電能質(zhì)量評估方法綜述

1、第1章緒論21研究背景及意義21.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2第2章電能質(zhì)量評估指標(biāo)32.1電能質(zhì)量的概念32.2電能質(zhì)量的評估指標(biāo)42.2. 1電壓偏差42.2.2 諧波42.2.3三相電壓不平衡度62.2.4頻率偏差72.2.5電壓波動與閃變72.2.6電壓暫降92.2.7其他指標(biāo)9第3章電能質(zhì)呈綜合評估方法93. 1層次分析法103. 1. 1 定義103. 1.2 方法103.1.3優(yōu)缺點123.2爛權(quán)法143.2. 1定義143.2.2 方法143.2.3 性質(zhì)153.3基于模糊數(shù)學(xué)和概率統(tǒng)計的綜合評估方法163.3.1 定義163.3.2 方法16電能質(zhì)量的綜合評估摘要：隨著科技的不斷進步和

2、國民經(jīng)濟水平的逐步提升，各種電氣設(shè)備有了更加廣泛的普及。 設(shè)備能否正常的運行與人們的生活息息相關(guān)，因此電能質(zhì)量的問題得到了更為深入的關(guān)注。 在電能質(zhì)量的研究屮，對電能質(zhì)量的評估是其中不可或缺的重要組成部分。文章對電能質(zhì)量 評估進行了系統(tǒng)的研究，首先對現(xiàn)代電能質(zhì)量的基本問題做了概述，并引出電能質(zhì)量的各種 評估方法，最后更為詳細的介紹了這些方法以及對方法的優(yōu)缺點做了系統(tǒng)的整理。關(guān)鍵字：電能質(zhì)量評估指標(biāo) 評估方法第1章緒論1.1研究背景及意義隨著社會的不斷發(fā)展，電力在我們生活中的地位越來越重耍，電能質(zhì)量的好壞將直接影 響人們的生活質(zhì)量和國民經(jīng)濟的總體效益。如今隨著各種電氣設(shè)備的快速發(fā)展和普及，大量

3、具有非線性、沖擊性和不平衡性的負載不斷增多，電能質(zhì)量的問題日益突出。常見的電能質(zhì) 量問題包括諧波、電壓波動與閃變、電壓偏差和三相不平衡以及一些被人們忽視的如暫時過 電壓、瞬態(tài)過電壓、電壓凹陷和短時間間斷等問題。電能質(zhì)量問題可能會使系統(tǒng)設(shè)備的運轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障甚至不能正常的安全運行，因此電能質(zhì)量對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有著相當(dāng)重要的影響。電能質(zhì)量的污染會對電力用戶的生活和 生產(chǎn)造成嚴重的危害，嚴重影響用戶用電設(shè)備以及生成產(chǎn)品的質(zhì)量。電能質(zhì)量的污染還會對 通信產(chǎn)生干擾，嚴重影響人們的日常生活。對電能質(zhì)量進行綜合評估，可以通過明確的電能質(zhì)量等級劃分，綜合評估和比較各種電 能的質(zhì)量，為建立公平的電力市場創(chuàng)造

4、條件，并督促發(fā)電廠商和輸配電系統(tǒng)努力改進提高電 力系統(tǒng)的整體電能質(zhì)量。隨著用戶對用電能質(zhì)量要求的提高和電力市場化的不斷發(fā)展，實現(xiàn) 對電能質(zhì)量綜合準確的評估已迫在眉睫。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國際上對電能質(zhì)量問題的系統(tǒng)研究可以追溯到八十年代興起的電磁兼容(emc)學(xué)科。該學(xué)科對干擾的產(chǎn)生、傳播、接受、抑制機制及相應(yīng)的測量、計量技術(shù)進行深入的研究，電 能質(zhì)量問題上基本屬于emc屮的傳導(dǎo)低頻現(xiàn)象。1992年7月，歐洲電工標(biāo)準化委員會發(fā)布 公用配電系統(tǒng)的供電特性草案。美國為了解和解決電能質(zhì)量問題，對電能質(zhì)量進行了大 量的研究和監(jiān)測，在1993-1995年期間美國電力科研院在全國范圍內(nèi)進行了大規(guī)模的電能質(zhì)

