一种基于可拓层次和critic的配电开关状态量权重确定方法

摘要

本发明涉及配电开关设备状态评价技术，尤其是涉及一种基于可拓层次和critic的配电开关状态量权重确定方法，该方法包括：搜集配电开关设备状态量数据信息，构建配电开关设备状态量评价体系；根据状态量评价体系构造可拓判断矩阵，计算综合可拓判断矩阵和权重向量，得出静态权重；运用critic法得出动态权重；通过得到的静态权重和动态权重，得出配电开关设备状态量的综合权重。使用该方法确定配电开关状态量权重，既注重了客观性，又不失主观性。使权重评估的结果客观、公正、准确。

主权项

一种基于可拓层次和critic的配电开关状态量权重确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：搜集配电开关设备状态量数据信息，构建配电开关设备状态量评价数据库；其中，所述配电开关状态量数据信息包括：在线监测的配电开关状态量数据，运行巡视的状态量数据，电气试验所得的状态量数据，通过足够的配电开关的数据构建配电开关设备的状态量评价数据库；步骤2：根据步骤1建立的状态量评价数据库构造可拓判断矩阵，计算综合可拓判断矩阵和权重向量，得出静态权重；具体包括以下子步骤：步骤2.1，构造初步的比较判断矩阵，比较判断矩阵是通过对两个状态量之间的相对重要度进行相互比较得来的；定义a_ij表示第i个状态量与第i个状态量的相对重要程度；状态量i与状态量j同样重要，则a_ii＝1；若状态量i比状态量j稍微重要，则a_ij＝3；若状态量i比状态量j明显重要，则a_ij＝5；若状态量i比状态量强烈重要，则a_ij＝7；若状态量i比状态量j极端重要，则a_ij＝9；其中a_ii表示第i个影响因子与自身的重要度比较，故a_ii＝1，最后形成的是一个n×n的比较判断矩阵；步骤2.2，运用可拓学原理基于步骤2.1得到的初步的比较判断矩阵，获得可拓判断矩阵；即在可拓学原理中，对于初步的比较判断矩阵中的每个元素值a_ij，均有一个区间数$K\left(a_{\mathrm{ij}}\right)=[\underset{‾}{K}\left(a_{\mathrm{ij}}\right),\bar{K}\left(a_{\mathrm{ij}}\right)]\in I,\underset{‾}{K}\left(a_{\mathrm{ij}}\right),\bar{K}\left(a_{\mathrm{ij}}\right)\in R$与之对应，将比较判断矩阵由单一的整数换为一个可拓区间；最终形成的是一个由可拓区间组成的n×n的可拓比较判断矩阵A；步骤2.3，计算综合可拓判断矩阵和权重向量，得出静态权重；定义可拓比较矩阵A＝<A^‑,A⁺>，求出矩阵A⁺,A^‑最大特征值对应的具有正分量的归一化特征向量x⁺,x^‑，X＝<kx^‑,mx⁺>是A对应于的全体特征向量，w＝(w₁,w₂,...w_n)^T为权重向量，则w＝(w₁,w₂,...w_n)^T＝[kx^‑,mx⁺]，的充分必要条件为$\frac{k}{m}=\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{1}{{\Sigma }_{i=1}^n{a_{\mathrm{ij}}}^{+}}=\frac{1}{{\Sigma }_{j=1}^n\frac{1}{{\Sigma }_{i=1}^n{a_{\mathrm{ij}}}^{-}}}$因此，可以得到$k=\sqrt{\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{1}{{\Sigma }_{i=1}^n{a_{\mathrm{ij}}}^{+}}}$$m=\sqrt{\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{1}{{\Sigma }_{i=1}^n{a_{\mathrm{ij}}}^{-}}};$其中特征向量S＝<kx^‑,mx⁺>；根据可拓区间数相对重要程度确立静态权重；对于第K层上的元素，它们的权重都是以区间数$S_i^k=<S_i^{k^{-}},S_i^{k^{+}}>=<{\mathrm{kx}}^{-},{\mathrm{mx}}^{+}>,(i=\mathrm{1,2,3}...n_k)$来表示；根据可拓学知识，区间数比的重要度可用下列表达式计算，$V(S_i^k\ge