CN105303020A - 一种基于ahp的电网自然灾害风险评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于AHP的电网自然灾害风险评估方法，包括：对被评估电网所在地区的历史灾情和历史气象预报信息进行统计分析，通过危害辨识、脆弱性分析构建风险评估指标体系；利用改进的层次分析法构建被评估电网的自然灾害风险评估模型；采用层次分析法确定各评估指标的相对权重；基于预设的风险评估标准，确定各评估指标的风险值；以各评估指标的风险值以及各评估指标的相对权重作为自然灾害风险评估模型的输入值，计算得到综合风险值；构建风险等级标准，得到被评估电网的最终风险等级。综合考虑自然环境与社会环境多方面影响，对电网自然灾害风险进行定性与定量相结合的全面评估，为确保电网安全稳定运行、减少经济损失提供了理论依据。

Description

一种基于AHP的电网自然灾害风险评估方法

技术领域

本发明属于电力***安全性与风险评估技术领域，具体涉及一种基于AHP的电网自然灾害风险评估方法。

背景技术

近年来，随着我国电力***的发展，电网***也得到迅速发展，电网***运行电压等级不断提高，网络规模也不断扩大，目前，我国已经形成了东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网和南方电网6个跨省的大型区域电网，并基本形成了完整的长距离输电电网网架。电网建设已成为我国电力建设的主要方向，电网安全运行是保证整个电力***运行安全的关键。一旦电网***遭遇突发性灾害，不仅是电网本身的损失，同时也给国家和社会带来极大的物质、精神、财产方面的损失。因此，对电网自然灾害风险进行评估，以采取有效措施将损失降为最小，具有重要现实意义。

现有技术中，在对电网风险进行评估时，通常只考虑电力***的电气特性，具有评估结果准确度有限的问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于AHP的电网自然灾害风险评估方法，用以解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于AHP的电网自然灾害风险评估方法，包括以下步骤：

S1，对被评估电网所在地区的历史灾情和历史气象预报信息进行统计分析，通过危害辨识、脆弱性分析构建所述被评估电网的风险评估指标体系；其中，所述风险评估指标体系由若干个评估指标组成；所述评估指标包括的一级评估指标为：自然因素影响指标、电网特性指标、抗灾恢复力指标和社会影响指标；每一个一级评估指标包括若干个二级评估指标；每一个二级评估指标还包括若干个三级评估指标；以此类推，形成多级评估指标体系；

S2，根据所述风险评估指标体系中各级评估指标之间的隶属关系，利用改进的层次分析法构建被评估电网的自然灾害风险评估模型；其中，所述自然灾害风险评估模型按由下而上顺序由多个层组成；每一层的评估指标为评价指标体系中同一级的评估指标；并且，下层评估指标为上层中对应评估指标的子指标；

S3，采用层次分析法确定所述自然灾害风险评估模型中各评估指标的相对权重；

S4，基于预设的风险评估标准，确定各评估指标的风险值；

S5，以各评估指标的风险值以及各评估指标的相对权重作为所述自然灾害风险评估模型的输入值，经计算得到所述被评估电网的综合风险值；

S6，构建风险等级标准，所述风险等级标准由w个风险等级构成；每一个风险等级对应一个风险值区间，分别为：(x_i上，x_i下)，i＝1,2,3,4…w；其中，x_i上、x_i下为各区间的边界值；

S7，判断S5计算得到的综合风险值与所述风险等级标准中各风险等级的隶属情况，得到所述被评估电网的最终风险等级。

优选的，S1中，所述二级评估指标包括：

降雨量、覆冰情况和大风情况作为自然因素影响指标的二级评估指标；

电网减供负荷情况、电网线路状况、电网电压偏差和电网频率偏差作为电网特性指标的二级评估指标；

预警处理能力、物资储备能力和抢修恢复能力作为抗灾恢复力指标的二级评估指标；

地区死亡人数、地区重伤人数、地区居民停电用户比例和地区直接经济损失作为社会影响指标的二级评估指标。

优选的，S3具体为：

S31，确定所述风险评估指标体系中各评估指标的相对重要程度；

S32，将所述相对重要程度构造为一致判断矩阵；

S33，计算出与所构造的一致判断矩阵相对应的最大特征值及相应的特征向量，经归一化处理后，得到的特征向量即为相应评估指标的权重；

S34，按指标间的层次关系层层推进，依次得到各指标的权重，最后得到一级指标对应的权重。

优选的，S4具体为：

所述评估指标区分为定量评估指标和定性评估指标；

对于定性评估指标，采用专家经验打分法确定所述定性评估指标的风险值；

对于定量评估指标，采用模糊隶属度函数计算得到所述定量评估指标的风险值。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的基于AHP的电网自然灾害风险评估方法，突破了传统的以电力设备物理特性为中心的评估方法的局限性，综合考虑自然环境与社会环境诸多方面的影响，对电网自然灾害风险进行定性与定量相结合的全面评估，为确保电网安全稳定运行、减少经济损失提供了理论依据。

