基于改進(jìn)的可拓層次分析法的電能質(zhì)量綜合評(píng)估

摘 ?要： 為了對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行客觀、綜合地評(píng)估，以電能質(zhì)量分析與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，以可拓學(xué)與層次分析法為基礎(chǔ)，并就可拓層次分析方法加以改進(jìn)，提出了一種新的電能質(zhì)量評(píng)估方法，并利用實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)算，相關(guān)分析結(jié)果表明這種方法能夠有效地區(qū)分電能質(zhì)量等級(jí)，并對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行定性和定量評(píng)估。

關(guān)鍵詞： 電能質(zhì)量綜合評(píng)估;層級(jí)分析;可拓學(xué)

中圖分類號(hào)： TM712 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.05.003

本文著錄格式：逯玉蘭. 基于改進(jìn)的可拓層次分析法的電能質(zhì)量綜合評(píng)估[J]. 軟件，2019，40（5）：1620

【Abstract】： In order to evaluate power quality objectively and comprehensively， this paper took the data of power quality analysis and monitoring system for study， a new power quality assessment method based on the improved extension of AHP has been proposed， and used actual data for checking， correlation analysis showed that this method can distinguish the level of power quality， and can evaluate power quality qualitatively and quantitatively.

【Key words】： Power quality integrated evaluation; Analytic Hierarchy Process; Extenics

0 ?引言

隨著電力行業(yè)的發(fā)展，電力已經(jīng)走向了市場(chǎng)化，在市場(chǎng)化的大格局下，作為商品的電能是具有質(zhì)量屬性的。在具有一定程度競(jìng)爭(zhēng)性的電力行業(yè)，電能的質(zhì)量得到了電力使用者和供電部門的高度關(guān)注，日漸復(fù)雜和精細(xì)的用電環(huán)境對(duì)電能質(zhì)量的要求在不斷提高，需求也在不斷地增加且越來越嚴(yán)格。因此，對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行有效和合理地衡量和評(píng)估，并按質(zhì)量確定價(jià)格將成為一種趨向[1]。雖然世界上各個(gè)國家都對(duì)電能質(zhì)量制定了各種標(biāo)準(zhǔn)，但是這種比較籠統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)只能夠衡量電能質(zhì)量合格與否，卻并沒有對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行多方面、精確地衡量[2]。電能質(zhì)量包括多個(gè)指標(biāo)，因此通過單一的指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行衡量和評(píng)估不能夠全面地反應(yīng)其真實(shí)的狀況。因此，建立一種科學(xué)的評(píng)估方法對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行綜合、客觀地評(píng)估是很有必要的。目前，評(píng)估方法中，模糊評(píng)價(jià)居多。謝晉利用模糊算法建立了高校教師評(píng)價(jià)系統(tǒng)[3];景雯等基于模糊AHP理論建立了學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)模型[4];賈清泉等在電能質(zhì)量及其模糊方法評(píng)估中給出了各電能質(zhì)量指標(biāo)的模糊模型，通過這些模糊模型形成了各指標(biāo)的隸屬度集[5]，并且依據(jù)就近選擇的方式對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行等級(jí)的判斷。使用這種方式進(jìn)行衡量的時(shí)候就需要先設(shè)定一個(gè)樣本指標(biāo)集合，但是并沒有對(duì)這些指標(biāo)之間的關(guān)系做出判斷;唐會(huì)智等在基于模糊理論的電能質(zhì)量綜合量化指標(biāo)研究中采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，但是對(duì)研究中各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重沒有進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定[6];文獻(xiàn)[7]在進(jìn)行研究的過程中通過一種新型的可拓學(xué)的方式對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià);文獻(xiàn)[8]在研究過程中建立了一個(gè)軟件質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)體系，張浩等基于層次分析法進(jìn)行了共享單車供求匹配分析[9]。本研究將可拓學(xué)與層次分析法相結(jié)合，對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)估。

采用傳統(tǒng)的層析分析工具對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行分析主要存在著以下缺陷和不足[5]。

（1）構(gòu)造的判斷矩陣沒有彈性。層次分析法的核心環(huán)節(jié)是構(gòu)造判斷矩陣。通過兩兩比較評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)造的判斷矩陣確定指標(biāo)因素的權(quán)重。這種方法直接、簡(jiǎn)單，其不足之處在于構(gòu)造判斷矩陣的過程中對(duì)判斷的模糊性缺乏考慮。例如，對(duì)矩陣中的兩個(gè)指標(biāo)因素進(jìn)行評(píng)估判斷的時(shí)候，通常情況下認(rèn)定第一個(gè)指標(biāo)因素比第二個(gè)因素重要性要高，兩個(gè)權(quán)重之間的比值一般位于區(qū)間[1.5-2.9]之間。在構(gòu)造判斷矩陣時(shí)候，如果采用了值“2”，則會(huì)導(dǎo)致硬性指標(biāo)的出現(xiàn)，使得原來可以模糊、浮動(dòng)變化的的量失去彈性。這樣構(gòu)造的判斷矩陣的評(píng)估結(jié)果不是很合理。

（2）進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。如果一致性檢驗(yàn)與標(biāo)準(zhǔn)不相符，這就需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行重新構(gòu)造[10]，而且要對(duì)各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重重新進(jìn)行計(jì)算，直到一致性檢驗(yàn)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)[11-12]。在實(shí)踐中，為了滿足一致性檢驗(yàn)，常常需要反復(fù)構(gòu)造判斷矩陣，而且判斷矩陣的構(gòu)造嚴(yán)重依賴以往的構(gòu)造經(jīng)驗(yàn)。

