn)行篩選，為后期評估計算減小工作量。層次性指根據(jù)穩(wěn)控系統(tǒng)依靠不同模塊協(xié)同合作實現(xiàn)各項功能的現(xiàn)實基礎(chǔ)。

為確切反映不同指標(biāo)對穩(wěn)控系統(tǒng)運行狀態(tài)的影響程度，本文探究穩(wěn)控系統(tǒng)架構(gòu)方式和工作特點后，可以將穩(wěn)控系統(tǒng)運行狀態(tài)劃分出三個方面：策略軟件的運行狀態(tài)、裝置本體的運行狀態(tài)和通信系統(tǒng)的運行狀態(tài)。由于策略軟件的運行狀態(tài)主要由廠家測試軟件來檢驗，本文不予考慮。

裝置本體的運行狀態(tài)，尤其指裝設(shè)于各個廠站的穩(wěn)控裝置硬件是否正常運行，本文選取部分穩(wěn)控系統(tǒng)可監(jiān)測的公用數(shù)據(jù)作為特征量為狀態(tài)指標(biāo)。

通信系統(tǒng)的運行狀態(tài)，特指同一廠站雙配置穩(wěn)控裝置之間的通信以及多個廠站之間安控裝置的通信。由于安控系統(tǒng)需要長期聯(lián)網(wǎng)待機(jī)，發(fā)生調(diào)控時需要多個廠站通信交接后完成調(diào)控命令，所以有必要引入通信系統(tǒng)的部分特征量作為狀態(tài)指標(biāo)。

本文將篩選得出的狀態(tài)指標(biāo)劃分為三個層級，穩(wěn)控系統(tǒng)狀態(tài)評估指標(biāo)及分級結(jié)果見表1。直接決定穩(wěn)控系統(tǒng)評估結(jié)果的狀態(tài)評估指標(biāo)劃分入層級一。層級一的任一指標(biāo)出現(xiàn)異常都有可能會引起層級二、層級三的指標(biāo)發(fā)生變化，甚至進(jìn)入故障狀態(tài)。層級一的指標(biāo)包括絕緣電阻、頻率測量誤差、零點漂移、同步時差、傳輸速率、總傳輸時延。能夠影響穩(wěn)控系統(tǒng)各項功能模塊以及穩(wěn)控裝置設(shè)備使用壽命的狀態(tài)評估指標(biāo)劃分入層級二。

表1 分級狀態(tài)評估指標(biāo)表Tab.1 Indicators of grading status evaluation

層級二的指標(biāo)最為復(fù)雜，也是描繪穩(wěn)控系統(tǒng)運行狀態(tài)的主要根據(jù)。層級二的指標(biāo)包括功率測量絕對誤差、整組動作時間、交流電流回路功率、交流電壓回路功率、直流電源回路功率、開入功能壓板動作正確率、信號脈沖寬度、雙重配置通道延時差、有效值錄波時間間隔、瞬時值錄波時間間隔。

針對狀態(tài)評估體系完備性和提升最終評估結(jié)果精確性的狀態(tài)評估指標(biāo)劃分入層級三。層級三的指標(biāo)重要程度遠(yuǎn)不及層級二和層級一的指標(biāo)，但是數(shù)量龐大，所以要針對層級三指標(biāo)簡化處理，減少計算工作量。層級三的指標(biāo)包括溫度變差、開關(guān)量采集正確率、時鐘精確度、誤碼率。

3 穩(wěn)控系統(tǒng)在線狀態(tài)評估方法

穩(wěn)控系統(tǒng)在線狀態(tài)評估的流程如圖1所示。在開始階段已經(jīng)篩選出分級的狀態(tài)評估指標(biāo)，根據(jù)所篩選的狀態(tài)評估指標(biāo)建立狀態(tài)評估指標(biāo)集；由于層級一的狀態(tài)評估指標(biāo)對于穩(wěn)控系統(tǒng)影響程度最大，同時會影響其他層級指標(biāo)，需對層級一狀態(tài)評估指標(biāo)先行判斷；構(gòu)建判斷集并記錄層級一指標(biāo)判斷值，若任一判斷值為0，則直接得出故障評估結(jié)果，若判斷值全為1，則繼續(xù)后續(xù)評估步驟；依據(jù)所分級別和劣化方式對各個指標(biāo)隸屬度進(jìn)行計算，同時進(jìn)行劣化度計算；根據(jù)指標(biāo)的劣化度變化情況對隸屬度進(jìn)行修正，同時根據(jù)劣化度和熵值法計算每個指標(biāo)的綜合權(quán)重；計算得出實時狀態(tài)評估指標(biāo)數(shù)集，選取該數(shù)集中最大值所對應(yīng)評語作為評估結(jié)果。