附图说明

图1为本发明提供的基于AHP的电网自然灾害风险评估方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明：

如图1所示，本发明提供一种基于AHP的电网自然灾害风险评估方法，包括以下步骤：

S1，对被评估电网所在地区的历史灾情和历史气象预报信息进行统计分析，通过危害辨识、脆弱性分析，确定对电网安全运行影响程度较大的若干个评估指标，从而构建所述被评估电网的风险评估指标体系；其中，所述风险评估指标体系由若干个评估指标组成；所述评估指标包括的一级评估指标为：自然因素影响指标、电网特性指标、抗灾恢复力指标和社会影响指标；每一个一级评估指标包括若干个二级评估指标；每一个二级评估指标还包括若干个三级评估指标；以此类推，形成多级评估指标体系；

通过因地制宜地考察不同地区自然灾害的发生情况及对电网造成的影响，即进行危害辨识和脆弱性分析，能够进一步提高电网风险评估的准确性。

实际应用中，降雨量、覆冰情况和大风情况可作为自然因素影响指标的二级评估指标；电网减供负荷情况、电网线路状况、电网电压偏差和电网频率偏差可作为电网特性指标的二级评估指标；预警处理能力、物资储备能力和抢修恢复能力可作为抗灾恢复力指标的二级评估指标；地区死亡人数、地区重伤人数、地区居民停电用户比例和地区直接经济损失可作为社会影响指标的二级评估指标。

S2，根据所述风险评估指标体系中各级评估指标之间的隶属关系，利用改进的层次分析法构建被评估电网的自然灾害风险评估模型；其中，所述自然灾害风险评估模型采用层次结构，按由下而上顺序由多个层组成；每一层的评估指标为同一级的评估指标；并且，下层评估指标为上层中对应评估指标的子指标；

S3，采用层次分析法确定所述自然灾害风险评估模型中各评估指标的相对权重；

本步骤具体为：

S31，确定所述风险评估指标体系中各评估指标的相对重要程度；

例如，比较两个评估指标的相对重要程度，如果评估指标i和评估指标j同等重要，则令C_ij＝1；如果评估指标i比评估指标j重要，则令C_ij＝2；如果评估指标i不如评估指标j重要，则令C_ij＝3。

S32，将所述相对重要程度构造为一致判断矩阵；

S33，计算出与所构造的一致判断矩阵相对应的最大特征值及相应的特征向量，经归一化处理后，得到的特征向量即为相应评估指标的权重；

S34，按指标间的层次关系层层推进，依次得到各指标的权重，最后得到一级指标对应的权重。

与传统的AHP法相比，本发明在保证结果准确的前提下，既便于专家做出正确判断，又减少了因判断矩阵的不一致性而带来的计算量，从而使收敛速度快、迭代次数少。

S4，基于预设的风险评估标准，确定各评估指标的风险值；

在确定评估指标的风险值时，可针对电网运行状况，依据《电力安全事故应急救援和调查处理条例》及《中国南方电网有限责任公司电力生产事故调查规程》等相关标准各地方本地的专家经验知识，确定指标风险值。

基于上述原则，评估指标可区分为定量评估指标和定性评估指标；

对于定性评估指标，采用专家经验打分法确定所述定性评估指标的风险值；

对于定量评估指标，采用模糊隶属度函数计算得到所述定量评估指标的风值。

S5，以各评估指标的风险值以及各评估指标的相对权重作为所述自然灾害风险评估模型的输入值，经计算得到所述被评估电网的综合风险值；

S6，构建风险等级标准，所述风险等级标准由w个风险等级构成；每一个风险等级对应一个风险值区间，分别为：(x_i上，x_i下)，i＝1,2,3,4…w；其中，x_i上、x_i下为各区间的边界值；

例如，可构建5个风险等级，分别为：优秀、良好、一般、恶化和严重。

S7，判断S5计算得到的综合风险值与所述风险等级标准中各风险等级的隶属情况，得到所述被评估电网的最终风险等级。

以某省中心城市电网为例，根据该地区的历史灾情统计分析，通过危害辨识、脆弱性分析，建立该地区的风险评估指标体系。选取对该市影响较多的自然因素指标有：降雨、覆冰、大风；电网特性指标有：减供负荷、线路状况、电压偏差、频率偏差；抗灾恢复力指标有：预警处理能力、物资储备能力、抢修恢复能力；社会影响指标有：死亡人数、重伤人数、居民停电用户比例、直接经济损失。