5、量普查，得到了較為完善的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。目前，許多西方發(fā)到國家都在國內(nèi)建立了覆蓋全國的電能質(zhì)量檢測網(wǎng)絡(luò)，釆用具有智能 化、網(wǎng)絡(luò)化等特點的電能質(zhì)暈檢測裝置，可以對多種電能質(zhì)暈問題進行檢測、記錄和數(shù)據(jù)傳 輸，并通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)分析。我國也制定了一系列的有關(guān)電能質(zhì)量的國家標(biāo)準，包括電能質(zhì)量供電電壓偏差gb/t 12325-2008、電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差gb/t 15945-2008、電能質(zhì)量三相 電壓不平衡度gb/t 15543-2008、電能質(zhì)量 電壓波動和閃變gb/t 12326-2008、 電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波gb/t 14549-1993、電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)間諧波gb/t 2

6、4337-2009和電能質(zhì)量電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備通用要求gb/t 19862-2005。電能質(zhì)量 問題得到了越來越廣泛的重視。第2章 電能質(zhì)量評估指標(biāo)2.1電能質(zhì)量的概念電能質(zhì)量是指通過公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的品質(zhì)。理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應(yīng)以恒 定的頻率、正弦波形和標(biāo)準電壓對用戶供電。同時，在三相交流系統(tǒng)屮，各相電壓和電流的 幅值應(yīng)大小相等、相位對稱且互差120°。但由于系統(tǒng)中的發(fā)電機、變壓器和線路等設(shè)備非 線性或不對稱，負荷性質(zhì)多變，加之調(diào)控手段不完善及運行操作、外來干擾和各種故障等原 因，這種理想的狀態(tài)并不存在，因此產(chǎn)生了電網(wǎng)運行、電力設(shè)備和供用電環(huán)節(jié)屮的各種問題, 也就產(chǎn)生了電能

7、質(zhì)量的概念。圍繞電能質(zhì)量含義，從不同角度理解通常包括：（1）電壓質(zhì)量：是以實際電壓與理想電壓的偏差，反映供電企業(yè)向用戶供應(yīng)的電能是否合 格的概念。這個定義能包括大多數(shù)電能質(zhì)量問題，但不能包括頻率造成的電能質(zhì)量問題，也 不包括用電設(shè)備對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響和污染。（2）電流質(zhì)量：反映了與電壓質(zhì)量有密切關(guān)系的電流的變化，是電力用戶除對交流電源有 恒泄頻率、正眩波形的要求外，還要求電流波形與供電電壓同相位以保證高功率因素運行。這個定義有助于電網(wǎng)電能質(zhì)量的改善和降低線損，但不能概括大多數(shù)因電壓原因造成的電能 質(zhì)量問題。（3）供電質(zhì)量：其技術(shù)含義是指電壓質(zhì)量和供電可靠性，非技術(shù)含義是指服務(wù)質(zhì)量。包括 供電

8、企業(yè)對用戶投訴的反映速度以及電價組成的合理性、透明度等。（4）用電質(zhì)量：包括電流質(zhì)量與反映供用電雙方相互作用和影響中的用電方的權(quán)利、責(zé)任 和義務(wù)，也包扌舌電力用戶是否按期、如數(shù)交納電費等。2.2電能質(zhì)量的評估指標(biāo)電能質(zhì)量指標(biāo)是電能質(zhì)量各個方面的具體描述，不同的指標(biāo)有不同的定義。主要包扌舌有, 電壓偏差、諧波、三相電壓不平衡度、頻率偏差、電壓波動與閃變、電壓暫降以及其他一些 指標(biāo)。2. 2. 1電壓偏差在供電系統(tǒng)正常運行的條件下，某一節(jié)點的運行電壓與系統(tǒng)額定電壓之差對系統(tǒng)電壓的百分數(shù)稱為該節(jié)點的電壓偏差，用公式可表達為：(2. 1)（u廠匕）x00%其中，5是系統(tǒng)電壓偏差，是系統(tǒng)運行電壓，是系統(tǒng)

