配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率評(píng)價(jià)體系研究

施萱軒， 孟 軍， 梁 浩， 秦韶楊

(1. 國(guó)網(wǎng)南京供電公司，江蘇 南京 210019；2. 東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，江蘇 南京 210096)

0 引言

配電網(wǎng)與用戶直接相連，是構(gòu)成整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的重要環(huán)節(jié)，連接的設(shè)備眾多，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易造成用戶停電事故的發(fā)生[1-2]。高效的配電網(wǎng)故障搶修是電力企業(yè)安全生產(chǎn)的重要保證。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，用戶對(duì)供電質(zhì)量的要求也越來越高，快速高效地完成故障搶修工作至關(guān)重要。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于配電網(wǎng)故障的研究主要集中在故障選線與分析[3-4]、故障診斷與定位[5-8]、故障快速恢復(fù)[9-13]、搶修流程與路徑優(yōu)化[14-15]和搶修資源的合理分配[16-19]等方面。供電公司對(duì)于故障搶修工作質(zhì)量與效率的評(píng)價(jià)措施較為簡(jiǎn)單，缺乏確定的評(píng)價(jià)體系，不利于發(fā)現(xiàn)故障搶修工作的薄弱點(diǎn)。本文基于95598故障報(bào)修工單信息，提煉并確定了準(zhǔn)確反映配網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立了配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率評(píng)價(jià)體系。為了直觀比較搶修工作的質(zhì)量與效率，采用專家知識(shí)優(yōu)化決策算法對(duì)各指標(biāo)打分并考慮相關(guān)因素進(jìn)行適當(dāng)修正；采用層次分析法和熵權(quán)法確定各指標(biāo)的權(quán)重，加權(quán)求和得到綜合得分，根據(jù)綜合得分對(duì)各責(zé)任單位配電網(wǎng)故障搶修工作的質(zhì)量與效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而挖掘搶修工作的薄弱點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)精益化管理和優(yōu)質(zhì)服務(wù)打好基礎(chǔ)。

1 配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率評(píng)價(jià)體系

本文以南京市為例，從時(shí)間、空間和故障類型3個(gè)維度對(duì)配電網(wǎng)故障搶修工作進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。將故障搶修區(qū)域劃分為江寧、浦口、六合、高淳、溧水和市區(qū)6個(gè)部分，統(tǒng)計(jì)2017年7月南京市95598故障報(bào)修工單信息。根據(jù)統(tǒng)計(jì)情況，將工單類型分為計(jì)量設(shè)備故障、低壓設(shè)備故障、客戶內(nèi)部故障、低壓電纜線路故障、低壓架空線路故障、架空線路故障、電纜線路故障、變壓器故障、客戶誤報(bào)9類。

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

評(píng)價(jià)指標(biāo)須要準(zhǔn)確反映配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量和效率，且數(shù)據(jù)容易獲得。本文選取客戶滿意度、到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)長(zhǎng)、處理時(shí)長(zhǎng)、故障下降率、超長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)工單比例和重復(fù)報(bào)修工單比例作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別用x1，x2，x3，x4，x5和x6表示，其中用戶滿意度、到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)長(zhǎng)和處理時(shí)長(zhǎng)為客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，故障下降率、超長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)工單比例和重復(fù)報(bào)修工單比例為主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.1.1 客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)

(1) 客戶滿意度：95598故障報(bào)修工單將客戶滿意度評(píng)價(jià)分為非常滿意、滿意、一般滿意、不評(píng)價(jià)和不滿意5個(gè)等級(jí)。

(2) 到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)長(zhǎng)：從接到故障派單至到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)的車程時(shí)間。

(3) 處理時(shí)長(zhǎng)：從到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)至故障處理完成所用的時(shí)間。

1.1.2 主觀價(jià)指標(biāo)

