基于AHP-模糊綜合評判的變電站設備溫度預警系統設計

張 皓

（鄭州工業應用技術學院 信息工程學院，河南 鄭州 451100）

0 引 言

電力設備在通電運行過程中會發熱升溫，當溫度過高時則可能燒毀設備，甚至引起火災的發生，造成不必要的損失[1]。目前用于變電站設備溫度預警系統的主要是紅外測溫技術和聲表面波技術等，雖然可以實現變電站設備溫度預警，但是預警及時率較低，且容易受到其他事故因素的干擾，為此提出基于AHP-模糊綜合評判的變電站設備溫度預警系統設計，為變電站設備溫度預警提供理論依據[2,3]。

1 AHP-模糊綜合評判法

AHP-模糊綜合評判法是模糊綜合評價在層次分析法的基礎上進行的，其集成分析模型評價變電站設備溫度預警系統的過程如圖1所示。

圖1 AHP-模糊綜合評判過程

首先明確影響變電站設備溫度預警系統的因素，建立變電站設備溫度預警系統評價指標體系，其次運用層次分析法確定變電站設備溫度預警系統評價指標體系中各個指標的權重，再次確定變電站設備溫度預警系統評價指標體系評價等級的標準集合，并根據專家打分結果和隸屬度函數模型確定指標體系中各個指標的隸屬，最后根據前兩步中所得每個指標的權重和隸屬度進行多級綜合評價，由最后一級指標可依次得到上一級指標的評價結果，從而得出變電站設備溫度預警系統綜合評價結果。

本文選取變電站運行溫度作為主要事故因素，建立指標評價集，再采用模糊綜合評判方法計算指標評價集[4,5]。此次將變電站事故評語共劃分為5個不同等級。一等為變電站運行狀態非常不穩定，存在事故，專家評分9；二等為運行狀態比較不穩定，存在較小的事故，專家評分7；三等為變電站運行狀態一般，可能存在事故，專家評分5；四等為變電站或許會存在微小事故，專家評分3；五等為變電站運行狀態穩定，不存在事故，專家評分1。分數越高，越易發生事故[6]。

根據提取到變電站事故因素權重對應的指標評價集，獲得模糊綜合評判的事故因素所組成的集合，進行模糊變換：

式中，X為事故因素的權重；K為模糊矩陣；Y為模糊變換結果；o為模糊合成運算的運算符號；yi為具體某項事故因素；xi為具體事故因素權值；kij為模糊矩陣賦值[7]。當綜合模糊判斷計算到的等級超過三等（包含三等）時，利用網絡通信協議將計算結果傳輸到系統預警單元中，通過系統的預警單元向外發出變電站預警語音提示，以此完成基于AHP-模糊綜合評判的變電站設備溫度預警系統軟件設計。

2 變電站設備溫度預警系統硬件設計

本文采用型號為Pertea Server1.0.1的服務器，同時具備雙核CPU，且內存高達128GB，能夠實現雙核多路加速數據傳輸，為基于模糊綜合評判的變電站事故預警系統硬件部分提供穩定運行支持。在系統硬件方面除基本硬件設備以外主要設計了報警器和信號采集器。

2.1 報警器

選用KJGS-261型號報警器，有紅黑、黃白以及藍白3種接線。其中紅黑接線表示電源信號，黃白接線表示常開信號，藍白接線表示常閉信號，工作溫度最高可以承受80 ℃，最低可以承受-35 ℃，可以滿足變電站內部高溫的運行環境[8]。此外該報警器內含GTF2640語音提示芯片，可實現多次數故障警示語音播放、點動播放以及單次故障預警語音播放[9]。

2.2 信號采集器

為實現變電站事故預警，還需要設計信號采集器，采集變電站運行情況數據。設計的信號采集器型號為TU2305-L4，擁有12路開關，且芯體尺寸為32位，速度在72 MHz[10]。在此基礎上，使用上文設計的服務器，構建完整的變電站事故預警系統局域網。信號采集器作為變電站事故預警系統硬件中的主要構成元件，其主要工作流程如圖2所示。

圖2 信號采集器工作流程圖

基于此選用32寸CFR2548顯示器，共有24路，通過串口通信能夠直接獲得變電站事故數據，通過Sucount K網絡與下層控制主機相聯，以此完成基于AHP-模糊綜合評判的變電站設備溫度預警系統硬件部分設計。

3 實例分析

3.1 實驗準備

本次實例分析選取某變電站為例，其工作電壓為220 kV，測試節點參數如表1所示。使用本文設計預警系統和傳統預警系統分別執行變電站設備溫度預警指令，通過Kerterly軟件測得系統預警及時率，記為實驗組和對照組。

表1 220 kV變電站測試節點參數

3.2 實驗結果分析與結論

實驗以變電站溫度預警及時率作為實驗結果，整理實驗結果如圖3所示。

圖3 設備溫度預警及時率對比圖

由圖3可知，本文設計的溫度預警系統事故預警及時率最高可達98.89%，對照組最高僅為73.02%，相比于對照組設備溫度預警及時率更高，設備溫度預警能力更強，可以在變電站事故發生前實現預警。

4 結 論

為提高變電站設備溫度預警系統的預警及時性，設計了基于AHP-模糊綜合評判的變電站設備溫度預警系統，該系統能夠及時地判別出變電站事故，并發出警報，為變電站故障診斷和維護提供有效依據，同時也為變電站安全穩定運行提供技術依靠。此次研究僅重點設計了變電站事故識別預警系統，今后仍會對變電站事故預警系統設計進行進一步研究，為電力行業未來發展提供可靠的理論依據。