9、額定電壓。電能質(zhì)量供電電壓偏差gb/t 12325-2008屮規(guī)定的供電電壓偏差的限值：35kv及 以上供電電壓的正負偏差的絕對值之和不超過標(biāo)稱電壓的10%, 10kv及以下三相供電電壓允 許偏差為標(biāo)稱電壓的±7%, 220v單相供電電壓允許偏差為標(biāo)稱電壓的+7%、一10%。當(dāng)電壓低于額定電壓時，電動及轉(zhuǎn)矩減小、轉(zhuǎn)速下降，電流增加，電機溫升增加，線圈 發(fā)熱，縮短電動機壽命，加速絕緣老化，甚至可能燒毀電動機。當(dāng)電網(wǎng)運行電壓低時，可能 會由于電壓不穩(wěn)定而造成系統(tǒng)電壓的崩潰，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定功率極限降低，容易造成系統(tǒng)瓦解 的重大事故，甚至大量用戶停電或系統(tǒng)瓦解。2. 2. 2諧波諧波從嚴格的意

10、義來講，諧波是指電流中所含有的頻率為基波的整數(shù)倍的電量，一般是指對周期性的非正弦電量進行傅里葉級數(shù)分解，其余大于基波頻率的電流產(chǎn)生的電量。從廣 義上講，市于交流電網(wǎng)有效分量為工頻單一頻率，因此任何與工頻頻率不同的成分都對以稱 之為諧波。在電力系統(tǒng)中諧波主要是由于非線性負荷的波形畸變造成的，其測量參數(shù)一 般包括諧波 幅值和相位、各次諧波含有量、總諧波畸變率、諧波功率及諧波阻抗等。電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波gb/t 14549-1993中公共電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值見 表lo表1:公共電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）電網(wǎng)標(biāo)稱電壓kv電壓總諧波畸變率%各次諧波電壓含有率%奇次偶次0.385.04.02.064.

11、03.21.610353.02.41.2661102.01.60.8公共聯(lián)接點的全部用戶向該點注入的諧波電流分量（方均根值）不應(yīng)超過表2種規(guī)定的允許 值。表2：注入公共聯(lián)接點的諧波電流允許值（第1部分）標(biāo)稱電壓kv基準短路容量mva諧波次數(shù)及諧波電流允許值a23456789101112130.3810786239622644192116281324610043342134142411118.5167.11310100262013208.5156.46.85.19.34.37.93525015127.7125.18.83.84.13.15.62.64.7665001613&1135.49

12、.34.14.33.35.92.75.0110750129.66.09.64.06.83.()3.22.44.32.03.7表2：注入公共聯(lián)接點的諧波電流允許值（第2部分）標(biāo)稱電壓kv基準短路容量mva諧波次數(shù)及諧波電流允許值a1415161718192021222324250.381011129.7188.6167.88.97.1146.51261006.16.85.3104.79.04.34.93.97.43.66.8101003.743.26.02.85.42.62.92.34.524352502.22.51.93.61.73.21.51.81.42.71.32.5665002.32.6

13、2.03.81.83.41.61.91.52.81.42.61107501.71.91.52.81.32.51.21.4121.01.9注：220kv基準短路容量収2000 mvao諧波的危害十分嚴重。諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱、 產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系 統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，使諧波含暈放大，造成電容器等設(shè)備燒毀。諧波還會引起繼電 保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂。對于電力系統(tǒng)外部，諧波對通信設(shè)備和電子 設(shè)備會產(chǎn)生嚴重干擾。2.2.3三相電壓不平衡度匕一4如5- -2 o% %三相平衡是指三相電塑

14、（電流或電壓）的數(shù)字相等，頻率相同相位互差120。的情況。 如果不同吋滿足這三個條件則稱為三相不平衡。其主要是由于負荷不平衡（如單相運行）所 致，或者是三相電容器的某一相熔斷器熔斷造成的常用不平衡度£來衡量三相不平衡的程 度。x100%（2.2）x100%式中:u'一一三相電壓的正序分量方均根值，單位為伏（v）；5三相電壓的負序分量方均根值，單位為伏（v）；5一一三相電壓的零序分量方均根值，單位為伏（v）；如式（2.2）中5、5、”0換為厶、厶、a）,則為相應(yīng)的電流不平衡度和勺的 表達式。在實際工作屮往往只知道三相電量的數(shù)值。在不含零序分暈的三項系統(tǒng)屮知道三相電量a, b,

