一种输电线路故障强送电智能决策方法技术领域
本发明涉及输电线路检修技术领域，具体地说是一种输电线路故障强送电智能决
策方法。
背景技术
层次分析法(Analytic Hierarchy Process，简称AHP)是美国运筹学家T.L.Saaty
教授于二十世纪70年代提出的一种实用的多方案或多目标的决策方法，是一种定性与定量
相结合的决策分析方法。层次分析法是将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等
层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。层次分析法的特点是在对复杂的决
策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上，利用较少的定量信息使
决策的思维过程数学化，从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的
决策方法。常被运用于多目标、多准则、多要素、多层次的非结构化的复杂决策问题，具有十
分广泛的实用性。
架空输电线路是电力系统中重要的组成部分，是输电系统的命脉。它的主要作用
是传输电能。架空输电线路运行状态的好坏，对整个系统运行的可靠性直接产生巨大的影
响。目前，国民经济正高速发展，相应地电网规模得到极大的扩大，但是，由于自然环境、外
力破坏、生产质量以及人为因素等造成了架空输电线路等的大量故障情况，这些故障情况
不仅会影响架空输电线路的输电能力，还可能造成大规模的电网停电，给国民经济发展带
来严重影响。
输电线路发生故障后，符合强送条件时，调度员应立即下令强送电一次。传统的强
送端选择方法过于依赖调度员的工作经验和主观判断，当考虑的影响因素较多，且各因素
的影响相互冲突时，仅靠调度员的主观判断将很难科学合理地选择强送端。
本发明提出了一种输电线路故障强送智能决策方法，该方法能够综合评价各因素
对强送电决策的影响，实现优化选择强送端的目标，且方法系统完善,评价范围全面，可行
性好。
发明内容
为了解决上述技术问题的不足，本发明提供了一种基于层次分析法的输电线路故
障强送电智能决策方法，能够综合分析各影响因素合理地选择强送端进行强送电。
本发明解决其技术问题采取的技术方案是：一种输电线路故障强送电智能决策方
法，其特征是，包括以下步骤：
(1)获取输电线路故障信息；
(2)判断该输电线路故障是否属于不需要进行强送电的特殊标识故障，若是则不
进行强送电；否则进入下一步；
(3)判断该输电线路故障下的强送电是否为确定性强送电，若是则按照强送电规
程进行强送电；否则进入下一步；
(4)利用层次分析法确定最优强送端；所述确定最优强送端的步骤为：(4.1)建立
层次结构模型；(4.2)构造影响因素的判断矩阵；(4.3)准则层权重分配；(4.4)影响因素的
量化处理；(4.5)方案层权重分配；(4.6)方案决策；
(5)最优强送端对输电线路进行强送电。
优选地，在步骤(1)中，获取的输电线路故障信息至少包括线路电压等级、故障类
型和故障位置。
优选地，在步骤(2)中，通过将输电线路故障信息与输电线路故障数据库 相比较
进行判断该输电线路故障是否属于不需要进行强送电的特殊标识故障；所述不需要进行强
送电的特殊标识故障包括：
a)该输电线路为电缆线路；
b)线路变压器组开关跳闸，不能带变压器强送；
c)该输电线路为试运行线路；
d)该输电线路有带电作业；
e)该输电线路已发现明显故障象征；
f)该输电线路发生三相故障；
g)该输电线路为其他有明确规定不能强送电的线路。
优选地，在步骤(3)中，当确定输电线路故障需要进行强送电时，需要与线路故障
数据库相比较，判断该输电线路故障下的强送电是否为确定性强送电，如果为确定性强送
电，则按相关强送电规程来选择强送端进行强送电；如果不是确定性强送电，则通过执行基
于层次分析法的强送端优化选择算法来选择合理的强送端进行强送电。
优选地，在步骤(3)中，所述强送电规程为：
a)电网稳定规程有规定的按规定执行；
b)对于发电厂的并网联络线，由变电站侧进行强送电；
c)故障后单电源供电的变电站，由对侧厂站进行强送电。
优选地，在步骤(4)中,利用基于层次分析法的强送端优化选择算法进行确定最优
强送端，确定最优强送端的具体步骤如下：
(4.1)建立层次结构模型
层次结构模型自上而下依次包括目标层、准则层和方案层，目标层为选择最优的
强送端，准则层为，影响目标层决策因素，影响目标层决策的主要影响因素包括断路器遮断
次数充裕度、断路器开断容量、重要负荷容量和故障点距两端距离；方案层为可选择的决策
