基于AHP熵權(quán)法的電力計量主站業(yè)務運行狀態(tài)評價

安 江

(貴州電網(wǎng)有限責任公司計量中心，貴州 貴陽 550000)

0 引言

電力計量主站運行狀態(tài)的準確評價對主站的運維效益與運行穩(wěn)定具有重要意義。隨著新型計量設備的不斷涌入，計量數(shù)據(jù)的種類與體量不斷增大，對數(shù)據(jù)深化應用與價值挖掘的要求也不斷提升，使得對主站運行水平的要求也隨之提高。如何提高主站運維與巡檢的工作效益、提升系統(tǒng)運行穩(wěn)定性等問題也隨之凸顯。因此，采用創(chuàng)新的管理思路和先進的運維手段，保障主站的安全、穩(wěn)定運行，已成為現(xiàn)階段的當務之急?，F(xiàn)階段，對系統(tǒng)運行狀態(tài)的分析主要是針對單個服務器、中間件、數(shù)據(jù)庫等，開展對信息系統(tǒng)建后整體評估，確定信息系統(tǒng)建設的合理度，較少從業(yè)務角度出發(fā)對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行常態(tài)化監(jiān)測評價。對主站進行運行狀態(tài)評價的目的主要有以下幾個方面[1-3]：①評價主站運行狀態(tài)與關(guān)鍵業(yè)務性能；②分析主站關(guān)鍵節(jié)點運行狀態(tài)變化趨勢；③尋找關(guān)鍵業(yè)務狀態(tài)瓶頸節(jié)點。本文提出了主站運行狀態(tài)的概念，并將其作為研究對象。分析了指標的選取的層次構(gòu)建方案及選取原則，提供了模糊指標量化與非標準化指標標準化的方法，設計了主客觀結(jié)合的權(quán)重設計方案，最終構(gòu)建對電力計量主站運行狀態(tài)準確評價的評價模型。

1 主站運行狀態(tài)與模型設計方案

1.1 相關(guān)概念

主站運行狀態(tài)是指綜合主站業(yè)務處理效率、體量、準確度等維度指標，對主站支撐關(guān)鍵業(yè)務運行水平的描述結(jié)果。指令下發(fā)是指人工通過前臺對前置下發(fā)指令，以實現(xiàn)對某些數(shù)據(jù)采集的業(yè)務過程。任務采集是指通過定時裝置周期性生產(chǎn)采集任務下發(fā)到前置，以實現(xiàn)對部分電力計量數(shù)據(jù)的日常采集的業(yè)務過程。目標層評價目標是描述評價最終目標的模型最上層構(gòu)成成分。中間層狀態(tài)參數(shù)是對目標層評價目標進一步細化但仍無法量化評價衡量的中間分層構(gòu)成成分。指標層評價指標是對中間層狀態(tài)參數(shù)進一步細化后得到的、可直接量化評價衡量的最底層構(gòu)成成分。

1.2 模型設計方案

對電力計量主站運行狀態(tài)進行評價，滿足客觀、真實反映電力計量主站運行狀態(tài)的需要是基本要求。前期，基于全鏈路監(jiān)測體系的構(gòu)建，已基本實現(xiàn)對電力計量主站結(jié)構(gòu)層次的明晰化，且已實現(xiàn)電力計量主站關(guān)鍵業(yè)務及關(guān)鍵節(jié)點業(yè)務數(shù)據(jù)的快速獲取。

本文以單一節(jié)點狀態(tài)、關(guān)鍵業(yè)務性能、主站整體運行狀態(tài)等維度，建立分層分級的電力計量主站運行狀態(tài)評價模型：針對耗時、數(shù)量、效率等評價對象，根據(jù)運維工作的實際需要，構(gòu)建電力計量主站運行狀態(tài)評價層次結(jié)構(gòu)。進一步結(jié)合模糊數(shù)學思想對指標進行量化，再運用主客觀結(jié)合的方法設計各指標權(quán)重。

1.2.1 評價目標

結(jié)合電力計量主站運行狀態(tài)這一具體的評價對象，則可描述為通過對電力計量主站關(guān)鍵業(yè)務與關(guān)鍵節(jié)點的業(yè)務信息，衡量電力計量主站對關(guān)鍵業(yè)務支撐的水平[4]。電力計量主站運行狀態(tài)評價模型的最終目標是決策，主要目標包括以下幾點。

①檢查電力計量主站的目標、功能及各項指標是否符合關(guān)鍵業(yè)務運行要求。

②檢查電力計量主站的關(guān)鍵節(jié)點的運行狀態(tài)。

③檢查系統(tǒng)的運行質(zhì)量。

④分析評價結(jié)果，尋找主站的薄弱節(jié)點，分析主站發(fā)展趨勢，有效開展專項提升工作。

1.2.2 評價原則

為了準確、定量地對電力計量主站進行評價，開展電力計量主站運行狀態(tài)評價模型的設計研究工作。評價結(jié)果將作為主站提升與關(guān)鍵業(yè)務管控的數(shù)據(jù)支撐。因此，運行狀態(tài)評價模型的設計應當遵循以下原則[5]。