(1) 故障下降率：同一搶修區(qū)域當(dāng)月的故障數(shù)量與往年同期相比的下降比例。

(2) 超長(zhǎng)時(shí)間工單比例：將處理時(shí)長(zhǎng)超過該類型故障平均處理時(shí)長(zhǎng)2倍的工單定義為超長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)工單，除以該類型故障總工單數(shù)量得到超長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)工單比例，按故障類型打分并取平均值得到該指標(biāo)的每月得分。

(3) 重復(fù)報(bào)修工單比例：將一個(gè)月內(nèi)同一地點(diǎn)同一故障報(bào)修超過2次的工單定義為重復(fù)報(bào)修工單，除以總的工單數(shù)量得到重復(fù)報(bào)修工單比例。

在確定評(píng)價(jià)指標(biāo)之后，可以構(gòu)建配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率評(píng)價(jià)體系，體系框圖如圖1所示。

圖1 配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率評(píng)價(jià)體系Fig.1 The quality and efficiency evaluation system of distribution network fault repair

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)打分方法

為了直觀比較搶修工作質(zhì)量與效率，本文對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦分(滿分為10分)。根據(jù)實(shí)際情況和專家經(jīng)驗(yàn)，將各評(píng)價(jià)指標(biāo)分為5個(gè)等級(jí)，從高到低得分分別為10分、9分、8分、7分和6分。對(duì)于客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，每個(gè)故障工單都有1個(gè)得分，取平均值之后得到每個(gè)月的指標(biāo)得分；另外，由于不同故障類型的處理時(shí)長(zhǎng)不同，因此處理時(shí)長(zhǎng)和超長(zhǎng)時(shí)間工單比例指標(biāo)需要分故障類型打分再取平均值。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

得到各單項(xiàng)指標(biāo)的得分之后，需要確定各指標(biāo)的權(quán)重，加權(quán)求和即得到配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率評(píng)價(jià)綜合得分。本文的權(quán)重分為主觀權(quán)重和客觀權(quán)重，分別對(duì)應(yīng)主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)和客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.1 主觀權(quán)重的確定

本文的主觀權(quán)重采用層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)獲得。AHP是將評(píng)價(jià)相關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則等層次，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)行定性和定量分析評(píng)估[20]。層次分析法步驟如下：

(1) 構(gòu)造判斷比較矩陣。設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)集為{U1,U2,…,Un}，采用1—9標(biāo)度法對(duì)各個(gè)狀態(tài)量指標(biāo)重要程度進(jìn)行相互比較，如表1所示。

表1 判斷矩陣標(biāo)度及其含義Tab.1 Judgment matrix scale and its meaning

比較各指標(biāo)因素的重要性，建立判斷比較矩陣：

(1)

(2) 計(jì)算狀態(tài)量指標(biāo)重要程度排序。記判斷比較矩陣的最大特征值為λmax，求出λmax對(duì)應(yīng)的特征向量，歸一化后得到主觀權(quán)重向量α。

(3) 一致性檢驗(yàn)。為避免該權(quán)重計(jì)算方法中主觀性帶來的片面，還要對(duì)結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)：

CR=CI/RI

(2)

(3)

式中：CR為判斷比較矩陣的隨機(jī)一致性比率；CI為一般一致性指標(biāo)；RI為隨機(jī)平均一致性指標(biāo)，取值如表2所示。

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)Tab.2 Average random consistency index

2.2 客觀權(quán)重的確定

本文的客觀權(quán)重采用熵值熵權(quán)法計(jì)算得到。熵值法根據(jù)各狀態(tài)量指標(biāo)信息量的大小來確定指標(biāo)權(quán)重，某狀態(tài)量指標(biāo)歷史數(shù)據(jù)的差異越大，所包含的信息量就越大，熵值就越小，對(duì)應(yīng)的權(quán)重就越大[21]。

采用熵值法計(jì)算權(quán)重的一般步驟如下：

(1) 構(gòu)建樣本矩陣。假定指標(biāo)數(shù)據(jù)矩陣為Xmn，m為待評(píng)組數(shù)，n為評(píng)估指標(biāo)數(shù)量：

(4)

(2) 計(jì)算指標(biāo)值xij在指標(biāo)j下的比值p(xij)：

(5)