圖1 穩(wěn)控系統(tǒng)在線狀態(tài)評估步驟Fig.1 Steps of online status assessment of stability control system

3.1 建立狀態(tài)評估指標(biāo)集和評語集

對穩(wěn)控系統(tǒng)的各項狀態(tài)評估指標(biāo)建立狀態(tài)評估指標(biāo)集X，將每次記錄的指標(biāo)值依次錄入為：

(1)

式中，xij為記錄的第i組第j項指標(biāo)的指標(biāo)值。

根據(jù)現(xiàn)場的實際情況和歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)，對穩(wěn)控系統(tǒng)建立評語集A：

(2)

式中，Ak對應(yīng)第k種評語，本文選取“正常”、“輕度劣化”、“重度劣化”、“故障”四種評語，即z=4。

正常指穩(wěn)控系統(tǒng)各項指標(biāo)處于正常范圍，所有功能穩(wěn)定運行；輕度劣化指穩(wěn)控系統(tǒng)部分指標(biāo)不處于正常范圍，所有功能穩(wěn)定運行；重度劣化指穩(wěn)控系統(tǒng)大部分指標(biāo)不處于正常范圍，部分功能不能運行；故障指穩(wěn)控系統(tǒng)部分指標(biāo)處于故障范圍，并且存在功能不能運行。

3.2 層級一狀態(tài)評估指標(biāo)處理

由于層級一對穩(wěn)控系統(tǒng)運行狀態(tài)的影響程度最大，因此對層級一的狀態(tài)評估指標(biāo)優(yōu)先判斷。建立只包含層級一狀態(tài)評估指標(biāo)的指標(biāo)集X1為：

(3)

對第n組(即最新一組)的層級一指標(biāo)值采用特定的判斷函數(shù)進(jìn)行處理，判斷函數(shù)為：

(4)

式中，xk為層級一中的第k個狀態(tài)評估指標(biāo)；xklim為第k個狀態(tài)評估指標(biāo)正常范圍的極限值；pk為第k個狀態(tài)評估指標(biāo)的判斷值。

進(jìn)一步得到判斷集P為：

(5)

根據(jù)判斷集的情況決定后續(xù)步驟，若構(gòu)建的判斷集P中有任一判斷值為0，則評估結(jié)果為故障；當(dāng)判斷值都為1時，開始對穩(wěn)控系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)評估。

3.3 隸屬度矩陣的建立

為了定量描述各個指標(biāo)的狀態(tài)，本文對每一個指標(biāo)都進(jìn)行隸屬度計算。根據(jù)層級和劣化情況，對第n組指標(biāo)選用特定的隸屬函數(shù)得到隸屬度矩陣U為：

(6)

式中，μjk(xnj)為第n組第j項指標(biāo)對于第k種評語的隸屬度；xnj為第n組第j個狀態(tài)評估指標(biāo)。

3.4 劣化度矩陣的建立

劣化指狀態(tài)評估指標(biāo)值變化情況對穩(wěn)控系統(tǒng)各個模塊磨損程度的反映。狀態(tài)評估指標(biāo)從反映正常、輕度劣化、重度劣化到故障的過程中，狀態(tài)評估指標(biāo)值存在兩種劣化情況，一種是狀態(tài)評估指標(biāo)值逐漸增大超過上邊界值的劣化；另一種是狀態(tài)評估指標(biāo)值逐漸減小超過下邊界值的劣化。在劣化程度加劇的情況下，指標(biāo)對穩(wěn)控系統(tǒng)的影響程度也會有不同程度的增加，因此需要構(gòu)建劣化度矩陣，用于修正隸屬度和權(quán)重系數(shù)。