15、c則三相不平衡度為:/1-v3-6lv1 + v3-6lx100%(2.3)電能質(zhì)量三相電壓不平衡度gb/t 15543-2008中規(guī)定電網(wǎng)正常運行時，負序電壓 不平衡不超過2%,短時不得超過4%；接于公共連接點的每個用戶引起該點負序電壓不平衡 度允許值一般為1.3%,短時不超過2. 6%。三相不平衡對電力設(shè)備的運行產(chǎn)生的影響主要包括：1、增加線路的電能損耗；2、增加 配電變壓器的電能損耗；3、配變出力減少；4、配變產(chǎn)生零序電流；5、影響用電設(shè)備的安 全運行；6、電動機效率降低。2. 2. 4頻率偏差電力系統(tǒng)在正常運行條件下，系統(tǒng)頻率的實際值與額定值之差，稱為系統(tǒng)的頻率偏差, 即：qf =fr

16、efn其中，(7/為頻率偏差，九為實際頻率，幾為系統(tǒng)標(biāo)稱頻率，單位為ik。系統(tǒng)有功功率不平衡是產(chǎn)生頻率偏差的根本原因，我國電力系統(tǒng)的正常頻率偏差允許值為±0.2hz,當(dāng)系統(tǒng)容量較小時，頻率偏差值可以放寬到土0. 5hzo2. 2.5電壓波動與閃變電壓波動定義為電壓均方根值d額一系列相對快速變動或連續(xù)變化的現(xiàn)象。其變化周期 大于工頻周期。在2 min內(nèi)，測量工頻周期的電壓有效值，與標(biāo)稱電壓比較即可電壓波動值。 即：電壓波動引起照明閃爍對人的主觀視覺反應(yīng)為瞬時閃變視感度s(t)o根據(jù)10 min內(nèi)s (t)的測試數(shù)據(jù)，用按時分級法得到累計概率函數(shù)cpf。若人群中有50%的人覺察出閃變 吋

17、，則稱視覺感(覺察岀和未覺察的人數(shù)比)s=lo在cpf曲線上分別采用超過0. 1%、1%、 3%、10%和50%時間的s(t)的閃變覺察單位值(分別為a、片、呂、a。、&o)來計算短 時閃變嚴重度pst,匕長時間閃變嚴重度可ftl多個匕計算得出。電力系統(tǒng)公共連接點，市波動負荷產(chǎn)生的電壓變動限值和變動頻度、電壓等級有關(guān)，見表1 電壓變動限值r,h-1d,%r,h-ld,%lv、mvhvlv、mvhvrw 143lovrw1002*1.5*lvrwio32.5loovrw10001.251注1 很少的變動頻度i（每日少于1次），電壓變動限值d還可以放寬，但不在本標(biāo)準中規(guī) 定。2 對于隨機性

18、不規(guī)則的電壓波動，依95%概率大值衡量，表中標(biāo)有“*”的值為其限 值。3 本標(biāo)準中系統(tǒng)標(biāo)稱電壓un等級按以下劃分：低壓（lv）unwlkv屮壓（mv）lkv<unw35kv高壓（hv）35kv<unw22okv電力系統(tǒng)公共連接點，由波動負荷引起的短時間閃變值入和長時間閃變值“應(yīng)滿足表2所列的限值。表2 各級電壓下的閃變限值系統(tǒng)電壓等級evmvhvpst1.00.9( 1.0)0.8pit0.80.7(0.8)0.6注1 本標(biāo)準中pst和pit每次測量周期分別取為 lomin 和 2ho2 mv括號中的值僅適用于pcc連接的所有用 戶為同電壓級的用戶場合。電壓波動與閃變的危害主要包括

19、：急劇的電壓波動會引起同步電動機的震動，影響電動 機的壽命以及產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量；造成電子設(shè)備和測量儀器儀表等無法準確、正常的工作; 引起人的視覺不適，容易疲勞，影響工作效率等。2.2.6電壓暫降電壓暫降（又稱電壓驟降、電壓凹陷或電壓跌落），按照電氣與電子工程師協(xié)會ieee 的定義，是指工頻條件下電壓均方根值減小到0.1-0.9倍額定電壓之i'可、持續(xù)吋間為0.5周 波（以我國工頻50hz算，1周波是20毫秒）至1分鐘的短時間電壓變動現(xiàn)象。一般是由 電網(wǎng)、變電設(shè)施的故障或負荷突然出現(xiàn)人的變化（如人功率設(shè)備啟動等）所引起的。在某些情 況下會出現(xiàn)兩次或更多次連續(xù)的跌落或中斷。電壓暫降的時間過