(3) 計(jì)算指標(biāo)j的熵值ej：

(6)

式中：k=1/ln(m)，其中k>1,0≤ej≤1。

(4) 計(jì)算指標(biāo)j的差異性系數(shù)gj：

gj=1-ej(0≤ej≤1)

(7)

(5) 歸一化后得到權(quán)重βj：

(8)

3 配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率綜合得分計(jì)算

設(shè)客戶滿意度、到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)長(zhǎng)、處理時(shí)長(zhǎng)、故障下降率、超長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)工單比例和重復(fù)報(bào)修工單比例得分分別為x1，x2，x3，x4，x5和x6，在得到各單項(xiàng)指標(biāo)的得分之后須根據(jù)配電網(wǎng)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)修正，使其更加合理。修正規(guī)則如下：

(1) 客戶滿意度。考慮到供電公司對(duì)服務(wù)質(zhì)量的重視和不滿意工單數(shù)量極少的情況，出現(xiàn)一個(gè)不滿意評(píng)價(jià)工單，該指標(biāo)得分減去0.5。

(9)

式中：l為不滿意工單數(shù)量。

(2) 處理時(shí)長(zhǎng)。評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)負(fù)載率越大、設(shè)備投運(yùn)年限越長(zhǎng)，設(shè)備使用頻次和老化越快，搶修過程就越復(fù)雜，處理時(shí)長(zhǎng)就越長(zhǎng)。在對(duì)故障處理時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行打分時(shí)需要考慮相關(guān)設(shè)備的投運(yùn)年限和負(fù)載率的影響(本文以變壓器作為主要考慮對(duì)象)，進(jìn)行適當(dāng)正向修正，以準(zhǔn)確反映搶修難度,則該項(xiàng)指標(biāo)的最終得分為：

(10)

式中：ρ和γ分別為變壓器的投運(yùn)年限和負(fù)載率的修正系數(shù)，其值由專家憑經(jīng)驗(yàn)確定。

(3) 到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)長(zhǎng)。到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)長(zhǎng)主要受到搶修區(qū)域面積和交通狀況的影響。評(píng)價(jià)區(qū)域面積越大、交通狀況越擁堵，到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間一般就會(huì)越長(zhǎng)，須進(jìn)行適當(dāng)修正。該項(xiàng)指標(biāo)的最終得分為：

(11)

式中：μ和φ分別為搶修區(qū)域面積和交通擁堵延時(shí)指數(shù)的修正系數(shù)，其值分別由專家經(jīng)驗(yàn)和“高德地圖”發(fā)布的《中國(guó)主要城市交通分析報(bào)告》確定。

(4) 超長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)工單比例。在對(duì)超長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)工單比例進(jìn)行打分時(shí)須考慮相關(guān)設(shè)備的投運(yùn)年限和負(fù)載率的影響(本文以變壓器作為主要考慮對(duì)象)，類似于“處理時(shí)長(zhǎng)”指標(biāo)進(jìn)行修正，該項(xiàng)指標(biāo)的最終得分為：

(12)

綜上，配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率綜合得分S的計(jì)算公式為：

(13)

式中：δ為主觀權(quán)重偏好系數(shù)，其取值區(qū)間為(0,1)；α1,α2，α3為層次分析法求得的主觀權(quán)重，β1,β2，β3為熵權(quán)法求得的客觀權(quán)重。

在得到綜合得分之后，須考慮各搶修區(qū)域的配網(wǎng)自動(dòng)化率和配電網(wǎng)供電區(qū)域等級(jí)進(jìn)行修正，修正后的綜合得分為：

S′=ετS

(14)

式中：ε和τ分別為配網(wǎng)自動(dòng)化率和配電網(wǎng)供電區(qū)域等級(jí)的修正系數(shù)，其值由專家憑經(jīng)驗(yàn)確定。

4 算例分析

4.1 各評(píng)價(jià)指標(biāo)得分計(jì)算

本文以南京市2017年7月份95598故障報(bào)修工單為例進(jìn)行配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率評(píng)價(jià)。結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，各指標(biāo)的修正系數(shù)取值如表3所示。

