基于层次分析法的梯级泵站机组频繁开停机损失评估研究——以景泰川电力提灌工程为例.pdf
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1、第 5 0卷第 3期 2 0 1 4年 3月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 GAN S U WAT E R R E S OU RC E S A ND HY D ROP O W E R TE C HNO LO GY Vo 1 5 0 No 3 Ma r 。 2 01 4 设计 与研 究 基于层次分析法的梯级泵站机组频繁开停机损失评估研究 以景泰川电力提灌工程为例 汪精 海, 齐广平, 康 燕霞, 张彦 洪, 张 芮 ( 甘肃农业大学 工学院 , 甘肃 兰t + 1 7 3 0 0 7 0 ) 摘要: 针对不可调泵站机组频繁开停机造成的损失所涉及的因素复杂多变、 难以评估的问题, 以景电工程梯级
2、泵站为 研 究对象, 通过 问卷 的方 式向景 电工程 一线运行 人 员调研 , 对 泵站机组频繁 开停 机不 良后果及其影 响程 度进行评价 , 运用层次分析法建立数学模型, 用 M A T L A B软件对泵站频繁开停机的经济损失进行了分析和评估。 结果为机组频繁 开停机造 成的不 良后果 多达 2 O种 , 经济损失达 l 8万元, 应采取一定 的措施 减小泵站机组频繁开停机 。 关键词 : 层次分析法; 梯级泵站; 频繁开停机 ; 损失评估 中图分类 号 : T V 6 7 5 文献标志码 : B 文章编号 : 2 0 9 5 0 1 4 4 ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 0 4
3、 3 0 3 景泰J J I 电力提灌工程是 高扬程 、 大流量 、 多梯 级 的电力提水灌溉工程 , 由一期工程和二期工程及 二期延伸 向民勤调水工程组成。 一期工程设计提水 量 1 0 6 m3 s , 加 大 流 量 1 2 m3 s 。建成 泵 站 1 1座 , 最 大提水高度 4 0 6 m。 装机容量 6 7 8万k W, 灌溉面积 3 0 4 2万 亩 : 二 期 工 程 设 计 提 水 量 1 8 m3 s 。 加 大 流 量 2 1 m T s 。 建 成泵 站 3 O座 , 最 大提水 高度 6 0 2 m, 装 机容量 l 8 O 9万k W 灌溉面积 5 2 0 5万亩
4、 , 大小机组 共 2 0 4台。二期延伸向民勤调水工程 , 是一项利用 已建 成二 期工 程 的灌溉 间隙和 空 闲容 量 向民勤 调 水 , 以缓解 民勤水资源 日趋 减少 、 土地 沙化 、 生 态环境恶化 的应急工程 。 设计流量 6 mT s , 年调水量 6 1 0 0万 m 。 由于梯 级泵 站采 用 了不 能进行 变频 调节 的不可 调 机组 , 受 各级 泵站 需水 量 的变化 、 运 行调 度人 员 的 调度水平等各种因素的影 响。 各级泵站间的流量经 常出现匹配不平衡的现象 , 造成运行失调 , 迫使泵站 频繁开停机组 对机组及附属设备造成不同程度 的 损耗 , 降低了使
5、用寿命 , 增加 了事故发生 的风险 , 同 时也增加了能耗 并造成较大的经济损失 3 - 5 。泵站 机组频繁开停机造成 的损失所涉及 的因素复杂多 变长期以来景 电工程的管理单位缺乏评估损失的 有效手段 。 使得机组频 繁开停机造成 的损失对工程 效益的影 向无法量化 , 给景 电工程 的管理单位 的运 行决策和成本核算带来一定的困难 。为解决这一问 题 采用 专 家评 价 的方法 , 由景 电工 程 一线运 行 人员 对机组频繁开停机不 良后果及影响程度进行评价 , 根据评价结果运用运筹学理论层次分析法建立数学 模型 MA T L AB软件运算 。对泵站频繁开停机的损 失进行 了分析和评
6、估 。 1 调查 方法 及统 计 结果 调 查 问 卷 的填 写 回答 由 3 2人 参 与 , 分别 为景 电管理 局调 度 室 5人 、 机 电处 机 电管理 科 3人 、 泵站 建设科 3人 、 泵站运行科 3人 、 机电检修 队 5人 、 一 期总干一泵站 5人 、 一期总干三泵站 5人 、 机电处领 导 3人 。 其中高级工程师 1 0人 , 工程师 2 2人 。 共发 出问卷 3 2份 , 回收 3 2份 , 有 效问卷 3 2份 , 有效率 1 0 0 。统计结果见表 1 。 调查结果显示泵站机组频繁开停机不 良后果 , 对 电 动 机 的 影 响 占 2 8 0 7 ,对 水