S_j^k)=\frac{2(S_i^{k^{+}}-S_j^{k^{-}})}{(S_j^{k^{+}}+S_j^{k^{-}})+(S_i^{k^{+}}+S_i^{k^{-}})}$对于任意的i＝1,2,3...,n_k；i≠j,都有则取$W_j^k=1,W_i^k=V(S_i^k\ge S_j^k)i=\mathrm{1,2,3}...,n_k;i\ne j$故第K层的各个元素的单排序权重向量而配电开关设备的状态量评价体系是多层次的结构，定义最底层的各个状态量S_i(第N层)对第N‑1层的各个元素C_j的单排序权重向量$q_i^N={(q_{1j}^N,q_{2j}^N,...,q_{N_{n}j}^N)}^T,(i=\mathrm{1,2},...,N_n),$作N_n×(N‑1)_n阶矩阵$q^N=(q_1^N,q_2^N,...,q_{{N-1}_n}^N)=\begin{array}{}\left[\begin{array}{cccc}{q}_{11}^n& q_{12}^n& ...& q_{1{(N-1)}_n}^N\\ q_{21}^N& q_{22}^N& ...& q_{2{(N-1)}_n}^N\\ M& M& & M\\ q_{N1}^N& q_{N2}^N& ...& q_{N{(N-1)}_n}^N\end{array}\right]\end{array}$第K层的各个元素C_j对于总目标层的组合排序权重为：$W^K={(w_1^K,w_2^k,...,W_{K_n}^K)}^T,j=\mathrm{1,2},...K_n$因此最底层各个状态量对于总目标的静态权重为W^N＝q^NW^N‑1；步骤3：运用critic法得出动态权重，具体包括以下子步骤：步骤3.1，构造评价矩阵，并求评价矩阵的相关系数矩阵；对于N个配电开关设备样本，对于M个状态量情况，构造评价矩阵T；$T=\left[\begin{array}{cccc}{t}_{11}& t_{12}& ...& t_{1M}\\ t_{21}& t_{22}& ...& t_{2M}\\ M& M& ...& M\\ t_{N1}& t_{N2}& ...& t_{\mathrm{NM}}\end{array}\right]$每个状态量S_i(i＝1,2,...,M)，其标准差为${\sigma }_i=\sqrt{\frac{{(t_{1i}-{\bar{t}}_i)}^2+{(t_{2i}-{\bar{t}}_i)}^2+...+{(t_{\mathrm{Ni}}-{\bar{t}}_i)}^2}{N}}$其中为平均值；该评价矩阵T中的状态量的相关系数可用下式求解$r_{i,j}=\frac{\mathrm{cov}(t_i,t_j)}{{\sigma }_i{\sigma }_j}=\frac{E(t_i-{\bar{t}}_i)(t_j-{\bar{t}}_j)}{{\sigma }_i{\sigma }_i}$其中cov(t_i,t_j)为两个参数之间的协方差，分别为参数的样本均值；由参数间的相关系数定义，可得评价矩阵T每一列的相关系数，评价矩阵T的相关系数矩阵为：$R=\left[\begin{array}{cccc}{r}_{11}& r_{12}& ...& r_{1M}\\ r_{21}& r_{22}& ...& r_{2m}\\ M& M& & M\\ r_{M1}& r_{M2}& ...& r_{\mathrm{MM}}\end{array}\right]$由相关系数矩阵的对称性可知，r_ij＝r_ji步骤3.2，确定动态权重；Critic法是通过评价指标之间的冲突性和对比强度来确定指标的客观权重；则第i个状态量与其他状态量的冲突性量化指标用$c_i={\sigma }_i\underset{j=1}{\overset{M}{\Sigma }}(1-r_{\mathrm{ij}}),j=\mathrm{1,2},...,M$c_i表示第i个状态量所包含的信息量；c_i越大，则此状态量所含的信息量大，该状态量的权重愈大；因此，第i个状态量的动态权重为$W_i=\frac{c_i}{\underset{i=1}{\overset{M}{\Sigma }}{c}_i},i=\mathrm{1,2},...,M$步骤4：通过静态权重和动态权重，得出配电开关设备状态量的综合权重；根据得到的静态权重W_j和动态权重W_d，采用乘法合成归一法得到综合权重W_综合；至此，完成对配电开关设备M个状态量的权重确定。