上向劣化指標(biāo)和下向劣化指標(biāo)通過不同數(shù)學(xué)模型建立劣化度。針對上向劣化指標(biāo)采用以下方式計算劣化度：

(7)

式中，c(xij)為第i組第j項狀態(tài)評估指標(biāo)劣化度；xij為第i組第j項狀態(tài)評估指標(biāo)；xj0為第j項狀態(tài)評估指標(biāo)正常范圍邊界值；xjmax為第j項故障范圍上邊界值。

針對下向劣化指標(biāo)采用以下方式計算劣化度：

(8)

式中，xjmin為第j項故障范圍下邊界值。

進(jìn)一步得到劣化度矩陣為：

(9)

3.5 隸屬度矩陣的修正

由于各個指標(biāo)的劣化情況在穩(wěn)控系統(tǒng)運行過程中是實時變化的，為準(zhǔn)確反映劣化趨勢，防止突增的劣化導(dǎo)致穩(wěn)控系統(tǒng)故障，在特定情況下需對隸屬度進(jìn)行修正。當(dāng)劣化度c(n-1)j-cnj>0.2，表示存在劣化突然加劇的情況，用以下方式修正隸屬度，即：

(10)

式中，μj1(xnj)、μj2(xnj)、μj3(xnj)、μj4(xnj)分別為第n組第j項狀態(tài)評估指標(biāo)對評語A1(正常)、A2(輕度劣化)、A3(重度劣化)和A4(故障)的隸屬度。

3.6 實時狀態(tài)評估指標(biāo)數(shù)集的計算

基于各項指標(biāo)對穩(wěn)控系統(tǒng)的影響程度會隨劣化情況改變，建立可變權(quán)的權(quán)重矩陣W為：

(11)

式中，wj為第j項指標(biāo)的綜合權(quán)重。

進(jìn)一步通過加權(quán)計算得到實時狀態(tài)評估指標(biāo)數(shù)集B為：

(12)

式中，Bk為第k種評語所對應(yīng)的實時狀態(tài)值。

選取B中最大值所對應(yīng)的評語作為穩(wěn)控系統(tǒng)狀態(tài)評估的結(jié)果。

4 隸屬度計算方法

根據(jù)穩(wěn)控系統(tǒng)3個層級狀態(tài)評估指標(biāo)的特點，對層級一指標(biāo)用階躍函數(shù)計算其隸屬度，反映其影響程度最大；對層級二指標(biāo)用正態(tài)分布函數(shù)計算其隸屬度，從而具體化其對穩(wěn)控系統(tǒng)各個模塊和功能的影響；對層級三用三角形函數(shù)計算其隸屬度，最大限度確保評估方法的完備性和可行性。同時根據(jù)2種劣化情況，通過改變隸屬函數(shù)上限值和下限值來適應(yīng)各個指標(biāo)具體變化情況，總共得出以下6種隸屬函數(shù)模型：

(1)對于層級一且上向劣化的狀態(tài)評估指標(biāo)構(gòu)建以下的隸屬度函數(shù)μ：

(13)

μj2(xnj)=0

(14)

μj3(xnj)=0

(15)

(16)

(2)對于層級一且下向劣化的狀態(tài)評估指標(biāo)隸屬度函數(shù)μ與情況(1)相同，由于情況(1)和情況(2)劣化有著對稱性，故指標(biāo)的分區(qū)數(shù)值也與情況(1)左右倒置。

(3)對于層級二且上向劣化的狀態(tài)評估指標(biāo)構(gòu)建以下的隸屬度函數(shù)μ：

(17)

(18)

(19)

(20)

式中，xjA1、xjA2、xjA3和xjA4分別為第j項狀態(tài)評估指標(biāo)對應(yīng)正常、輕度劣化、重度劣化和故障四項評語隸屬度為1時狀態(tài)評估指標(biāo)值。

(4)對于層級二且下向劣化的狀態(tài)評估指標(biāo)構(gòu)建以下的隸屬度函數(shù)μ與情況(3)相同，由于情況(4)和情況(3)劣化有著對稱性，故指標(biāo)的分區(qū)數(shù)值也與情況(3)左右倒置。

