卞士朋，李云威，李永強

（1.國網(wǎng)山西省電力公司長治供電公司，山西 長治 046000；2.國網(wǎng)冀北電力有限公司廊坊供電公司，河北 廊坊 065000；3.國網(wǎng)甘肅省電力公司檢修公司，甘肅 蘭州 730050）

基于多層次模型的小電流接地選線裝置選型研究

卞士朋1，李云威2，李永強3

（1.國網(wǎng)山西省電力公司長治供電公司，山西 長治 046000；2.國網(wǎng)冀北電力有限公司廊坊供電公司，河北 廊坊 065000；3.國網(wǎng)甘肅省電力公司檢修公司，甘肅 蘭州 730050）

配電網(wǎng)單相接地故障時小電流接地選線裝置起重要的保護作用，可顯著提高配電網(wǎng)的可靠性。選擇性能優(yōu)良可靠、各方面適應性強的小電流選線裝置具有重要意義。而現(xiàn)有的小電流接地選線裝置性能評價依據(jù)單個指標或少量指標進行最終方案確立的現(xiàn)象比較普遍，沒有系統(tǒng)的綜合選型方案?；趯哟畏治瞿Ｐ停⒘送晟频姆治鰧哟?，將復雜的非定量問題量化成單個指標求解，根據(jù)專家經(jīng)驗和分析結(jié)果得到最優(yōu)方案。廊坊供電公司的小電流接地選線裝置實際案例分析結(jié)果表明該方法的實用性和有效性。

層次分析法；小電流接地選線裝置；權(quán)重

0 引言

配電網(wǎng)是電力生產(chǎn)最后一個環(huán)節(jié)，直接與用戶相連，其可靠性優(yōu)劣直接關系到用戶對整個電網(wǎng)運行管理的評價。為有效保證配電網(wǎng)運行可靠性，配電網(wǎng)設備裝置的選型具有重要意義。目前我國配電網(wǎng)接地多選用中性點不接地方式，單相接地故障時諸多問題對小電流選線提出了更高要求。當前依靠單一指標進行小電流接地裝置選型已滿足不了對高精度、高可靠性的選型工作，在考慮經(jīng)濟性、適應性等方面之外，需要綜合考慮多方面選型要求，因此在小電流選線選型決策中應建立一個具有綜合評價能力的方法應對目前配電網(wǎng)裝置選型工作要求。

本文總結(jié)廊坊供電公司小電流接地選線裝置選型實際工作，基于多層次分析模型提出了一種綜合選型方法，決策出小電流選線在克服單相故障電流小、電弧不穩(wěn)定等因素上起到了顯著效果。該方法已推廣應用到其他地市供電公司，深受好評。

1 層次分析模型

層次分析模型主要作用是弱化主觀判斷的隨意性，將多屬性問題定量化后客觀地反映事情的本質(zhì)。通過多因素本質(zhì)分析判斷，綜合考慮每個決定因素的權(quán)重，目標值加權(quán)處理后得到評價的最后結(jié)果。該方法廣泛應用于多屬性決策問題，將影響最后評價結(jié)果的屬性分多個層次，同層次屬性權(quán)重取相同值，可避免過多影響因素權(quán)重繁復的計算過程，又可保證結(jié)果的客觀性。

層次分析法的關鍵是確定影響因素的權(quán)重。首先根據(jù)實際需要達到的目的分解出多個影響因素，再針對每個影響因素進行下一層分析，最終量化影響因素并得出與之對應的權(quán)重。本文研究小電流選線具體步驟如下：根據(jù)選型影響因素建立層次分析模型；構(gòu)造決策矩陣；求解因素權(quán)重；單層次排序；總層次排序；確定綜合權(quán)重。

層次模型的構(gòu)建是整個選型工作的重點，需總結(jié)以往工作經(jīng)驗和當前需求綜合評定。設立參考值后通過測度理論量化影響因素并最終建立決策矩陣。