方案，即为线路左端进行强送电或 线路右端进行强送电；
(4.2)构造影响因素的判断矩阵
为了综合评价各个影响因素对决策目标的影响，需要根据各因素对决策目标的影
响程度给各因素分配一定的权重，采用标度法将各因素相对于目标层进行两两比较打分；
将准则层中n个因素中不同因素两两作比得到的标度aij填入到矩阵的i行j列的位置，则构
造了n维判断矩阵A:
aij为因素i与因素j的重要性之比，i＝(1，2，3…n)，j＝(1，2，3…n)；
(4.3)准则层权重分配
若判断矩阵A的最大特征值λmax所对应的特征向为量W＝(w1,w2…wn)T，则有：
W为准则层权重，通过求取判断矩阵的最大特征值λmax所对应的特征向量W＝(w1,
w2…wn)T，就可以获得不同因素的权重，经过归一化就可得到各个因素对应于决策目标的权
重w1,w2…wn；
(4.4)影响因素的量化处理
1)断路器遮断次数充裕度
设断路器的设计遮断次数为Ca，已遮断次数为Cb，断路器的遮断次数充裕度为C，则
可按下式量化：
2)断路器开断容量
断路器的开断容量反映了断路器的最大开断能力，直接取其数值来量化，用S表示
其开断容量；
3)重要负荷容量
对于重要负荷的容量可按下式量化：
S＝αL1+βL2
式中L1为一类负荷容量，L2为二类负荷容量，α和β为区分一、二类负荷重要程度的
权重系数，S为综合量化的重要负荷容量；
4)故障点距两端距离
故障点距离线路左右两端的距离分别用D1和D2来表示；
(4.5)方案层权重分配
对应于n个因素，m个方案，则需构造出n个m维判断矩阵，进而根据判断矩阵所求出
的特征向量给各方案分配权重；
(4.6)方案决策
经过准则层和方案层的两层权重分配后，最终各方案相对于决策目标的综合权重
为：
WL＝w11+ w21+ w31+ w41
WR＝w12+ w22+ w32+ w42
WL+ WR＝1
WL为线路左侧进行强送对决策目标的综合权重，WR为线路右侧强送对决策目标的
综合权重，综合权重越大，表示该方案越优于其他方案，选择综合权重较大的一侧为强送
端，用以保证强送决策的科学性和合理性。
优选地，在构造影响因素的判断矩阵过程中，所述标度如下表1所示：
表1：
表1中，标度符号代表两两比较的不同因素之间的重要程度；
在构造影响因素的判断矩阵过程中，所构造的判断矩阵A要满足一致性，所谓一致
性是指判断思维的逻辑一致性，如当甲比丙是强烈重要，而乙比丙是稍微重要时，显然甲一
定比乙重要；在判断矩阵A中对角元素为相同因素比较的结果，其数值都为1。
优选地，在准则层权重分配过程中，判断矩阵A中每个权重除以权重和作为自己的
值，所述因素的值总和为1。
优选地，在方案层权重分配过程中，为了得到方案层相对于各影响因素的判断矩
阵，先将两方案对应于同一影响因素的量化值相除得到其相对比值，该比值代表了两方案
的相对优劣程度，对于断路器遮断次数充裕度、断路器开断容量和故障点距两端距离这三
个影响因素来说，该比值越大，表示前一方案在这一影响因素上更优于后一方案；而对于重
要负荷容量这一影响因素来说，该比值越小，表示前一方案在这一影响因素上更优于后一
方案。
优选地，在方案层权重分配过程中，为了将各影响因素的下的相对比值所表示的
相对优劣程度统一起来，对于重要负荷容量这一影响因素下所得到的相对比值，再进行一
步取倒数操作，这样处理后的相对比值也表示当该比值越大时，前一方案更优于后一方案。
通过将各相对比值按照表1-2划区间打分就得到方案层的一致性判断矩阵；
表2：
表2中，相对优劣程度A为断路器遮断次数充裕度、断路器开断容量和故障点距两
端距离的相对优劣程度,相对优劣程度B为重要负荷容量的相对优劣程度。
本发明的有益效果是：
为了在综合考虑各影响因素的情况下选择出最优的方案，本发明首先比较了各影
响因素的影响程度，为每个影响因素分配权重，接着将每个影响因素分得的权重分配给各
方案，最终将各方案从各影响因素分得的权重相加，即得到各方案相对于决策目标的综合
权重。本发明能够适用于220千伏以上线路跳闸后的强送决策,能够根据故障信息决定是否
进行强送，并且能够综合分析各影响因素合理地选择强送端,本发明方法系统完善,评价范
围全面，可行性好。
相比于现有的线路故障后的强送决策方法，本发明的优点在于：
(1)对线路故障信息进行了筛选判断，对于不进行强送的特殊故障和确定性强送
的线路故障采取单独决策处理的方法，更符合工程实际，可行性强。
(2)对于需要选择强送端进行强送的线路故障，本发明采用了基于层次分析法的
强送端优化选择算法，综合考虑了多个主要因素对强送决策的影响，方法系统完善,评价范