(5)對于層級三且上向劣化的狀態(tài)評估指標(biāo)構(gòu)建以下的隸屬度函數(shù)μ為：

(21)

(22)

(23)

(24)

(6)對于層級三且下向劣化的狀態(tài)評估指標(biāo)構(gòu)建以下的隸屬度函數(shù)μ與情況(5)相同，由于情況(6)和情況(5)劣化有著對稱性，故指標(biāo)的分區(qū)數(shù)值也與情況(5)左右倒置。

5 綜合權(quán)重計算方法

在評估穩(wěn)控系統(tǒng)運行狀態(tài)的過程中會累積大量的指標(biāo)數(shù)據(jù)，為了能有效辨別各個指標(biāo)是否在變化過程對穩(wěn)控系統(tǒng)運行狀態(tài)有所影響，采用熵值法計算基礎(chǔ)權(quán)重系數(shù)，從而有效消除人為因素對各個指標(biāo)影響程度的理解偏差，同時能確保指標(biāo)擴(kuò)充和變更的可行性，有利于評估方法的改進(jìn)。某一指標(biāo)極度劣化的情況下，其對穩(wěn)控系統(tǒng)的狀態(tài)評估影響程度也應(yīng)該增加。因此，引入基于劣化度的變權(quán)函數(shù)，通過變權(quán)函數(shù)對權(quán)重再分配，更加準(zhǔn)確反映各指標(biāo)對穩(wěn)控系統(tǒng)運行狀態(tài)的影響程度。

5.1 基礎(chǔ)權(quán)重

首先根據(jù)熵值法計算狀態(tài)評估指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，對于正常范圍高于某下邊界值指標(biāo)：

(25)

對于正常范圍低于于某上邊界值指標(biāo)：

(26)

對于正常范圍處于某下邊界值和上邊界值之間狀態(tài)評估指標(biāo)：

(27)

式中，yij為第i組第j項狀態(tài)評估指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值；max{xj}、min{xj}和mid{xj}分別為第j項狀態(tài)評估指標(biāo)所有組當(dāng)中的最大值、最小值和中間值。

根據(jù)狀態(tài)評估指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值計算基礎(chǔ)權(quán)重wj0為：

(28)

式中，pij為第i組第j項狀態(tài)評估指標(biāo)的因素權(quán)重；ej為第j項狀態(tài)評估指標(biāo)的熵；wj0為第j項狀態(tài)評估指標(biāo)的基本權(quán)重；m為指標(biāo)總數(shù)。

5.2 變權(quán)函數(shù)

本文在考慮劣化程度加劇導(dǎo)致穩(wěn)控系統(tǒng)運行狀態(tài)變差的基礎(chǔ)上，同時考慮了劣化程度減輕(如穩(wěn)控系統(tǒng)維修更換新組件)情況下穩(wěn)控系統(tǒng)運行狀態(tài)會有所提升，由此構(gòu)建一個浴盆函數(shù)模型計算變權(quán)函數(shù)wj(cnj):

(29)

式中，β為變權(quán)系數(shù)，是一個可任意設(shè)定的實數(shù)。

5.3 計算綜合權(quán)重建立權(quán)重矩陣

本文以加權(quán)算術(shù)平均數(shù)的方法為基礎(chǔ)對基本權(quán)重進(jìn)行修正，計算綜合權(quán)重wj并構(gòu)建權(quán)重矩陣W。

(30)

6 算例分析

以某區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)控系統(tǒng)為例，通過本文所述的在線狀態(tài)評估方法對其進(jìn)行狀態(tài)評估。表2為一段時間內(nèi)所監(jiān)測到的狀態(tài)評估指標(biāo)數(shù)值，每一列對應(yīng)本文所述的一項指標(biāo)，第10組代表該時間段內(nèi)測量所得最新數(shù)值。依照本文所述方法，首先針對層級一指標(biāo)是否屬于正常范圍進(jìn)行判斷，經(jīng)過判斷發(fā)現(xiàn)層級一所有指標(biāo)判斷值為1，可以繼續(xù)對該穩(wěn)控系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)評估計算。