①系統(tǒng)性原則：評價模型應當全面地對被評價對象的綜合情況進行描述，既要突出關(guān)鍵節(jié)點、關(guān)鍵指標因素等對整體運行狀態(tài)的決定性地位，又要反映整體的完整性與結(jié)構(gòu)性。

②指標可測性原則：即指標的含義應當明確，界限應當清晰，指標的內(nèi)涵數(shù)據(jù)應當可測、可獲取。

③指標體系的科學性和先進性原則：指標體系的設計應當能有效地反映電力計量主站的基本特征。

④層次性原則：評價模型的構(gòu)建應基于電力計量主站的內(nèi)在屬性與特征，以層次化的結(jié)構(gòu)展現(xiàn)內(nèi)在邏輯關(guān)系，從而保障整體的結(jié)構(gòu)清晰與可延展性。

⑤互斥性原則：在遵循層次性原則的基礎(chǔ)上，同級指標間應當是并列、互斥的關(guān)系，應盡可能地避免顯性的包含關(guān)系，并運用合適的工具方法以提出隱形的包含關(guān)系。

2 主站運行狀態(tài)評價模型

評價模型的構(gòu)建包括模型結(jié)構(gòu)的搭建、指標的標準化與定量化、指標權(quán)重的設計等。評價指標選取的合理性決定了評價模型是否能準確對系統(tǒng)運行狀態(tài)作出評價。評價模型的指標選取構(gòu)建是對系統(tǒng)特征的反映。而在技術(shù)和效率的限值條件下，在眾多的評價指標中，選取有效的、合理的評價指標顯得至關(guān)重要。如果評價指標選取錯誤，就會影響評價的準確性，甚至會誤導運維工作的決策與開展。

2.1 基于層次分析法構(gòu)建模型結(jié)構(gòu)

根據(jù)對電力計量主站運維工作的調(diào)研與收資研究，本文將采用層次分析法對電力計量主站這一評價對象層次化，將復雜的評價對象分解為相互間存在承接關(guān)系的分層結(jié)構(gòu)[6-7]。基于對電力計量主站運行狀態(tài)評價的總體目標，從耗時、數(shù)量、效率三個維度分別進行評價目標分解。進一步結(jié)合對評價維度的狀態(tài)參數(shù)分析，構(gòu)建下一級評價項，逐級細化，層層分解，直至獲得能通過業(yè)務信息采集技術(shù)直接采集并進一步量化測定的指標為止，最終形成最底層的指標層[8]。電力計量主站運行狀態(tài)評價模型層次化結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 電力計量主站運行狀態(tài)評價模型層次化結(jié)構(gòu)

2.2 結(jié)合模糊數(shù)學思想量化指標

基于建立的層次結(jié)構(gòu)，結(jié)合現(xiàn)狀調(diào)研結(jié)果，部分指標存在未量化或量化程度不足的情況。從整個層次結(jié)構(gòu)來看，指標的觀測級及度量單位存在差異，不利于整體運行狀態(tài)的綜合評價。為最大限度地實現(xiàn)對實際情況的準確描述、排除由于模型內(nèi)度量差異導致的影響、避免指標變化等導致評價結(jié)果的失真，利用模糊數(shù)學思想對指標進行量化和無量綱化處理[9-11]。根據(jù)現(xiàn)場運維管理規(guī)范將指標分為10級，即對指標特性賦予帶順序的定性描述序列。設定分值越低，代表對應的該指標特性表現(xiàn)越差。在實際運維工作中，受限于系統(tǒng)建設情況等原因，上述序列中的指標等級無法直接測量?，F(xiàn)假設等級量是實際存在的，結(jié)合運維歷史數(shù)據(jù)，等級量基本遵從正態(tài)分布N(μ,σ2)。序列1～10反映了該量的表現(xiàn)程度。例如到Ⅱ區(qū)的檔案加載節(jié)點的平均耗時指標，序列1～10即反映了平均耗時的長短：1表示耗時超長(屬于極限超時現(xiàn)象)，10表示耗時極優(yōu)(屬于理論最短耗時)。由每個等級量表示近似正態(tài)分布區(qū)間內(nèi)的一個均分區(qū)間，即1/10均分區(qū)間，可以得到在正態(tài)分布區(qū)間內(nèi)的均分點序列，用yi表示，則yi表示在分布域區(qū)間內(nèi)的第i個均分點。將均分點按大小進行調(diào)整，以上述Ⅱ區(qū)檔案加載節(jié)點的平均耗時指標為例，結(jié)合現(xiàn)場運維專家給出的分布閾值(a,b)，大致估算各對象的對應的閾值區(qū)間。結(jié)合分布閾值的均分點序列為：a

