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對(duì)電纜安全性評(píng)估分析

文檔作者：薛欣科1 朱文1 李海濤2 劉濤2 徐從容3 邱峰4 文檔來(lái)源： 1. 山東科華電力技術(shù)有限公司 2. 華能日照電廠(chǎng) 3. 華電萊州發(fā)電有限公司 4. 微山縣供電公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年02月22日
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·231·
電 子 測(cè) 試
學(xué)術(shù)交流 ELECTRONIC TEST
第7期
2013年4月
0　前言
本文將電纜的多個(gè)參數(shù)綜合起來(lái)作為系統(tǒng)安全的評(píng)價(jià)指
標(biāo)，提出了一種電纜系統(tǒng)的安全評(píng)估模型。通過(guò)分析，確定采用基
于模糊理論的多層次模糊評(píng)估方法。通過(guò)對(duì)電纜歷史數(shù)據(jù)的調(diào)查
研究，確定電纜安全評(píng)價(jià)指標(biāo)和各項(xiàng)指標(biāo)分級(jí)隸屬函數(shù)，從而建
立電力電纜安全評(píng)價(jià)的多層次模糊評(píng)估體系。
1　對(duì)電纜安全性的分析與研究
1.1　建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
根據(jù)相關(guān)規(guī)定和實(shí)際系統(tǒng)情況，遵循指標(biāo)具有獨(dú)立的物理
意義，符合科學(xué)、可比、可測(cè)和簡(jiǎn)明的特點(diǎn)原則，選取指標(biāo)，建立評(píng)
價(jià)指標(biāo)體系。
1.2　建立評(píng)語(yǔ)集
將指標(biāo)劃分等級(jí)，得到系統(tǒng)的評(píng)語(yǔ)集為V={v1，
v2，···vn}，例如V=（優(yōu)秀，良好，合格）。評(píng)語(yǔ)集是通過(guò)專(zhuān)家經(jīng)
驗(yàn)法總結(jié)出來(lái)的，對(duì)各層的每個(gè)指標(biāo)的評(píng)估都適用。
1.3　指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的確定
指標(biāo)的權(quán)重即指體系中各級(jí)指標(biāo)對(duì)于評(píng)價(jià)目標(biāo)的相對(duì)重要
程度。當(dāng)被評(píng)估對(duì)象及評(píng)估指標(biāo)都給定時(shí)，評(píng)估的結(jié)果就依賴(lài)于
權(quán)重系數(shù)了。因此，權(quán)重系數(shù)是綜合評(píng)估中的核心問(wèn)題。
先假設(shè)某一指標(biāo)層的各評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)是
1 2 3 , , , j w w w ?w ?，且 1
1
m
j
i
w
=
Σ = ，將這 m 個(gè)權(quán)重系數(shù)進(jìn)行比較，比
較的結(jié)果寫(xiě)成矩陣形式即
1 1 1
1 2
2 2 2
1 2 ,
1 2
( )
m
m i j
m m m
m
w w w
w w w
w w w
A w w w A a
w w w
w w w
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用權(quán)重向量右乘判斷矩陣A，則得矩陣A 的特征方程：
Aw = sw
式中s 為矩陣A 的特征值的最大值。于是便可通
對(duì)電纜安全性評(píng)估分析
薛欣科1 朱 文1 李海濤2 劉 濤2 徐從容3 邱 峰4
（1. 山東科華電力技術(shù)有限公司 250101 ；2. 華能日照電廠(chǎng) 276826 ；
3. 華電萊州發(fā)電有限公司 250014 ；4. 微山縣供電公司 277600）
摘要：電力電纜作為電力系統(tǒng)中能量傳輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備之一，其運(yùn)行狀況對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性有重大影響。由于電力
電纜敷設(shè)于地下，一旦出現(xiàn)故障，尋找十分困難并需要花費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間，且會(huì)造成難以估量的停電損失，因此為
防止事故發(fā)生，必須采取預(yù)防為主的策略，所以對(duì)電力電纜運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行安全評(píng)估尤為重要。由于影響電力電纜的狀態(tài)參數(shù)較
多，選擇一種合適的評(píng)估方法成為我們研究的重要方向。
關(guān)鍵詞：電力電纜；安全評(píng)估；研究；分析
Assessment and analysis to power cable safety
Xue Xinke1 Zhu Wen1 Li Haitao2 Liu Tao2 Xu Congrong3 Qiu Feng4
（1.Shandong Kehua Electrical Technology Co.，Ltd. 250101；
2.Huaneng Rizhao Power Plant 276826；
3.Laizhou power generation company of China Huadian corporation 250014；
4.Weishan Power Supply Company 277600）
Abstract ：Power cable as one of the key equipment of the transmission of energy in the power system
operating conditions have a significant impact on the safety and reliability of the power system operation.
