基于AHP的可听噪声影响因素权值分析

李静雅，任 艳

(1.长治学院计算机系，山西长治 046011;2.兰州理工大学 计算机与通信学院，甘肃 兰州 730050)

0 引言

随着全球经济的不断发展和民众环境意识的增强，输电线路电压等级发展到超高压，特高压阶段，电磁环境问题中的可听噪声问题已成为线路设计、建设和运行中必须考虑的重大技术问题［1］。相关研究表明，影响输电线路可听噪声的因素众多，综合考虑各因素的影响，选择合理的输电线路架线形式，既保证线路的输送能力，节约成本，又能使线路可听噪声降低，符合环境保护的要求［2］。

目前国内外对可听噪声影响因素的研究，主要侧重于定性分析各单一影响因素对可听噪声的影响效果及因素的改变如何影响可听噪声的改变［3］，但这些分析未能给出各影响因素对可听噪声影响的权重。输电线路可听噪声受多个影响因素的综合影响，各因素对可听噪声影响的权重肯定也不相同。定量分析各因素的权重，着重考虑对可听噪声影响大的因素的合理分析和改变，对准确预测可听噪声、有效减小可听噪声具有非常重要的意义。

层次分析法(Analytical Hierarchy Process，简称AHP)［4］能够按照人的思维和心理的规律，将定量与定性分析相结合，把决策过程层次化、数量化。因此，本文研究用层次分析法对可听噪声影响因素进行分析，准确地确定各因素的权重，使可听噪声影响因素之间的相对重要性得到合理体现，为有效减小可听噪声、合理设计输电线路奠定基础。

1 可听噪声的影响因素［5－8］

1.1 输电线路的输送能力

1.1.1 输电线路的运行电压

可听噪声是由输电线路表面电晕放电所引起的，影响电晕放电的主要因素是导线表面的电位梯度，而导线表面电位梯度是通过导线上的运行电压值来计算的，所以导线上的电压大小直接影响可听噪声的大小。

1.1.2 线路上承载的电流值

可听噪声中的纯音部分，是由于电压周期性变化，使导线的带电粒子往返运动产生的“嗡嗡声”，输电线上的电荷在电压的作用下定向移动形成电流，产生的“嗡嗡声”，对可听噪声值大小产生影响。

1.2 线路导线参数

在设计输电线路时，选择不同的导线分裂数、导线直径、导线截面等都会对可听噪声产生影响。

1.3 线路结构参数

导线的不同架线形式，使得不同相导线对地高度，相导线之间的距离在架设时不同，影响可听噪声值的大小。

线路导线参数和结构参数对于可听噪声的影响是较大的，改变以上参数可以影响输电线路可听噪声的大小，但是这些参数的改变有时可使架设线路成本增加，这种成本增加甚至是呈几何级数增长的;而且，如果某些参数超过一定值，导线周围的电场情况会发生变化，产生其他的环境影响，因此，在选择线路的参数时，一定要综合考虑各方面因素。

1.4 环境因素

输电线路架设在露天环境，周围温度、湿度、风速等的变化都会对可听噪声产生影响。

1.5 地理位置因素

不同地理位置的气压和海拔高度不同，导致空气密度不同，空气密度的大小直接影响导线临界起晕场强［9］，对可听噪声产生影响。

2 运用AHP分析影响可听噪声的因素指标

2.1 层次分析法(AHP)

层次分析法［10］是一种定性与定量相结合的、系统化、层次化的科学的分析方法，用于处理那些难于完全用定量方法来分析的、结构较为复杂、决策准则较多而且不易量化的决策问题。层次分析法具有人的思维的分析、判断和综合的特征，能够按照人的思维和心理的规律把决策过程层次化、数量化。其核心思想是:首先根据问题的性质和要求提出一个总的目标，然后将问题按层次分解，对同一层次内的各个因素相互比较，确定各因素对于目标的权重，这些权重在人的思维过程中通常是定性的，而在层次分析法中则要给出得到权重的定量方法，对各个因素分配合理的权重。

2.2 运用AHP分析可听噪声影响因素权重

层次分析法是将各要素配对比较，根据各要素的相对重要程度进行判断，再根据计算成对比较矩阵的特征值获得权重值。运用层次分析法确定可听噪声影响因素权重的具体分析过程包括建立层次结构模型、构建判断矩阵、计算判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量［10－12］。