2 小電流選線選型決策層次

2.1 小電流選線選型流程

首先根據(jù)影響因素確定全面的判定指標，該部分是評價結(jié)果真實性的基礎，工作人員需切實根據(jù)需求進行判斷。

其次依據(jù)層次模型對指標進行分層處理，按照重要度和屬性歸類構(gòu)建若干個層次。該步驟即簡化了多個因素屬性權(quán)重過多的問題，又保證了結(jié)果的可靠性。

最后，求解不同層次屬性的權(quán)重。得到權(quán)重數(shù)值后再返回檢驗是否滿足權(quán)重一致性要求，若滿足則繼續(xù)計算，不滿足返回上一級重新判定。具體流程圖如圖1所示。

圖1 小電流選線選型流程圖

2.2 評價體系的建立

小電流選線綜合評價過程包括四個部分，需要對影響因素進行科學評估、嚴謹計算得到全面、合理的量化結(jié)果。具體的評價過程如下。

a）建立層次結(jié)構(gòu)。廊坊供電公司小電流選線評價體系層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。

該過程是整個小電流接地選線裝置選型的關鍵步驟，意在將復雜的選型問題通過認真分析得到分解層次。其中目標層最終確定選線裝置，準則層包括合理性、準確性、經(jīng)濟性、適用性、安全性、便利性等非量化因素。該過程將最終確定包含多個廠家提供的方案層。

圖2 小電流選線方案層次結(jié)構(gòu)圖

b）準則層單指標定量化。廊坊供電公司小電流接地選線裝置選型問題將復雜問題分解后的下一步工作為針對單個評價指標進行量化分析。分析依據(jù)包括既定的評價標準如相關導則和專家經(jīng)驗、評分標準和指標權(quán)重。其中確定權(quán)重的特征向量由判斷矩陣求解得到，評分標準主要依據(jù)專家經(jīng)驗得到。

c）綜合評分。該過程是在單個指標評分的基礎上進行選型方案的綜合評分。方案選型的單個指標只能反映某一方面的優(yōu)劣，不足以說明整個裝置的情況。在對單個指標進行評價評分后通過層次分析法計算綜合指標評分，具體的算法為

式中，W(m)代表層次結(jié)構(gòu)中最高層級目標層的評分，m表示方案的個數(shù)，W(m)評分越大表示選型方案越優(yōu)。n表示相關因素屬性j在準則層的個數(shù)；wj(m)表示準則層屬性j的相應評分；wj表示準則層屬性j的權(quán)重。

d） 實際過程分析。為得到可靠的選型方案，在層次分析模型確立小電流接地選線裝置的評價過程中應對每個方案存在的問題進行層次分析，必要情況下給出嚴重程度排序，并計入權(quán)重計算數(shù)據(jù)。綜合分析方法應在單個指標基礎上進行問題匯總，并記錄下問題的詳細信息。問題匯總結(jié)果嚴重的進行最終評分減分處理。實際過程中要求選型方案可自動辨識裝置存在的問題[1-7]。

3 實例分析

為了驗證多層次分析模型的小電流選線選型有效性，本文在廊坊供電公司實際工作的基礎上進行了系統(tǒng)分析和計算。首先設立選型方案的目標層，共有廠家1、廠家2、廠家3共3個方案，分解得到指標層后賦予相應權(quán)重。本方案供確立了7個指標，c1表示原理合理性、c2表示準確性、c3表示經(jīng)濟性、c4表示適用性、c5表示安全性、c6表示便利性、c7表示其他附加功能[8-11]。