20、長，會導(dǎo)致設(shè)備非正常停機，造成電氣設(shè)備的損壞和產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量 問題。2. 2. 7其他指標(biāo)除了上述中的六項電能質(zhì)量單項評估指標(biāo)外，還包括電壓驟升，指在工頻情況下電壓或 電流的有效值升高至1.11.8pu,且持續(xù)吋間在0.5個周波到lmin的電壓質(zhì)量問題；震蕩暫 態(tài),指電壓、電流或者二者在穩(wěn)定情況下發(fā)生突然或非工頻且負極性和正極性兩方面的變化, 根據(jù)其頻譜范i韋i可以分為高頻、屮頻、低頻三種；脈沖暫態(tài)，是指電壓電流或者兩者在系統(tǒng) 穩(wěn)定的情況下發(fā)送突然或非工頻且負極性和正極性的變化，通常用上升和衰減時間來表現(xiàn)暫 態(tài)脈沖的特性，也可以用其頻譜成分來進行表示。第3章電能質(zhì)量綜合評估方法在電能質(zhì)量綜合評

21、估中，各項評估指標(biāo)權(quán)重值的確定是整個評估過程中至關(guān)重要的一 步。權(quán)重也稱權(quán)數(shù)或加權(quán)系數(shù)，其収值的大小反應(yīng)了各項指標(biāo)間的相對重要程度，在電能質(zhì) 量綜合評估屮，各電能質(zhì)暈評估指標(biāo)權(quán)重的大小直接彫響到最后電能質(zhì)暈綜合評估結(jié)果的準 確科學(xué)性。本章將現(xiàn)有的各評估指標(biāo)賦權(quán)法分為主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法兩類進行了簡單的 介紹?？陀^賦權(quán)法主要是根據(jù)原始數(shù)據(jù)i'可的關(guān)系通過一定的數(shù)學(xué)方法來確定相關(guān)權(quán)重，是一種 定量的分析方法。常用的客觀賦權(quán)法有嫡權(quán)法、主成份分析法、相關(guān)系數(shù)法、變異系數(shù)法、 多目標(biāo)規(guī)劃法、離差最大化法等?？陀^賦權(quán)法的優(yōu)點是能夠有效的傳遞各評價指標(biāo)的數(shù)據(jù)信 息與差別。缺點是僅以實際數(shù)據(jù)說話，

22、忽略了決策者的主觀偏好以及知識、經(jīng)驗等信息，將 各指標(biāo)的重要性同等化，往往會出現(xiàn)權(quán)重系數(shù)不合理的現(xiàn)象。主觀賦權(quán)法是人們最早研究的一種賦權(quán)方法，它是一種定性的分析，各權(quán)重的確定主要 基于決策者主觀偏好和實際經(jīng)驗，女口：二項式系數(shù)法、層次分析法（ahp）、功率系數(shù)法、 delphi法、tactic法等。其特點是依靠決策者的經(jīng)驗判斷，而不需要具體的樣本數(shù)據(jù)。缺點 是權(quán)重的確定與評價指標(biāo)的數(shù)字特征無關(guān)，并沒有考慮評價指標(biāo)間的內(nèi)在聯(lián)系，無法顯示岀 評價指標(biāo)的重要程度隨時間的漸變性。3. 1層次分析法3.1.1定義層次分析法（analytic hierarchy process,簡稱ahp）,是指將一個復(fù)