Power cables laid in underground，once the failure to find very difficult and takes a lot of manpower，
material and time，and incalculable power outage loss prevention-oriented strategy，therefore，must be
taken to prevent the accident，and so on power cable running state is particularly important to conduct a
security assessment.Many parameters affect the status of the power cable，select an appropriate assessment
method has become an important direction of our research.
Keywords ：Power cable ；safety assessment ；research ；analysis
·232·
電 子 測(cè) 試
過(guò)求解特征值問(wèn)題得出A 的與特征值s 相對(duì)應(yīng)的特征
向量1 2 ( , , , )T
w = w w ? wm ，并 將 其 歸 一 化 即 得 各 重 系 數(shù)
( 1, 2, , ) j w j = ? m 。
該方法能夠人們的判斷，對(duì)每個(gè)層次、元素確定相對(duì)重要
性，進(jìn)行比較排序，最后把各層次定量關(guān)系聯(lián)系起來(lái)，得到總排序
作為決策依據(jù)。
1.4　隸屬度（隸屬函數(shù)）的確立
按照定量指標(biāo)的方法確立隸屬函數(shù)，對(duì)于評(píng)語(yǔ)集中有三個(gè)
元素的情況，某一級(jí)指標(biāo)中第i 類(lèi)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)公式如下，
對(duì)于指標(biāo)數(shù)值越大越優(yōu)型，求隸屬函數(shù)公式如下
1
2
2 1
1 2
2
1
( )
0
i i
i i
A i i i i
i i
i i
c v
f c c v v c v
v v
c v
? ≥
?
? ?
=? < < ? ?
?
? ≤
3
2
2 3
3 2
2
1
( )
0
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i i
C i i i i
i i
i i
c v
f c c v v c v
v v
c v
? ≥
?
? ?
=? < < ? ?
?
? ≤
1
1
2 1
1 2
3
3 2
2 3
3
0
( )
0
i i
i i
i i i
i i
B i
i i
i i i
i i
i i
c v
v c v c v
v v
f c
c v v c v
v v
c v
? ≥
?
? ? ? < < ? ? = ? ? ? < <
? ?
?
≤ ??
對(duì)于指標(biāo)數(shù)值越小越優(yōu)型，求隸屬函數(shù)公式如下
2
2
1 2
2 1
1
0
( )
1
i i
i i
A i i i i
i i
i i
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f c v c v c v
v v
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3
3
2 3
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1
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c v v c v
v v
c v
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?
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2
2
3 2
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3
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1
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i i
C i i i i
i i
i i
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f c c v v c v
v v
c v
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?
? ?=? < < ? ?
?
? ≤
Ci 指評(píng)價(jià)因子實(shí)測(cè)值，vik （k=1，2，3）指第i 個(gè)評(píng)價(jià)因子
各分級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)值，fA （ci），fB （ci），fC （ci）為第i 個(gè)評(píng)價(jià)因子對(duì)
評(píng)語(yǔ)集中各元素的隸屬度。這一指標(biāo)隸屬向量為 Ri=[fA （ci），fB
（ci），fC （ci）]
1.5　模糊綜合評(píng)判
假設(shè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)為三層，目標(biāo)層，一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，二級(jí)評(píng)價(jià)指
標(biāo)。對(duì)一級(jí)指標(biāo)中的第i 類(lèi)指標(biāo)的第j 個(gè)因素進(jìn)行評(píng)判，第j 個(gè)
因素對(duì)評(píng)判集中第t 個(gè)元素vt 的隸屬程度為rijt （i =1，2，…，
m，j = 1，2，…，n ；t = 1，2，…，k），則一級(jí)指標(biāo)中第i 類(lèi)
指標(biāo)的隸屬度矩陣的隸屬度矩陣
1 11 12 1
2 21 22 2
1 2
i i i i k
i i i i k
i
in in in ink
R r r r
R r r r
R
R r r r
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? = ? ? = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ??