围全面，摆脱了传统的人为经验决策的主观影响，得到的决策结果更科学合理。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明所述层次结构模型的示意图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发
明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结
构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以
在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示
所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例
绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
如图1所示，本发明的一种输电线路故障强送电智能决策方法，它包括以下步骤：
(1)获取输电线路故障信息；
(2)判断该输电线路故障是否属于不需要进行强送电的特殊标识故障，若是则不
进行强送电；否则进入下一步；
(3)判断该输电线路故障下的强送电是否为确定性强送电，若是则按照强送电规
程进行强送电；否则进入下一步；
(4)利用层次分析法确定最优强送端；
(5)最优强送端对输电线路进行强送电。
在步骤(1)中，获取的输电线路故障信息至少包括线路电压等级、故障类型和故障
位置。在具体实施中需要将输电线路故障的主要信息录入装载有本发明所述方法软件的决
策系统。
在步骤(2)中，通过将输电线路故障信息与决策系统中输电线路故障数据库相比
较进行判断该输电线路故障是否属于不需要进行强送电的特殊标识故障(即属于特殊标识
的一类故障)；所述不需要进行强送电的特殊标识故障包括：
a)该输电线路为电缆线路；
b)线路变压器组开关跳闸，不能带变压器强送；
c)该输电线路为试运行线路；
d)该输电线路有带电作业；
e)该输电线路已发现明显故障象征；
f)该输电线路发生三相故障；
g)该输电线路为其他有明确规定不能强送电的线路。
在步骤(3)中，当确定输电线路故障需要进行强送电时，需要与线路故障数据库相
比较，判断该输电线路故障下的强送电是否为确定性强送电，如果为确定性强送电，则按相
关强送电规程来选择强送端进行强送电；如果不是确定性强送电，则通过执行基于层次分
析法的强送端优化选择算法来选择合理的强送端进行强送电。其中确定性强送的线路故障
及其强送电规程如下：
a)电网稳定规程有规定的按规定执行；
b)对于发电厂的并网联络线，由变电站侧进行强送电；
c)故障后单电源供电的变电站，由对侧厂站进行强送电。
在步骤(4)中,利用基于层次分析法的强送端优化选择算法进行确定最优强送端，
确定最优强送端的具体步骤如下：
(4.1)建立层次结构模型
如图2所示，层次结构模型的最顶层是目标层，是拟解决的问题(总目标)，即选择
最优的强送端；中间层是准则层，即影响目标层决策的因素，经过筛选后确定了四个主要影
响因素，为断路器遮断次数充裕度、断路器开断容量、重要负荷容量、故障点距两端距离；最
下层是方案层，是可选择的决策方案，即为线路左端进行强送和线路右端进行强送。
(4.2)构造影响因素的判断矩阵
为了综合评价各个影响因素对决策目标的影响，需要根据各因素对决策目标的影
响程度给各因素分配一定的权重，如果直接把所有因素放在一起比较，给各个因素分配权
重会比较困难，而在不同因素之间两两比较其重要程度是相对容易的，参照表1中的1-9标
度法，将各因素相对于目标层进行两两比较打分。
表1：
标度
含义
1
表示两个因素相比，具有相同重要性
3
表示两个因素相比，前者比后者稍重要
5
表示两个因素相比，前者比后者明显重要
7
表示两个因素相比，前者比后者强烈重要
9
表示两个因素相比，前者比后者极端重要
2,4,6,8
表示上述相邻判断的中间值
倒数
若因素i与因素j的重要性之比为aij，则因素j与因素i的重要性之比为aji＝1/aij
标度符号代表两两比较的不同因素之间的重要程度。
假设准则层共有n各因素，现将不同因素两两作比得到的标度aij填入到矩阵的i行
j列的位置，则构造了n维判断矩阵，所构造的判断矩阵要满足一致性，所谓一致性是指判断
思维的逻辑一致性，如当甲比丙是强烈重要，而乙比丙是稍微重要时，显然甲一定比乙重
要。这就是判断思维的逻辑一致性，否则判断就会有矛盾。
对于准则层判断矩阵的构造，将由电气工程师根据各地方电网的实际情况对各因
素进行两两比较，生成如下判断矩阵A，其中对角元素为相同因素 比较的结果，其数值都为
1。
(4.3)准则层权重分配