23、雜的多目標(biāo)決策問 題作為一個系統(tǒng)，將目標(biāo)分解為多個目標(biāo)或準則，進而分解為多指標(biāo)（或準則、約束）的若 干層次，通過定性指標(biāo)模糊量化方法算出層次單排序（權(quán)數(shù)）和總排序，以作為目標(biāo)（多指 標(biāo)）、多方案優(yōu)化決策的系統(tǒng)方法。通過將決策問題按總目標(biāo)、各層子目標(biāo)、評價準則直至具體的備投方案的順序分解為不 同的層次結(jié)構(gòu)，然后得用求解判斷矩陣特征向量的辦法，求得每一層次的各元素對上一層次 某元素的優(yōu)先權(quán)重，最后再加權(quán)和的方法遞階歸并各備擇方案對總h標(biāo)的最終權(quán)重，此最終 權(quán)重最大者即為最優(yōu)方案。這里所謂“優(yōu)先權(quán)重”是一種相對的量度，它表明各備擇方案在某 -特點的評價準則或子目標(biāo)，標(biāo)下優(yōu)越程度的相對量度，以及各子目

24、標(biāo)對上一層目標(biāo)而言重 要程度的相對量度。層次分析法比較適合于具有分層交錯評價指標(biāo)的目標(biāo)系統(tǒng)，而且目標(biāo)值 又難于定量描述的決策問題。其用法是構(gòu)造判斷矩陣，求出其最大特征值。及其所對應(yīng)的特 征向量w,歸一化后，即為某一層次指標(biāo)對于上一層次某相關(guān)指標(biāo)的相對重耍性權(quán)值。3. 1.2方法第一.建立層次結(jié)構(gòu)分析模型。決策者根據(jù)問題的性質(zhì)和目標(biāo)，分別制定出目標(biāo)層.準則層以及方案層。最上層為目標(biāo)層，屮間層一般為準則層，最低層為方案層，這一層次包括 了為實現(xiàn)目標(biāo)可供選擇的各種措施、決策方案等。針對電能質(zhì)量綜合評估建立層次結(jié)構(gòu)圖如 圖3所示。ii 標(biāo)其他圖3.1第二、構(gòu)造對比矩陣。根據(jù)上一層次的某準則，將同一層的

25、各評估因素相對上一層的重 要程度進行兩兩比較，按照表3.1中標(biāo)度，構(gòu)造対比矩陣。假設(shè)準則層b所對應(yīng)的下一層包 括n個指標(biāo)絢、“2,，冷，層次分析法通過對n個評估因素的兩兩比較，得出兩個評 估因素坷，的相對重要性數(shù)據(jù)勺，由此可構(gòu)造一個n階的對比矩陣：g 斤2心r _（、_勺1“2%八wj）n 刈 " g rn2 s其中，勺為第i個評估元素與第j個評估元素進行比較得出的標(biāo)度值，利用比例標(biāo)度法, 根據(jù)電能質(zhì)量各評估指標(biāo)重要性程度比較結(jié)果來進行賦值，標(biāo)準及含義如表3.1所示，不難 看出r矩陣為正互反矩陣。在評估過程中，對比矩陣的值可通過專家打分和征詢電力用戶 的意見給出。標(biāo)度含義1曾與知兩個

26、因素相比，具有同等重要性1.2絢與幻兩個因素相比，一個因素比另一個稍微重要1.4普與兩個因素相比，一個因素比另一個強烈重要1.6曾與幻兩個因素相比，一個因素比另一個明顯重要1.8曾與知兩個因素相比，一個因素比另一個絕對重要以上標(biāo)度的倒數(shù)堆與勺兩個因素比較得判斷q ,則因素知與u.比較得乙=1/%表3.1第三、計算權(quán)重并做一致性檢驗。對于成對比較矩陣的最大特征根以及所對應(yīng)特征向量, 根據(jù)一致性指標(biāo)進行一致性檢驗。如果通過，則特征向量（歸一化后）即為權(quán)向量；若通不 過則重新構(gòu)造對比矩陣。首先計算特性值與特征向量。即：a. 將比較矩陣a的每一列歸一化：岡廣勺/»“ ；/=!b. 對按行求和

27、得耳>1c.將陀歸一化wf/£仇,即為矩陣a近似特征向量（權(quán)向量）; /=1d. 計算2二丄如，作為矩陣a最大特征根的近似值；n w：2/7e. 進行一致性檢驗，其屮c/ =, cr二ci/ri,當(dāng)cr<0. 1時通過一致性檢驗，隨72 1機一致性指標(biāo)r1如表3. 2所示。矩陣階數(shù)12345678910ri000.580.901.121.241.321.411.451.49表3.2平均隨機一致性指標(biāo)ri標(biāo)準值第四、計算總權(quán)重并做一致性檢驗。計算出各層次對于決策目標(biāo)的總權(quán)重并排序。其川 層次權(quán)重也需要進行一致性檢驗，檢驗方法與上述方法相同。而且當(dāng)判斷矩陣不能滿足一致 性耍求