表2 狀態(tài)評估指標(biāo)數(shù)值Tab.2 Status evaluation index values

續(xù)表

根據(jù)本文所述方法計算監(jiān)測指標(biāo)最新數(shù)據(jù)的隸屬度，同時計算該時間內(nèi)各個指標(biāo)相應(yīng)劣化度，可以發(fā)現(xiàn)第10組數(shù)據(jù)和第9組數(shù)據(jù)中存在劣化突然加劇的情況，以此對隸屬度修正后得出對應(yīng)四項評語的隸屬度見表3，可見絕大部分指標(biāo)的數(shù)值變化仍然在正常范圍內(nèi)，少量數(shù)值變化已經(jīng)明顯到達(dá)了故障范圍。

表3 修正后指標(biāo)數(shù)值對應(yīng)各項評語隸屬度Tab.3 Revised index values corresponding to membership degrees of all comments

根據(jù)熵值法和基于劣化度的變權(quán)函數(shù)計算得表4綜合權(quán)重，為驗證本文所述方法的有效性，添加了一個對照組，引入層次分析法作為對照組的權(quán)重分配方法，得出權(quán)重見表5。最終加權(quán)計算得出實時狀態(tài)數(shù)集B見表6，選取數(shù)值最大一項為評估結(jié)果，可見兩種權(quán)重賦值方法最終得出的評估結(jié)果為“正?！保鶠檎_的在狀態(tài)評估結(jié)果。

表4 各項指標(biāo)所分配綜合權(quán)重Tab.4 Comprehensive weight assigned to each index

表5 對照組權(quán)重Tab.5 Weight assigned of control group

表6 實時狀態(tài)數(shù)集BTab.6 Number of real-time states B

分析表2，計算所得絕大多數(shù)隸屬度在正常范圍，該案例本身穩(wěn)控系統(tǒng)僅通信網(wǎng)絡(luò)情況發(fā)生變化，所以時鐘精準(zhǔn)度和雙重配置通道延時差發(fā)生較大變化。分析表4和表5兩種權(quán)重賦值方式，可以發(fā)現(xiàn)表4時鐘精準(zhǔn)度和雙重配置通道延時差數(shù)值較大，而表5的權(quán)重分配則與指標(biāo)所屬層級有較強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，層級較高的指標(biāo)對應(yīng)權(quán)重更大，可驗證本文所述的權(quán)重分配在應(yīng)對動態(tài)變化時有更好的適應(yīng)性。

本文同時收集了10 000份數(shù)據(jù)用于驗證，將所有數(shù)據(jù)分為四組，其狀態(tài)評估準(zhǔn)確度見表7，可見本文所述方法精確度較高，并且均高于層次分析法這一權(quán)重分配方式，充分證明本文對現(xiàn)有評估方法改進(jìn)后的有效性，可以充分運用于現(xiàn)實穩(wěn)控系統(tǒng)的狀態(tài)評估。

表7 狀態(tài)評估精確度Tab.7 Accuracy of state assessment

7 結(jié)論

伴隨著我國特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)建設(shè)，穩(wěn)控系統(tǒng)在電網(wǎng)中大量分布，保穩(wěn)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)也成為了需要考慮研究的重點之一，本文針對穩(wěn)控系統(tǒng)特殊的運行條件與運行特性，提出了一項考慮指標(biāo)分級的電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)在線狀態(tài)評估方法，其中包含指標(biāo)分級的狀態(tài)評估體系、根據(jù)劣化度分類隸屬度計算方法和基于熵值法和劣化度變權(quán)的綜合權(quán)重分配方法。指標(biāo)分級的狀態(tài)評估體系更加精確展示了指標(biāo)相互之間的聯(lián)系，整體評估方法更加全面具體；根據(jù)熵值法賦權(quán)保證了權(quán)重分配的客觀性；引入劣化度變權(quán)和隸屬度修正則充分考慮了真實運行情況下一些極端情況的發(fā)生，確保評估方法能夠適應(yīng)于各種情景。本文所提出的在線評估方法能夠準(zhǔn)確評估穩(wěn)控系統(tǒng)運行狀態(tài)，可為穩(wěn)控系統(tǒng)的運維提供科學(xué)依據(jù)。