每個指標評分需綜合考慮多個因素進行計算。其中c1的相關評分項為穩(wěn)態(tài)法、暫態(tài)法、注入法；c2的相關評分項為故障發(fā)生時刻和持續(xù)時間、接地屬性和特殊故障次數(shù)；c3的相關評分項為裝置成本、壽命和維修費用；c4的相關評分項為接地方式、諧波大小、CT變比不統(tǒng)一概率等；c5的相關評分項為故障程度和影響范圍；c6的相關評分項為安裝、運輸、擴展、維護等方面的便利性；c7的相關評分項為其他輔助功能數(shù)量。

3.1 比較矩陣的建立

對7個指標進行相關因素評分后根據(jù)專家意見構(gòu)建合理的比較矩陣。

3.2 判斷矩陣的建立

3.3 權(quán)重確立及一致性檢驗

a）判斷矩陣特征向量。

b）判斷矩陣特征根。

進而可得到目標方案的一致性檢驗為

一次性指標為1.32?？傻靡恢滦员嚷蕿?/p>

該值在允許范圍之內(nèi)，表示一致性檢驗合格。說明該特征向量可以作為指標權(quán)重。

3.4 最優(yōu)方案的確定

最優(yōu)方案的確定如表1所示。

表1 判斷矩陣B1—B7的權(quán)向量及一致性檢驗

經(jīng)過計算一致性比率CR＜0.1，符合要求，均可通過一致性檢驗。可得到目標層權(quán)向量為

進而可得方案層權(quán)向量為

一致性校驗為

經(jīng)計算可知該方案評價通過一致性校驗，符合評價標準，可應用最終方法確立。由此可知，廠家1最終評價值為0.41，廠家2最終評價值為0.36，廠家3最終評價值為0.23，也就是說廠家1的裝置為最優(yōu)方案[12-15]。

4 結(jié)論

為克服小電流接地選線裝置性能評價涉及多個非定量影響因素的復雜性，本文提出了一種基于多層次模型的選型方案，首先基于三標度法建立指標的判定矩陣，其次利于極比法考慮兩兩因素相關性構(gòu)造判斷矩陣并進行一致性檢驗。該方案可全面綜合方案的各方面屬性評價，將非定量指標量化后逐層向方案層推進，并最終得到多個方案的整體評價排序，對小電流接地選線裝置選型實際工作具有較高的指導意義。

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Research on the Selection for Small Current Grounding Line Selection Device Based on Analytic Hierarchy Process Method

BIAN Shipeng1,LI Yunwei2,LI Yongqiang3
（1.State Grid Changzhi Power Supply Company of SEPC,Changzhi,Shanxi046000,China; 2.State Grid Langfang Power Supply Company of Jibei Electric Power Co.,Ltd., Langfang,Hebei065000,China; 3.State Grid Maintenance Company of Gansu Electric Power Corporation, Lanzhou,Gansu 730050,China）

When single phase grounding fault occurs in distribution system,small current grounding line selection device will play an important role in protection and it can improve the reliability ofthe distribution network.Therefore,it is ofgreat significance to select small current line selection device which is ofreliabilityand adaptability.However,there is not a comprehensive and systematic selection scheme at present.Based on analytic hierarchy model,a perfect analytical level is established so that the complex non-quantitative issue can be quantified into a single index.The analysis result and experts'experiences would finally lead to optimal scheme.Practical case analysis in LangfangPower SupplyCompanyhas verified the effectiveness ofthe method.

analytical hierarchyprocess；small current groundingline selection device；weights

TM862

A

1671-0320（2017）02-0031-04

2016-12-22，

2017-02-09

卞士朋（1985），男，河北保定人，2012年畢業(yè)于華北電力大學高電壓與絕緣技術專業(yè)，碩士，工程師，從事變電站一次設備檢修工作；

李云威（1988），男，河北石家莊人，2015年畢業(yè)于華北電力大學電氣工程專業(yè)，碩士，助理工程師，從事輸電線路運行管理工作；

李永強（1977），男，陜西寶雞人，2009年畢業(yè)于浙江大學電力系統(tǒng)及自動化專業(yè)，高級技師，工程師，從事輸電線路運維工作。