28、時，也必須重新構(gòu)造判斷矩陣，直到滿足一致性要求為止。3.1.3優(yōu)缺點優(yōu)點：a. 系統(tǒng)性的分析方法，層次分析法把研究對象作為一個系統(tǒng)，按照分解、比較判斷、 綜合的思維方式進行決策，成為繼機理分析、統(tǒng)計分析之后發(fā)展起來的系統(tǒng)分析的重要工具。 系統(tǒng)的思想在于不割斷各個因素對結(jié)果的影響，而層次分析法川每一層的權(quán)重設(shè)置最后都會 直接或間接影響到結(jié)果，而且在侮個層次屮的侮個因素對結(jié)果的影響程度都是量化的，非常 清晰、明確。這種方法尤其可用于對無結(jié)構(gòu)特性的系統(tǒng)評價以及多目標(biāo)、多準則、多時期等 的系統(tǒng)評價。b. 簡潔實用的決策方法，這種方法既不單純追求高深數(shù)學(xué)，又不片面地注重行為、邏 輯、推理，而是把定性方法

29、與定量方法有機地結(jié)合起來，使復(fù)雜的系統(tǒng)分解，能將人們的思 維過程數(shù)學(xué)化、系統(tǒng)化，便于人們接受，且能把多目標(biāo)、多準則又難以全部量化處理的決策 問題化為多層次單目標(biāo)問題，通過兩兩比較確定同一層次元素相對上一層次元素的數(shù)量關(guān)系 后，最后進行簡單的數(shù)學(xué)運算。c. 所需定量數(shù)據(jù)信息較少，層次分析法主要是從評價者對評價問題的本質(zhì)、要素的理 解出發(fā)，比一般的定量方法更講究定性的分析和判斷。由于層次分析法是一種模擬人們決策 過程的思維方式的一種方法，層次分析法把判斷各要素的相對重要性的步驟留給了大腦，只 保留人腦對耍素的印象，化為簡單的權(quán)重進行計算。這種思想能處理許多用傳統(tǒng)的最優(yōu)化技 術(shù)無法著手的實際問題。缺

30、點：a. 不能為決策提供新方案，層次分析法的作用是從備選方案屮選擇較優(yōu)者。這個作用正 好說明了層次分析法只能從原有方案屮進行選取，而不能為決策者提供解決問題的新方案。b. 定量數(shù)據(jù)較少，定性成分多，不易令人信服，在如今對科學(xué)的方法的評價中，一般 都認為一門科學(xué)需要比較嚴格的數(shù)學(xué)論證和完善的定量方法。但現(xiàn)實世界的問題和人腦考慮 問題的過程很多吋候并不是能簡單地用數(shù)字來說明一切的。層次分析法是一種帶有模擬人腦 的決策方式的方法，因此必然帶有較多的定性色彩。c. 指標(biāo)過多時數(shù)據(jù)統(tǒng)計量大，且權(quán)重難以確定，當(dāng)希望能解決較普遍的問題時，指標(biāo) 的選取數(shù)量很可能也就隨之增加。指標(biāo)的增加就意味著構(gòu)造層次更深、數(shù)

31、量更多、規(guī)模更龐 大的判斷矩陣，需要對許多的指標(biāo)進行兩兩比較的工作。由于一般情況下層次分析法的兩兩 比較是用1至9來說明其相對重要性，如果有越來越多的指標(biāo)，每兩個指標(biāo)之間的重要程度 的判斷可能就出現(xiàn)困難了，甚至?xí)哟螁闻判蚝涂偱判虻囊恢滦援a(chǎn)生影響，使一致性檢驗 不能通過。d. 特征值和特征向量的精確求法比較復(fù)雜，在求判斷矩陣的特征值和特征向量時，所用的方法和多元統(tǒng)計所用的方法是一樣的。在二階、三階的時候，比較容易處理，但隨著指 標(biāo)的增加，階數(shù)也隨之增加，在計算上也變得越來越困難。3. 2爛權(quán)法3.2.1定義爛權(quán)法是一種客觀賦權(quán)法，嫡可以用來度量信息量的多少，并可以度量獲取數(shù)據(jù)所提供 的有用信