利用AHP(层次分析法，AnalyticHierarchyProcess)法构建该城市电网自然灾害风险评估模型；具体为：构造各层次的对比矩阵T＝(t_ij)_n×n,利用极差法将其转化为对应的判断矩阵T'＝(t′_ij)_n×n。利用Matlab计算出各个判断矩阵的最大特征值及其对应的特征向量，并进行一致性检验。利用已定义的方法计算各评估指标的风险值，将各风险值按照《电力安全事故应急救援和调查处理条例》中的规定量化后，按5级风险值标度，计算出电网的综合风险值。

综上所述，本发明提供的基于AHP的电网自然灾害风险评估方法，具有以下优点：

(1)突破了传统的以电力设备物理特性为中心的评估方法的局限性，综合考虑自然环境与社会环境诸多方面的影响，对电网自然灾害风险进行定性与定量相结合的全面评估，为确保电网安全稳定运行、减少经济损失提供了理论依据；

(2)应用了改进的AHP法进行指标权重的确定，不仅可以得到准确的评估结果，而且简化了运算过程，收敛速度快、迭代次数少；

(3)有机结合定性分析与定量分析，使评估过程简便易行、评估结果可信度高，从而为防御灾害、紧急避险提供了较为实用的理论依据；通过该方法的实现，积极建立电网自然灾害风险评估***，以应对突如其来的自然灾害，合理采取避让防范措施，提高电网抵御自然灾害的能力、减少各项损失；

(4)本发明可有效地预防和减少各种灾害对电力设备的危害，减少电网故障及停电事故，对加强电网的健壮性，保证电网安全经济运行，从而有效地为国民经济服务具有重要的意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于AHP的电网自然灾害风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，对被评估电网所在地区的历史灾情和历史气象预报信息进行统计分析，通过危害辨识、脆弱性分析构建所述被评估电网的风险评估指标体系；其中，所述风险评估指标体系由若干个评估指标组成；所述评估指标包括的一级评估指标为：自然因素影响指标、电网特性指标、抗灾恢复力指标和社会影响指标；每一个一级评估指标包括若干个二级评估指标；每一个二级评估指标还包括若干个三级评估指标；以此类推，形成多级评估指标体系；

S2，根据所述风险评估指标体系中各级评估指标之间的隶属关系，利用改进的层次分析法构建被评估电网的自然灾害风险评估模型；其中，所述自然灾害风险评估模型按由下而上顺序由多个层组成；每一层的评估指标为评价指标体系中同一级的评估指标；并且，下层评估指标为上层中对应评估指标的子指标；

S3，采用层次分析法确定所述自然灾害风险评估模型中各评估指标的相对权重；

S4，基于预设的风险评估标准，确定各评估指标的风险值；

S5，以各评估指标的风险值以及各评估指标的相对权重作为所述自然灾害风险评估模型的输入值，经计算得到所述被评估电网的综合风险值；

S6，构建风险等级标准，所述风险等级标准由w个风险等级构成；每一个风险等级对应一个风险值区间，分别为：(x_i上，x_i下)，i＝1,2,3,4…w；其中，x_i上、x_i下为各区间的边界值；

S7，判断S5计算得到的综合风险值与所述风险等级标准中各风险等级的隶属情况，得到所述被评估电网的最终风险等级。

2.根据权利要求1所述的基于AHP的电网自然灾害风险评估方法，其特征在于，S1中，所述二级评估指标包括：

降雨量、覆冰情况和大风情况作为自然因素影响指标的二级评估指标；

电网减供负荷情况、电网线路状况、电网电压偏差和电网频率偏差作为电网特性指标的二级评估指标；

预警处理能力、物资储备能力和抢修恢复能力作为抗灾恢复力指标的二级评估指标；

地区死亡人数、地区重伤人数、地区居民停电用户比例和地区直接经济损失作为社会影响指标的二级评估指标。

3.根据权利要求1所述的基于AHP的电网自然灾害风险评估方法，其特征在于，S3具体为：

S31，确定所述风险评估指标体系中各评估指标的相对重要程度；

S32，将所述相对重要程度构造为一致判断矩阵；

S33，计算出与所构造的一致判断矩阵相对应的最大特征值及相应的特征向量，经归一化处理后，得到的特征向量即为相应评估指标的权重；

S34，按指标间的层次关系层层推进，依次得到各指标的权重，最后得到一级指标对应的权重。

4.根据权利要求1所述的基于AHP的电网自然灾害风险评估方法，其特征在于，S4具体为：

所述评估指标区分为定量评估指标和定性评估指标；

对于定性评估指标，采用专家经验打分法确定所述定性评估指标的风险值；

对于定量评估指标，采用模糊隶属度函数计算得到所述定量评估指标的风险值。