一致性矩阵(判断矩阵A)有一个性质可以算出不同因素的比例，该性质为：
若判断矩阵A的最大特征值λmax所对应的特征向为量W＝(w1,w2…wn)T，则有：
这里的W就是本发明想要知道的权重，，通过求取判断矩阵的最大特征值λmax所对
应的特征向量W＝(w1,w2…wn)T，就可以获得不同因素的权重，经过归一化(每个权重除以权
重和作为自己的值，其总和为1)就可得到各个因素对应于决策目标的权重w1,w2…wn。
(4.4)影响因素的量化处理
为了方便比较各方案对应于同一因素下的优劣程度，需要将各影响因素量化处
理，对于本算法所选取的四个影响因素，其量化处理如下：
1)断路器遮断次数充裕度
设断路器的设计遮断次数为Ca，已遮断次数为Cb，断路器的遮断次数充裕度为C，则
可按下式量化：
当断路器的遮断次数充裕度越高时，表明其具有越高的工作可靠性， 故在线路故
障后的强送端选择时，应选择断路器遮断次数充裕度大的一侧进行强送电。
2)断路器开断容量
断路器的开断容量反映了断路器的最大开断能力，直接取其数值来量化，用S表示
其开断容量；断路器的开断容量越大，其开断短路电流的能力就越强，故在线路故障后的强
送端选择时，应选择断路器开断容量大的一侧进行强送电。
3)重要负荷容量
本发明主要考虑一、二类负荷，对于重要负荷的容量可按下式量化：
S＝αL1+βL2
式中L1为一类负荷容量，L2为二类负荷容量，α和β为区分一、二类负荷重要程度的
权重系数，S为综合量化的重要负荷容量；为了使系统中的重要负荷尽可能少地受到故障的
影响，故在线路故障后的强送端选择时，应选择重要负荷容量较小的一侧进行强送电。
4)故障点距两端距离
故障点距离线路左右两端的距离分别用D1和D2来表示。与故障点的电气距离更远
的一端具有更强的稳定性，故在线路故障后的强送端选择时，应选择距离故障点远的一端
进行强送电。
(4.5)方案层权重分配
为了得到方案层相对于各影响因素的判断矩阵，先将两方案对应于同一影响因素
的量化值相除得到其相对比值，该比值代表了两方案的相对优劣程度，对于断路器遮断次
数充裕度、断路器开断容量和故障点距两端距离这三个影响因素来说，该比值越大，表示前
一方案在这一影响因素上更优于后一方案；而对于重要负荷容量这一影响因素来说，该比
值越小，表示前一方案在这一影响因素上更优于后一方案。
为了将各影响因素的下的相对比值所表示的相对优劣程度统一起来，对于重要负
荷容量这一影响因素下所得到的相对比值，再进行一步取倒数操作，这样处理后的相对比
值也表示当该比值越大时，前一方案更优于后一方案；
假设故障线路左端的断路器的遮断次数充裕度为C1，右侧的为C2，通过相除得到其
相对比值C12，然后根据表2中所划分的区间得到其优劣标度b12，进而得到方案层相对于断
路器遮断次数充裕度的判断矩阵B1:
对应于n个因素，m个方案，则需构造出n个m维判断矩阵，进而根据判断矩阵所求出
的特征向量给各方案分配权重。
表2：
表2中，相对优劣程度A为断路器遮断次数充裕度、断路器开断容量和故障点距两
端距离的相对优劣程度,相对优劣程度B为重要负荷容量的相对优劣程度。
(4.6)方案决策
经过准则层和方案层的两层权重分配后，最终各方案相对于决策目标的 综合权
重为：
WL＝w11+ w21+ w31+ w41
WR＝w12+ w22+ w32+ w42
WL+ WR＝1
WL为线路左侧进行强送对决策目标的综合权重，WR为线路右侧强送对决策目标的
综合权重，综合权重越大，表示该方案越优于其他方案，选择综合权重较大的一侧为强送
端，用以保证强送决策的科学性和合理性。
为了在综合考虑各影响因素的情况下选择出最优的方案，本发明首先比较了各影
响因素的影响程度，为每个影响因素分配权重，接着将每个影响因素分得的权重分配给各
方案，最终将各方案从各影响因素分得的权重相加，即得到各方案相对于决策目标的综合
权重。本发明能够根据故障信息决定是否进行强送，并且能够综合分析各影响因素合理地
选择强送端。
相比于现有的线路故障后的强送决策方法，本发明的优点在于：
(1)对线路故障信息进行了筛选判断，对于不进行强送的特殊故障和确定性强送
的线路故障采取单独决策处理的方法，更符合工程实际，可行性强。
(2)对于需要选择强送端进行强送的线路故障，本发明采用了基于层次分析法的
强送端优化选择算法，综合考虑了多个主要因素对强送决策的影响，方法系统完善,评价范
围全面，摆脱了传统的人为经验决策的主观影响，得到的决策结果更科学合理。
以上所述只是本发明的优选实施方式，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，这些改进和润饰也被视为本发
明的保护范围。