32、息。根據(jù)爛的思想，在決策中獲得信息的數(shù)量和質(zhì)量是決定決策精度和可靠性大小 的因素之一。對于電能質(zhì)量綜合評估，設(shè)待評估的因素集為u二(絢、w2,，知)，是由待評價 電能質(zhì)量的n個評估指標(biāo)組成的集合。評判集為q q“，qj，是由電能質(zhì) 量各評估因素的m種評價所構(gòu)成，一般取為優(yōu)質(zhì)、良好、合格、較差和很差五個等級。3. 2. 2方法嬌權(quán)法在確定電能質(zhì)量各評估指標(biāo)的客觀權(quán)重中的基本思想是:對于電能質(zhì)量綜合評估 中的各項評估指標(biāo),可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算出各項指標(biāo)的爛值(i=l, 2,，n),并比 較各項評估指標(biāo)的爛值大小，根據(jù)嫡值的大小來確定所對應(yīng)的權(quán)重。若某單相電能質(zhì)量評估 指標(biāo)乞?qū)τ谠u判集q中各指標(biāo)的支

33、持度厶差距越大，則該項指標(biāo)的爛值就越小，說明該項 評估指標(biāo)數(shù)據(jù)序列的變異程度較大，同時該單項指標(biāo)在綜合評價中所起的作用就越大，它所 對應(yīng)的權(quán)系數(shù)就越大。如果某電能質(zhì)量單向評估指標(biāo)對評判集q屮各指標(biāo)的支持度全部相 等，表明該指標(biāo)的評定結(jié)果太分散，即該因素在綜合評價中幾乎不起作用，對應(yīng)的權(quán)重值就 相對較小。利用嫡權(quán)法確定客觀權(quán)重的步驟如下：第一，數(shù)據(jù)標(biāo)準化。將各評估指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)一為標(biāo)準化量綱，并構(gòu)造評判矩陣。對于電能 質(zhì)量綜合評估問題，設(shè)有m個評價對象，n個評估指標(biāo)，按照定量與定性相結(jié)合的原則求得 多個對象關(guān)于多個評估指標(biāo)的評價矩陣fjwft；）：'j12 j1/: 北fin fn2fan由

34、于各評價指標(biāo)可能存在量綱不一致的問題，所以不能直接進行比較，必須將這些指標(biāo)進行標(biāo)準化處理，處理后得到矩陣f = （/.）z?xwo在電能質(zhì)量綜合評估屮，分別對評價因素u屮各評估指標(biāo)均作出評估f （均），則可得 到u到q的一個模糊映射f,即：終t/（均）=（辦,龍2,，血）g ffn fin fll fin其中，f （q）是q上的一個模糊集合，然后根據(jù)模糊變換的定義，利用模糊影射可以 確定一個模糊關(guān)系f,即模糊評判矩陣。'zuf =（加二fn2 fnnjn可以利用概率統(tǒng)計法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、遺傳算法等，來確定評判矩陣中的厶的值，為了直接得到標(biāo)準化的評判矩陣，此處采用概率統(tǒng)計的方法來確定厶的值。第二、計算各評估指標(biāo)的爛值和爛權(quán)。在具有m個評估對象、n個評價指標(biāo)的評估問題 中，第i個評估指標(biāo)的爛可定義為：fij ln fij i=l，2, n其中，k = ihf且有當(dāng)厶=0時，zylnz7 = 0o第i個評估指標(biāo)的爛權(quán)定義為：1a匕二k;=1其中，£匕.=1, o<v.<1,由此可以計算出v=5, v2,，叫）,即各項評估指 /=1標(biāo)的客觀權(quán)重值。3. 2. 3性質(zhì)由上述不難看出嫡權(quán)具有如下性質(zhì)：第一、爛權(quán)作為權(quán)數(shù)，有著特殊的意義，它并非是 在評估或決策問題屮的某指標(biāo)在實際意義屮的重要性參數(shù)，而是在已知被評估對象集后，在