7、泵 的影 响 占 2 1 0 5 对 电 网和 电压 的影 响 占 7 0 2 , 对 阀 门的 影 响占 1 5 1 9 , 对开关的影响占 8 7 7 , 对管道的影响 占 8 7 7 对 绝缘 的影 响 占 3 5 1 ,其 他影 响 占 7 0 2。 2数 学模 型 层次分析法( A HP ) 是将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 尤其适合于对决策结果难于直 接准确计量
8、的场合 。 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 3 2 2 作者简介: 汪精海( 1 9 8 1 一 ) , 男, 甘肃景泰人, 讲师, 硕士, 主要从事水利水电工程专业教学及相关专业的研究。 43 2 0 1 4年第 3期 甘肃水利水 电技术 第 5 0卷 表 1 泵站机组频繁开停机不 良后果 及其影响程度调查 问卷 统计 2 1 层次 结构 模 型 P将机组频繁开停机造成 的经济损失作为层次 分析的 目标层( 0) , 将危害程度 C 和发生的概率 c 2 作为评价准则 , 泵站机组频繁开停机 的不 良后果作 为层次分析 的方案 层( P) , 建 立经济损失评估层 次 结 构模 型 (
9、图 1 ) 。 图 1 层次结构模型 2 2 构 造 判 断矩 阵 层次分析法的信息基础主要靠有经验 的人对每 一 层次各元素的相对重要性 给出判断 把这些判断 用数值表示出来 , 写成矩阵的形式 , 称为判断矩阵 。 在损失评价 中, 根据不 良后果 的危害程度及发生的 概率等 因素相互 比较重要性。构造( C P ) 判断矩阵 则是用不 良后果单 因子指数 的相互 比较值作为矩阵 44 中的元素。为了构造判断矩阵,层次分析法引入了 九标度方法作为定量依据 ( 表 2 ) 。 表 2比较尺度 : ( 1 9尺 度的含义 ) 尺度 含 义 1 第 个因素与第 个因素的影响相同 3 第 个因素比
10、第 个因素的影响稍强 5 第 i 个因素比第 个因素的影响强 7 第 个因素比第 个因素的影响明显强 9 第 i 个 因素 比第 f个因素的影响绝对强 2 , 4 , 6 , 8表示第 i 个 因素相对 于第 f 个因素 的影 响介于上述两个相邻等级之间。 2 3层次 单 排序 层次单排序就是根据矩阵理论计算得出同一层 次相应因素对于上一层次某因素的相对重要性权重 值 ( ) , 它是本层 次中所有元素对上一层次 而言进 行重要性排序 的基础。层次单排序可归结为求判断 矩阵的特征值 ( A) 和特征向量 ( ) 问题 。 求出矩阵的 最大特征值 ( A ) 后 , 还必须进行矩阵一致性检验 。
11、 定义一致性 检验指标 G为 C F A 一一 n ( n 一 1 ) ( n为判 断矩阵的阶数 ) , G与随机一致性指标 尺 进行 比较 , C R = C I R 。当一致性 比率 0 1时, 判断矩阵具有满 意的一致性 , 否则就要对判断矩阵进行调整。 to的分 量 就是相应元素单排序 的权值 。 2 4层 次 总排序 层次总排序是计算同一层次所有 因素对于最高 层相对重要性数值 ,这一过程是从最高层向最低层 逐层进行的。其结果也要进行一致性检验 ,检验过 程也是从高到低逐层进行。 0 1时, 认为层次总排 序结果具有一致性 。 3景 电工 程泵 站机 组频 繁 开停机 损 失评 估
12、3 1 构造 D C矩阵。计算其最大特征值和特征向 量并 进 行一 致性 检验 机组频繁开停机的损失评价准则中有危害程度 C 。 和发生的概率 C 两个准则 , 构造 0 一 C矩阵如下 : f 1 3 1 【 J 用方根法计算得规范化处理后的特征向量和最 大特征根如下 : to = ( O 9 4 8 7 , 0 3 1 6 2 ) , A 一= 2 , 计算得 : C FO , C R 0 1 。 该矩 阵具有满意的一致性 。该特征值对应的归 一 化特 征 向量 o J = ( O 7 5 2 , 0 2 4 8 ) 。 3 2构造 C - P矩阵,计算其特 征向量和最大特征 值并进行一致
13、性检验 将机组频繁开停机造成的结果两两单 因子指数 一 第 3期 汪精海, 等 : 基于层次分析法的梯级泵站机组频繁开停机损失评估研 究 第 5 0卷 的比值作 为矩阵的元素, 根据以上分析可得 C 尸矩 阵的特征向量及特征值 : = ( 0 0 3 3 0 , 0 1 6 5 2 , 0 0 5 5 1 , 0 1 6 5 2 , 0 0 2 0 7 , 0 1 6 5 2 , 0 3 3 0 5 , 0 3 3 0 5 。 0 8 2 6 2 , 0 0 3 6 7 , 0 0 3 3 0 , 0 02 7 5。 0 08 2 6 , 0 O1 8 8 , 0 O1 8 4, 0 01 7
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