2.3 主客觀結(jié)合設計指標權(quán)重

本文采用組合賦權(quán)法，分別運用主客觀賦權(quán)法確定最合理的主客觀權(quán)重，進一步根據(jù)實際情況確定主客觀比重，最終確定各指標權(quán)重。從客觀性與實際可落地性角度出發(fā)，本文的主觀賦權(quán)法選取德爾菲法，客觀賦權(quán)法選取熵值法[12]。

2.3.1 德爾菲法主觀賦權(quán)

本研究基于層次機構(gòu)制定平均模型指標權(quán)重量表,發(fā)放給運維、設計開發(fā)、外部相關(guān)專家等，由專家各自對每一個指標的重要性進行打分。把打分結(jié)果分歧較大的幾項指標單獨列出來,集中產(chǎn)生分歧的專家進行討論并再次打分。按此方法，反復進行一次。最終，確定出每個指標的重要度。

對本研究中的對打分結(jié)果的實際處理方法的主要步驟[13]梳理描述如下。

①組織n位相關(guān)專家，對量化的層次結(jié)構(gòu)中指標層的39個評價指標Yj，依照中間層C的6個狀態(tài)參數(shù)Xi的對應關(guān)系進行分組評價，得到指標權(quán)重的估計值。

②計算n位專家給出的權(quán)重估計值的平均估計值：

(1)

③計算估計值和平均估計值的偏差：

s=1,2,…,n

(2)

2.3.2 熵值法客觀賦權(quán)

熵是用于描述不確定性的量，其大小與信息量成負相關(guān)性。熵值法就是用指標熵值來確定權(quán)重。一般地，將評價對象記為{ai}，i=1,2,…,6，用xij表示中間層C中第i個狀態(tài)參數(shù)下的指標層指標j的原始值。熵值法的計算過程如下。

①將xij作正向化處理，并計算第j個指標第i個狀態(tài)參數(shù)所占的比重Pij：

(3)

②計算第j個指標的熵值ej

(4)

③計算第j個指標的差異系數(shù)gj：

gj=1-ej，j=1,2,…,39

(5)

④計算第j個指標的權(quán)重Wj：

(6)

3 主站運行狀態(tài)評價實例

熵值法確定的權(quán)重體系可能存在部分指標權(quán)重與實際重要程度偏差較大的情況。基于這一情況，利用德爾菲法獲取的主觀權(quán)重體系對熵值法獲取的客觀權(quán)重體系進行修正，最終得到計量自動化系統(tǒng)運行狀態(tài)評價體系中所有評價指標的權(quán)重值，如表2～表4所示。

表4 電力計量組織任務采集業(yè)務性能權(quán)重體系

基于關(guān)鍵業(yè)務特性與主站運行的時間特性，選取3個時間點(T1，T2，T3)，以主站整體運行狀態(tài)為例，評價結(jié)果見表2。

表2 電力計量主站運行狀態(tài)評價模型權(quán)重體系

表3 電力計量主站指令下發(fā)業(yè)務性能權(quán)重體系

電力計量主站運行狀態(tài)評價結(jié)果如表5所示。

表5 電力計量主站運行狀態(tài)評價結(jié)果

從表5可以看出，本文設計構(gòu)建的評價模型可以通過對關(guān)鍵業(yè)務及關(guān)鍵節(jié)點的業(yè)務信息綜合分析，有效評價電力計量主站的運行狀態(tài)。T1時刻的運行狀態(tài)最好，總體得分為7.67；T2和T3時刻的運行狀態(tài)較差，分別為5.67和5.74。根據(jù)層級結(jié)構(gòu)回溯發(fā)現(xiàn)，T2時刻的平均耗時得分較低，其中前置接入(II區(qū))節(jié)點和前置接入(安全接入?yún)^(qū))節(jié)點評分最低；T3時刻的平均數(shù)量得分較低，其中檔案加載節(jié)點、前置接入(安全接入?yún)^(qū))節(jié)點、數(shù)據(jù)入庫節(jié)點評分都較低。

4 結(jié)論

本文基于模糊綜合評價法，提出電力計量主站運行狀態(tài)評價模型。模型將主站運行狀態(tài)與關(guān)鍵業(yè)務運行評價相關(guān)聯(lián)，但其指標構(gòu)建并未受限于業(yè)務本身，具有較強的借鑒意義與可擴展性。研究表明：通過本文設計構(gòu)建的評價模型可以對關(guān)鍵業(yè)務及關(guān)鍵節(jié)點的業(yè)務信息進行綜合分析，且T1時刻的運行狀態(tài)最好。評價模型的關(guān)鍵算法可滿足常見電力計量主站的運行狀態(tài)評價需要，且已實現(xiàn)并開展應用，達到預期效果，降低了運維管理的工作負荷，提高了整體運行狀態(tài)感知及業(yè)務監(jiān)控的準確度與時效性。