(1)建立层次结构模型

影响输电线路可听噪声的因素很多，在建立层次结构模型时，尽量选择一些有代表性的、相对独立的因素。根据研究，将影响可听噪声的因素初步分成如图1所示的层次结构模型。

图1 层次结构模型

(2)构建判断矩阵并计算

依据建立的层次结构模型，对各影响因素进行两两比较，应用Saaty的1～9标度方法［11］(如表1所示)，使判断定量化，形成判断矩阵。

表1 层次分析法中标度的含义

根据相关文献专家意见，依据准则层指标对目标层的影响程度大小和各层因素指标相对应上一层准则层指标的影响程度大小，按照层次分析法中的标度方法，分别建立可听噪声影响因素的判断矩阵。下面以基准(B)指标对目标层(A)的判断距阵为例进行计算。

表2 准则层(B)指标对目标(A)的判断矩阵

采用正规化求和法计算各判断矩阵的特征根(λmax)和特征向量(w)，计算原理如下:

对判断矩阵进行一致性检验:

式中:RI为平均随机一致性指标，如果CR＜0.1，即认为判断是满意的。

根据公式计算得判断矩阵的λmax=5.0178，CI=0.0045，RI=1.12，CR=0.004。

表3 各影响因素权值

从表3可知，各影响因素对可听噪声影响的权重按照从大到小的顺序排列为:电压＞边相线高＞湿度＞中相线高＞风速＞导线直径=导线截面＞气压=海拔＞边相与边相间距=边相与中相间距＞电流＞导线分裂数。

本研究主要是依据330kV超高压输电线路可听噪声测量数据进行研究分析的，数据样本中输电线路的导线分裂数均是二分裂的，不能根据导线分裂数变化评价其对可听噪声的影响，影响效果不能很好的体现。且相关研究表明［13］，四分裂或四分裂以下的导线分裂数，对可听噪声影响较小，所以，以330kV输电线路为主应用层次分析法研究可听噪声影响因素权重时，导线分裂数的权重最小。不同电压等级交流输电线路，各因素对可听噪声的影响不完全相同，可能影响上述权重大小的排列，采用层次分析法可定量分析可听噪声影响因素权重。

3 结语

应用层次分析法定量的分析可听噪声影响因素，得到各因素对可听噪声所起的作用的大小。这将为选取输电线路可听噪声预测的影响因素、减小可听噪声决策提供计算的定量依据。为了进一步提高层次分析法分析可听噪声影响因素权重的可靠性和全面性，在以后的研究工作中应尽可能咨询更多专家的意见，尽可能考虑更多不同电压等级交流输电线路的情况，取得更多的数据样本进行研究。

［1］胡白雪.超高压及特高压输电线路的电磁环境研究［D］.浙江:浙江大学，2006.

［2］谭 闻，张小武.输电线路可听噪声研究综述［J］.高压电器，2009，45(3):109 －112.

［3］毛文奇，刘海燕，徐 华，等.特高压输电对环境影响的讨论［J］.电力建设，2004，25(8):54 －56.

［4］郑 乐，王 晗，陈洪波，等.层次分析法在高校排名中的应用［J］.河北师范大学学报(自然科学版)，2009，33(6):719－723.

［5］唐 剑，何金良，刘云鹏，等.海拔对导线交流电晕可听噪声影响的电晕笼试验结果与分析［J］.中国电机工程学报，2010，30(4):105－111.

［6］薛辰东，瞿雪弟，韩辉.不同塔型交流输电线路的电磁环境分析［J］.电力环境保护，2007，23(4):12 －15.

［7］万保权，邬 雄，张业茂，等.750kV单回紧凑型输电线路的电磁环境［J］.高电压技术，2009，35(3):597 － 600.

［8］邬雄，万保权，张广州，等.750 kV输变电工程电磁环境的研究［R］.武汉:国家电力公司武汉高压研究所，2002.

［9］黄道春，阮江军，文 武，等.特高压交流输电线路电磁环境研究［J］.电网技术，2007，31(1):6 －11.

［10］张伟，朱明琪，黄丹丹，等.应用层次分析法确定城市生活污水排放量影响因素的权值［J］.环境科学与管理，2010，35(3):54－57.

［11］田玲.基于层次分析法的购电方案模糊综合评价探讨［J］.电网技术，2005，29(7):23 －26，64.

［12］叶卫东，张金盛.运用层次分析法对计算机健康状态评估［J］.微计算机信息，2009，25(7 －1):261 －217，237.

［13］俞集辉，杨 越，何 健，等.对ACUHV输电线路附近可听噪声预测公式的评估［J］.高电压技术，2009，35(3):451－456.