模糊多屬性群決策方法在電力變壓器狀態(tài)維修策略中的應(yīng)用

模糊多屬性群決策方法在電力變壓器狀態(tài)維修策略中的應(yīng)用

0設(shè)備狀態(tài)維修策略長期以來，能源系統(tǒng)中能源裝置的定期維護(hù)體系基于時(shí)間。定期維修制度不管設(shè)備的實(shí)際狀況如何,到期必修,缺乏對(duì)設(shè)備的綜合分析,往往不是維修過量,就是維修不足。由此造成大量人力和物力的浪費(fèi),還降低了供電可靠性。狀態(tài)維修是一種以設(shè)備狀態(tài)為基礎(chǔ),以預(yù)測設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢為依據(jù)的維修方式。它是基于可靠性和預(yù)防性為中心的維修技術(shù)。根據(jù)對(duì)潛伏性故障進(jìn)行在線監(jiān)測和離線測量的結(jié)果,結(jié)合巡視數(shù)據(jù)、歷史可靠性數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)等,對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估,并依次來安排設(shè)備的維修。狀態(tài)維修策略即是根據(jù)在線監(jiān)測與趨勢分析的結(jié)論,結(jié)合離線實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)和運(yùn)行記錄資料,形成有限個(gè)維修方案,在兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上,優(yōu)選出某一方案。對(duì)維修方案的評(píng)價(jià)涉及多個(gè)因素(屬性)和多個(gè)決策者,例如變電工區(qū)級(jí)、生技部門級(jí)和電業(yè)局領(lǐng)導(dǎo)(總工、生產(chǎn)局長)級(jí)。各級(jí)決策者考慮因素的重要性不同,決策者的偏好不同,決策者的權(quán)威性也不相同。由于信息的比較判別,特別是領(lǐng)域?qū)＜一驔Q策人員的評(píng)定無法用一個(gè)嚴(yán)格意義上的判斷標(biāo)準(zhǔn)來衡量,而是一個(gè)模糊的概念,因而有必要引入模糊決策的方法對(duì)有限的維修方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),其實(shí)質(zhì)就是多專家的模糊群決策過程。1在中國文化遺產(chǎn)中表達(dá)最佳決策的模糊設(shè)有n名決策者J1,J2,…,Jn評(píng)價(jià)m個(gè)可能的方案A1,A2,…,Am,每一位決策者將依據(jù)自己選擇的屬性C1,C2,…,C1對(duì)每一方案獨(dú)立地評(píng)價(jià),并用w1,w2,…,wl表示各屬性的重要程度,而用W1,W2,…,Wn示決策者個(gè)人評(píng)價(jià)的相對(duì)重要性。不同決策者采用的方案屬性及其權(quán)值可以相同,也可以不同;關(guān)于屬性指標(biāo)和權(quán)值大小的表示方式可以是數(shù)字的,也可以是語言的;涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以是精確的,也可以是不精確的。而所有語言的或不精確的屬性指標(biāo)、權(quán)值大小和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等都被相應(yīng)地表示成決策空間中的模糊子集或模糊數(shù)。以下文中變量帶“～”為模糊值;否則為精確值。設(shè)F是全體模糊數(shù)的集合,而0是中被決策者采用的正模糊數(shù)子集。設(shè)是決策者Jk對(duì)方案Ai就屬性Cj做出的模糊評(píng)價(jià),經(jīng)歸一化處理后的模糊評(píng)價(jià):可視為決策者Jk在屬性Ci上對(duì)方案Ai的滿意程度。設(shè)。是由決策者Jk分配給屬性Cj的模糊權(quán)值,它表示屬性Cj在決策者Jk心目中的相對(duì)重要性。設(shè)k是對(duì)決策者Jk所做評(píng)價(jià)的可信性的模糊估計(jì)。上述表示的全部決策信息可以綜合在下面的矩陣系列中:式中:k=1,2,…,n。已知矩陣系列k,和模糊矢量,我們必須有效地綜合它們提供的全部信息,以便得出每一方案的綜合效用。如果我們將A(A={A1,A2,…,Am})中的最佳選擇定義為一個(gè)模糊集,記為B,則A中的每一個(gè)方案Ai在B中都有一個(gè)隸屬度μ(Ai),它表示方案Ai被視為A中最佳選擇的可能度,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:式中:μ(Ai)可以根據(jù)需要采用不同的方式來定義,如模糊效用函數(shù)μ(Ai),或模糊優(yōu)先關(guān)系μ(Ai,)和μR(Ai,(Ai))等。方案Ai的優(yōu)劣次序取決于它在B中的隸屬度,其中隸屬度最大者將被選為問題的最佳方案,即2檢修項(xiàng)修和零修決策由電氣設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)隨時(shí)監(jiān)測設(shè)備故障特征量的變化情況,通過設(shè)備故障診斷系統(tǒng)及狀態(tài)趨勢預(yù)報(bào)系統(tǒng),可以診斷出設(shè)備的潛伏性故障及其發(fā)展趨勢。