表3 各指標(biāo)的修正系數(shù)值Tab.3 Correction coefficient of each index

根據(jù)本文提出的打分方法和修正系數(shù)得到各搶修區(qū)域配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率評(píng)價(jià)指標(biāo)得分如表4所示。

表4 故障搶修質(zhì)量與效率各評(píng)價(jià)指標(biāo)得分Tab.4 Scores of evaluation indexes of the quality and efficiency of fault repair

4.2 各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

4.2.1 主觀權(quán)重

結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建判斷比較矩陣如下：

(15)

根據(jù)判斷比較矩陣計(jì)算得到主觀權(quán)重向量α為[0.296 9，0.539 6，0.163 5]。

經(jīng)檢驗(yàn)，一般一致性指標(biāo)CI=0.004 6，隨機(jī)一致性比率CR=0.008 8<0.1，滿足一致性要求。因此，結(jié)果通過一致性檢驗(yàn)。

4.2.2 客觀權(quán)重

根據(jù)2017年7月份南京市95598故障報(bào)修工單信息構(gòu)建樣本矩陣，經(jīng)計(jì)算得到客觀權(quán)重向量β為[0.401 0，0.311 9，0.287 1]。

4.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合得分計(jì)算

得到主觀權(quán)重和客觀權(quán)重之后，根據(jù)表4各評(píng)價(jià)指標(biāo)的得分，利用公式(13)計(jì)算得到配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率綜合得分(主觀權(quán)重偏好系數(shù)δ取值為0.4)。在此基礎(chǔ)上，考慮各搶修區(qū)域的配網(wǎng)自動(dòng)化率和配電網(wǎng)供電區(qū)域等級(jí)對(duì)綜合得分進(jìn)行修正，最終結(jié)果如表5所示。

表5 各區(qū)域故障搶修質(zhì)量與效率綜合得分Tab.5 Comprehensive score of quality and efficiency of fault repair in each area

由表5可知，配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率綜合得分從高到底的區(qū)域分別為高淳、溧水、市區(qū)、浦口、江寧和六合。由于高淳和溧水的負(fù)荷較低,電網(wǎng)故障數(shù)量遠(yuǎn)小于市區(qū)，故障搶修質(zhì)量與效率評(píng)價(jià)得分較高；市區(qū)的故障數(shù)量雖多，但由于其負(fù)荷等級(jí)高，是故障搶修工作的重點(diǎn)區(qū)域，受供電公司高度重視，因此其故障搶修質(zhì)量與效率評(píng)價(jià)得分也較高。

5 結(jié)語

本文綜合考慮主、客觀兩方面建立了配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率的評(píng)價(jià)體系。選定客戶滿意度、到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)長(zhǎng)、處理時(shí)長(zhǎng)、故障下降率、超長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)工單比例和重復(fù)報(bào)修工單比例作為故障搶修質(zhì)量與效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)；采用專家知識(shí)優(yōu)化決策算法對(duì)各指標(biāo)打分并考慮相關(guān)因素進(jìn)行適當(dāng)修正；采用層次分析法和熵權(quán)法確定各指標(biāo)的權(quán)重，加權(quán)求和得到各搶修區(qū)域的故障搶修質(zhì)量與效率的綜合得分。通過配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率的評(píng)價(jià)體系可以直觀比較并評(píng)價(jià)各責(zé)任單位故障搶修工作的質(zhì)量與效率，從而挖掘搶修工作的薄弱點(diǎn)，提高故障搶修效率，縮短故障處理時(shí)間，提升配電網(wǎng)運(yùn)行管理水平。

本文雖然建立了配電網(wǎng)故障搶修質(zhì)量與效率評(píng)價(jià)體系，但在評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取上還有待于改進(jìn)，需要進(jìn)一步挖掘更多能準(zhǔn)確反映搶修質(zhì)量與效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)一步完善搶修質(zhì)量與效率評(píng)價(jià)體系。