?
?
? ? ? ? ?
?
一級(jí)指標(biāo)的模糊評(píng)判向量為
1 2 (, , ) i i i i ik B =W ? R = b b ?b ，其中
1
n
it ij ijt
j
b wr
=
= Σ ，i =1, 2, ?, m ；j =1, 2, ?, n ；t =1, 2, ?, k
Wi 為該級(jí)指標(biāo)的權(quán)重向量。
一級(jí)模糊綜合評(píng)判矩陣為
1
2
m
B
B
B
B
? ?
? ?
= ? ? ? ?
? ?
?? ??
?
一級(jí)模糊綜合評(píng)判能夠反映出某類(lèi)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的影
響，得到的矩陣B 作為二級(jí)模糊評(píng)判的單因素評(píng)判矩陣. 按照
單因素評(píng)判方法，二級(jí)模糊綜合評(píng)判向量，綜合考慮所有一級(jí)指
標(biāo)時(shí)，目標(biāo)級(jí)的模糊綜合評(píng)判向量
1
2
1 2 1 2 ( , , ) ( , , ) k m
m
B
B
E W B e e e w w w
B
? ?
? ?
= ? = = ? ? ? ?
? ?
?? ??
? ?
?
對(duì)于評(píng)估結(jié)果有3 種處理方法，分別是最大隸屬度法，加權(quán)
平均法以及模糊分布法. 采用最大隸屬度的原則判斷各指標(biāo)的
安全等級(jí)。
2　電力電纜建模實(shí)例
2.1　指標(biāo)體系
首先建立電力電纜的安全評(píng)估模型，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，本
文將采用三層評(píng)估指標(biāo)體系，建立模型如下圖：
·233·
電 子 測(cè) 試
學(xué)術(shù)交流 ELECTRONIC TEST
第7期
2013年4月
?? 4
????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
????????????????????????????????????????
??
??????????????????????
??????????????????????????????
??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
??????????????????
11
1 12
13
21
2 22
23
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)
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N
N N
N
N
N
N N
N
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1
n
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j
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1
/
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i i i
j
w w w
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???? ???? Aw ??
????
??
n
i
ij ij ij w a a
1
~ /
與電力電纜安全運(yùn)行有關(guān)的因素主要有電纜溫度，局部放
電，接地電流，環(huán)境溫度，環(huán)境濕度，應(yīng)力大小。建立如圖的狀態(tài)因
素分析集。本系統(tǒng)將指標(biāo)評(píng)價(jià)分為三個(gè)層次，目標(biāo)層N，一級(jí)評(píng)價(jià)
指標(biāo)Ni （i=1，2，3），二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。目標(biāo)層安全運(yùn)行分解為自
身因素、環(huán)境因素2 個(gè)評(píng)判項(xiàng)目N=（N1，N2）；其中自身因素又可
分解為電纜溫度，局部放電，接地電流三個(gè)子項(xiàng)目N1=（N11，N12，，
N13）；環(huán)境因素可分為環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、應(yīng)力大小三個(gè)子項(xiàng)目
N2=（N21，N22，N23）。
2.2　權(quán)重系數(shù)的確定
最大特征值和特征向量實(shí)用算法
用定義計(jì)算矩陣的特征值和特征向量相當(dāng)困難，特別是階
數(shù)較高時(shí)；因此有必要尋找簡(jiǎn)便的近似方法。本文采用和法來(lái)近
似計(jì)算得出判斷矩陣的最大值以及特征向量
Σ=
=
n
i
ij ij ij w a a
1
~ /
將A 的每一列向量歸一化得，
對(duì)ij w? 按行求和得1
n
ij ij
j
w w
=
? =Σ ?
歸一化1 2 ( , , )T
n w? = w? w? ?w? 1 2 ( , , )T
n w = w w ?w 1
/
n
i i i
j
w w w
=
= ? Σ ?