從宏觀上講,可以形成大修決策、項(xiàng)修決策和零修決策。從微觀上看,大修決策應(yīng)按照大修規(guī)程的有關(guān)規(guī)定形成方案;對(duì)于項(xiàng)修和零修決策,可以形成有限的針對(duì)性檢修項(xiàng)目。例如某110kV變電站1號(hào)主變壓器,在1998年5月預(yù)試中發(fā)現(xiàn)油中總烴量超過注意值,經(jīng)色譜跟蹤、故障診斷及趨勢預(yù)報(bào),數(shù)據(jù)如表1所示。根據(jù)上述故障診斷及趨勢預(yù)報(bào)結(jié)果和生產(chǎn)計(jì)劃安排,初步擬訂如下3個(gè)檢修方案:A1表示提前進(jìn)行大修,檢修項(xiàng)目按導(dǎo)則安排;A2表示針對(duì)性大修,根據(jù)故障診斷及趨勢預(yù)報(bào)結(jié)果,有針對(duì)性地安排檢修項(xiàng)目;A3表示不安排檢修,繼續(xù)跟蹤監(jiān)測,縮短跟蹤周期,到大修周期再安排大修。2.1維修風(fēng)險(xiǎn)模型通過綜合分析,在兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上,選用如下指標(biāo)組成屬性集:C1為維修所需技術(shù)水平,即本單位有否相應(yīng)技術(shù)水平、是否外聘等;C2為維修風(fēng)險(xiǎn),即爆炸、誤操作、高空墜落等;C3為維修對(duì)生產(chǎn)的影響,即對(duì)供電負(fù)荷、售電量、可靠性影響等;C4為故障對(duì)安全的危害,即可能對(duì)電網(wǎng)安全造成的危害;C5為綜合費(fèi)用,即維修費(fèi)用、生產(chǎn)損失費(fèi)用等;C6為維修效果,即提高設(shè)備可靠性等。決策者分3級(jí):J1為工區(qū)級(jí);J2為生技部門級(jí);J3為局領(lǐng)導(dǎo)級(jí)。其權(quán)威系數(shù)分別為0.2,0.3,0.5。模糊評(píng)價(jià)采用語言變量形式,并將其轉(zhuǎn)換為梯形模糊數(shù)表示。由此形成表2～表5的決策表。2.2基于模糊關(guān)系的加權(quán)度模糊折衷群決策方法是以模糊理想解與模糊負(fù)理想解二者同時(shí)為參照基準(zhǔn)建立的,并引進(jìn)滿意度的概念來刻畫方案與模糊理想解之間的差異,然后分別對(duì)各決策者對(duì)方案在各屬性上的滿意度加權(quán),得到總的滿意度,最終得到最大滿意解。對(duì)決策者k=1,2,…,n分別確定模糊理想解,即對(duì)于本例有:對(duì)決策者k=1,2,…,n分別確定模糊負(fù)理想解,即對(duì)于本例有:對(duì)決策者k=1,2,…,n分別定義方案Ai相對(duì)于屬性Ci而言的滿意度,其中如果指標(biāo)是精確值,則如果指標(biāo)是模糊值,則式中:dL,dR為模糊集之間的海明距離測度。由組成滿意度矩陣。對(duì)于本例有:對(duì)決策者k=1,2,…,n分別定義方案Ai,相對(duì)于屬性Cj而言的加權(quán)滿意度,組成加權(quán)滿意度矩陣。對(duì)于本例有:對(duì)決策者k=1,2,…,n分別定義方案Ai的總加權(quán)滿意度為:定義方案Ai的綜合加權(quán)滿意度為:對(duì)于本例有:λ1=(1.7,1.8;0.36,0),λ2=(3.1364,3.2862;0.7558,0.32),λ3=(3.22,3.34;0.78,0.5)。定義iT的模糊極大集(),具有隸屬函數(shù)式中:sup表示上確界;V表示取大運(yùn)算。對(duì)于本例有:(λ)=(3.22,3.34;0.78,0.5)。定義的模糊極小集()具有隸屬函數(shù)式中:∧表示取小運(yùn)算。對(duì)于本例有:(λ)=(1.7,1.8;0.36,0)。定義方案Ai的綜合效用函數(shù)f(A)具有隸屬函數(shù):對(duì)于本例有:各方案的效用值為f(Ai)=0,f(A2)=0.9305,f(A3)=1。按照f(A)值從大到小的順序排列方案的優(yōu)劣次序。則A3>A2>A1A3是最佳選擇。3基于模糊多屬性群的狀態(tài)維修策略優(yōu)化決策狀態(tài)維修策略(方案)的優(yōu)選涉及很多評(píng)價(jià)指標(biāo)和多個(gè)不同層次的決策者,而且對(duì)這些指標(biāo)的評(píng)估,往往是由領(lǐng)域?qū)＜一虿煌瑢哟蔚臎Q策者做出,他們的評(píng)定無法用一個(gè)嚴(yán)格意義上的判斷標(biāo)準(zhǔn)來衡量,而是一個(gè)模糊的概念,因而有必要引入模糊決策的方法對(duì)有限的維修方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。雖然影響方案評(píng)價(jià)的指標(biāo)是多方面的,決策者有多個(gè),但本文選擇6個(gè)對(duì)方案評(píng)價(jià)起重要作用的指標(biāo),3個(gè)不同層次的決策者(工區(qū)級(jí),生技部門級(jí)和局領(lǐng)導(dǎo)級(jí)),采用定性描