針對(duì)以上兩個(gè)缺陷，本研究在研究的過程中，將可拓學(xué)中的物元模型和關(guān)聯(lián)函數(shù)與層次分析法相結(jié)合，以電能質(zhì)量分析與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)為研究的依據(jù)，對(duì)其電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)估。

1 ?建立層次分析結(jié)構(gòu)

雖然世界上各個(gè)國家都對(duì)電能質(zhì)量制定了各種標(biāo)準(zhǔn)，然而這種比較籠統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)只能夠衡量電能質(zhì)量合格與否，卻并沒有對(duì)電能的質(zhì)量進(jìn)行多方面、精確地衡量[1]。電能質(zhì)量是一個(gè)多指標(biāo)體系，是多指標(biāo)的有機(jī)結(jié)合，因此通過單一的指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行衡量和評(píng)估不能夠全面地反應(yīng)其真實(shí)的狀況。應(yīng)該根據(jù)電能質(zhì)量的實(shí)際和客觀需求，體現(xiàn)電能質(zhì)量的各方面因素的特性，將其劃分成不同的評(píng)估要素，在此基礎(chǔ)上形成不同的評(píng)估層次，科學(xué)、綜合、全面地評(píng)估電能質(zhì)量。

本研究要對(duì)監(jiān)測(cè)到的電能質(zhì)量進(jìn)行比較全面和系統(tǒng)地評(píng)估，建立對(duì)電能質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系十分重要，指標(biāo)體系中的各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)要能夠反映電能質(zhì)量的客觀現(xiàn)實(shí)，具備科學(xué)性和完備性;其次，指標(biāo)體系中的各個(gè)指標(biāo)應(yīng)該易于計(jì)算，具備計(jì)算可行性[10]。考慮到以上幾個(gè)方面的因素，本研究只考慮五項(xiàng)穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量指標(biāo)，層次分析結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 ?確定各指標(biāo)的重要程度

針對(duì)決策問題，一般可以將其劃分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層。整個(gè)決策的總目標(biāo)由目標(biāo)層來表達(dá);目標(biāo)層的實(shí)現(xiàn)過程中所涉及到的中間各個(gè)環(huán)節(jié)是通過準(zhǔn)則層來表達(dá)的。通常情況下，中間環(huán)節(jié)包含：準(zhǔn)則層、約束層和策略層;方案層就是應(yīng)對(duì)問題而采取的各種方法[13-14]。在層次模型中，一般使用作用線來表示各層因素之間的關(guān)聯(lián)性。幾位專家組成兩個(gè)小組根據(jù)電能質(zhì)量層次分析結(jié)構(gòu)圖中各項(xiàng)指標(biāo)，用區(qū)間數(shù)代替點(diǎn)值數(shù)構(gòu)造各級(jí)可拓區(qū)間數(shù)判斷矩陣。例如，對(duì)于目標(biāo)層，第一組專家認(rèn)為準(zhǔn)則層中電壓屬性與頻率屬性相比[15]，電壓質(zhì)量與頻率質(zhì)量之間的比重在2.5-3.5間浮動(dòng)變化（表1），從而計(jì)算出可拓區(qū)間為<2.5，3.5>，這個(gè)區(qū)間等同于1-9標(biāo)度法分析的“3”，但不是整數(shù)3，反之，頻率質(zhì)量與電壓質(zhì)量的可拓區(qū)間為 ，相當(dāng)于“1/3”，但不是1/3。第二組專家認(rèn)為，電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量之間比重在3.6-4.9間浮動(dòng)變化，得出的可拓區(qū)間為 ，頻率質(zhì)量與電壓質(zhì)量相比所得的可拓區(qū)間為 。通過這種方法得到的兩個(gè)可拓區(qū)間，與傳統(tǒng)的層次分析法相比，判斷矩陣具有彈性[10]。

5 ?結(jié)論

本研究將層次分析法與可拓學(xué)中的物元模型和關(guān)聯(lián)函數(shù)相結(jié)合，提出了基于改進(jìn)的可拓層次分析的電能質(zhì)量綜合評(píng)估法。用可拓學(xué)中的3種物元模型（經(jīng)典域物元、節(jié)欲物元、評(píng)估物元）對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行了物元分析，然后結(jié)合可拓學(xué)中的關(guān)聯(lián)函數(shù)理論，將3種物元模型關(guān)系進(jìn)行量化，形成關(guān)聯(lián)值矩陣;然后根據(jù)電能質(zhì)量層次分析結(jié)構(gòu)圖中的各項(xiàng)指標(biāo)，由兩個(gè)專家組用區(qū)間數(shù)代替點(diǎn)值數(shù)構(gòu)造各級(jí)可拓區(qū)間數(shù)判斷矩陣，這樣得到的兩個(gè)不同的可拓區(qū)間數(shù)判斷矩陣具有彈性，而且合理，根據(jù)可拓區(qū)間數(shù)判斷矩陣計(jì)算層次單排序和層次總排序，得到最終的權(quán)重矢量;最后將關(guān)聯(lián)值矩陣和權(quán)重矢量進(jìn)行合成得到最終的電能質(zhì)量綜合評(píng)估等級(jí)。通過實(shí)證分析證明這種方法能夠有效地區(qū)分電能質(zhì)量等級(jí)，并對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行定性和定量評(píng)估。

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