計(jì)算Aw
計(jì)算
1
1 n ( )
i
i i
Aw
n w
λ
=
= Σ ，最大特征值的近似值。
本文采用層次分析法，通過(guò)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研以及專(zhuān)
家分析，假設(shè)構(gòu)造各層次的判斷矩陣為
1 1/3
3 1
A
? ?
= ? ?
?? ??
1
1 9 5
1/9 1 1/5
1/5 5 1
A
? ?
? ?
= ? ?
? ?
?? ??
2
1 2 1/3
1/2 1 1/4
3 4 1
A
? ?
? ?
= ? ?
? ?
?? ??
以A2 為例，求其最大特征值及特征矩陣
???? ????
1
1 n ( )
i
i i
Aw
n w
??
??
?? ?? ????????????????????????
????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
????????????
1 1/ 3
3 1
A
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1 9 5
1/ 9 1 1/ 5
1/ 5 5 1
A
?? ??
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?? ?? ??
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???? ????
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1 2 1/ 3
1/ 2 1 1/ 4
3 4 1
A
?? ??
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?? ??
???? ????
??
??????????????????????????????????????
2 2
1 2 1/ 3 0.222 0.286 0.211 0.719 0.240
1/ 2 1 1/ 4 0.111 0.143 0.158 0.412 0.137
3 4 1 0.667 0.571 0.632 1.87 0.623
A W
?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???????????? ???????????? ???????????? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???? ???? ???? ???? ?? ?? ?? ??
??????
?????? ???? ??????
??
2
0.722
0.413
1.891
AW
?? ??
?? ?? ?? ?? ??
???? ????
????????
1 (0.722 0.413 1.891) 3.019
3 0.240 0.137 0.623
?? ?? ?? ?? ?? ??
?????????????????????? max s ?????????? 1max s ?????????????????? 2max s ????????????????????
??????????????????????????????
?? max s A ??WA????????????????????????????????????????????????????????????????
2
0.722
0.413
1.891
AW
? ?
= ? ? ? ?
?? ??
1 (0.722 0.413 1.891) 3.019
3 0.240 0.137 0.623
λ = + + =
求解各判斷矩陣的特征值max s = 2，1max s =3.123 ，2max s =
3.019。
由特征值度量判斷矩陣的一致性
由max s A =WA，可求得目標(biāo)層下一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重向量 w=
（0.25，0.75）T
同理，1max 1 1 1 s A =W A ，求得第二層中第一類(lèi)指標(biāo)下子項(xiàng)目的
權(quán)重向量w1=（0.723，0.061.0.216）T
2max 2 2 2 s A =W A ，第二層中第二類(lèi)指標(biāo)下子項(xiàng)目的權(quán)重向量
w2=（0.240，0.137，0.623）T
2.3　模糊評(píng)判
進(jìn)行一級(jí)模糊評(píng)判得
1 1 1 B =W ? R
2 2 2 B =W ? R
一級(jí)模糊評(píng)判矩陣為
1
2
B
B
B
? ?
= ? ?
? ?
目標(biāo)級(jí)的綜合評(píng)判向量為
E =W ? B
由最大隸屬度法可判斷出電纜系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行狀況。
3　總結(jié)
以上是筆者從實(shí)踐出發(fā)，對(duì)現(xiàn)今電力電纜安全性等相關(guān)知
識(shí)，進(jìn)行了粗略的分析和研究。綜上分析得出，目前我國(guó)的電力電
纜技術(shù)研究方面，發(fā)展較晚，相比歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家，部分發(fā)達(dá)國(guó)家
已經(jīng)投入并運(yùn)行400 ～ 500 kV XLPE 電纜。已經(jīng)有數(shù)千千米，所
以，大力發(fā)展與研究電力新技術(shù)，從而提高我國(guó)城市電網(wǎng)的安全
性與可靠性。
參考文獻(xiàn)
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學(xué).2011 年.
作者簡(jiǎn)介
1、薛欣科 男 1982-，本科學(xué)歷，山東科華電力技術(shù)有限公
司。2、朱文 女 1980-，本科學(xué)歷，山東科華電力技術(shù)有限公司。3、
李海濤 華能日照電廠(chǎng)。4、劉濤 華能日照電廠(chǎng)。5、徐從容 華
電萊州發(fā)電有限公司。6、邱峰 微山縣供電公司。

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