基于配網(wǎng)自動化終端的多層次評價方法研究

朱傳譜，吳寬，張明，董蕓州，顧育濱

(海南電網(wǎng)有限責任公司，海南 海口 570100)

1 引言

隨著電網(wǎng)規(guī)模的日益擴大與智能化發(fā)展，設(shè)備與數(shù)據(jù)信息量都逐漸繁雜。而配網(wǎng)位于電力系統(tǒng)的末端，設(shè)備種類繁多，廠家眾多，網(wǎng)絡(luò)連接及運行方式多樣，且其影響因素維度復雜，而確保配網(wǎng)自動化終端安全運行是保證配電網(wǎng)供電可靠的必要條件[1]。

配網(wǎng)自動化終端的傳統(tǒng)檢修方式主要為故障檢修和定期檢修，這兩種傳統(tǒng)檢修方式都存在較大局限性:故障檢修故障原因分析與故障定位存在困難，且檢修成本高昂；定期檢修涉及的自動化終端設(shè)備數(shù)量繁多，檢修人員付出的人力成本和時間成本高昂，對寶貴的檢修資源易造成浪費。此外目前缺乏統(tǒng)一配網(wǎng)自動化終端評價標準，非統(tǒng)一化的評價標準使自動化終端設(shè)備狀態(tài)評價工作帶來了不準確性。因此有必要構(gòu)建標準自動化終端設(shè)備狀態(tài)評價體系，對終端設(shè)備進行統(tǒng)一管控，得到準確的設(shè)備狀態(tài)情況，從而有計劃地制定檢修任務(wù)，降低自動化終端設(shè)備運行與檢修風險轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)事故的概率，為配電網(wǎng)經(jīng)濟穩(wěn)定運行提供支撐。

本文結(jié)合配網(wǎng)自動化運維工作實際，以配網(wǎng)自動化終端設(shè)備狀態(tài)分層評價體系為出發(fā)點，基于層次分析法給定各層次評價指標權(quán)重計算方法與各狀態(tài)量的評分細則，得到設(shè)備的綜合評分與評價等級，為配網(wǎng)自動化終端設(shè)備的運維檢修工作提供決策支撐。

2 配電自動化終端多層次評價體系

配電自動化終端多層次評價指標體系具有面廣、點多、要素復雜的典型特點，必須結(jié)合配電自動化終端的實際情況，把握重點，突出整體對評價指標進行層級劃分。本文結(jié)合SMART準則基本要求與配電自動化終端相關(guān)影響因素，考慮客觀性(真實、準確、一致)、系統(tǒng)性(全面、重點、規(guī)范)、實用性(方便、可靠、可比)、科學性(無交叉重復)等原則[2]，對配電自動化終端指標多層次體系構(gòu)建如圖1所示。

圖1

其中:S1設(shè)備本體狀態(tài)量表征的主要是自動化終端設(shè)備的實際運行狀態(tài)，通過設(shè)備的本體狀態(tài)、環(huán)境狀況以及三遙情況直接反映設(shè)備的本體情況。S2可靠性狀態(tài)量主要反映的是與自動化設(shè)備同批次同型號的可靠程度，分值越低表明該設(shè)備潛在可靠性越差。S3運檢歷史狀態(tài)量反映了設(shè)備的過去運檢狀態(tài)對當下的風險情況，距離上次檢修時間越長，潛在故障風險越大；而上一次設(shè)備的狀態(tài)評級對當下也具有指導作用；設(shè)備的運行年限越長，潛在故障風險也越大。S4改進性狀態(tài)量中的家族性缺陷主要反映了設(shè)備設(shè)計或制造環(huán)節(jié)的固有缺陷，非家族性缺陷則反映的是運行檢修中發(fā)現(xiàn)的缺陷。

構(gòu)建配電自動化終端多層次評價指標體系后，為避免繁雜的數(shù)值計算，本文首先利用層次分析法確定一二級評價指標權(quán)重，再根據(jù)百分制原則與各指標權(quán)重確定各指標總分，最后制定各二級指標的評分細則，根據(jù)相關(guān)評分原則對各二級指標得分進行確定并累加得到狀態(tài)評價總分與評價等級。

3 層次分析法

層次分析法(AHP)是一種將與決策密切相關(guān)的元素分解為方案、準則、目標等層次，并在相關(guān)基礎(chǔ)上進行定性與定量分析的決策方法[3－4]。本文首先利用層次分析法將配電自動化終端多層次評價指標體系分解成不同的層次結(jié)構(gòu)，然后通過求解判斷矩陣特征向量，求得各二級指標對其對應(yīng)一級指標的優(yōu)先權(quán)重，最后用加權(quán)和的方法確定評價因子的最終權(quán)重。

在構(gòu)造判斷矩陣求解優(yōu)先權(quán)重時，常采用1－9標度法，由專家小組通過反復論證，對本層次不同元素進行兩兩比較給出標度值。具體的1－9標度法如表1所示。

表1 判斷矩陣標度值含義

對本層次不同元素進行兩兩比較后，就可得到對應(yīng)判斷矩陣:

該判斷矩陣里的任何元素pij都大于0，且滿足pii＝1、pij＝1/pij，即矩陣P為正互反矩陣。

然后利用方根法計算判斷矩陣的特征向量近似解與最大特征值，并進行一致性判斷，具體過程如下:

(1)計算判斷矩陣的每一行元素的乘積Mi:

(2)計算Mi的n次方根Wi:

(3)對向量W＝ (W，W，W，…，W)T進行正

123n規(guī)化處理得到判斷矩陣的特征向量近似解:

(4)求得判斷矩陣的最大特征值:

(5)根據(jù)最大特征值進行一致性檢驗判斷:

式中，CI為一致性比率，CR為一致性判別指標，RI為同階隨機一致性指標平均值。1－14階正互反矩陣計算1000次的RI值如表2所示。

當CR<0.1時，一致性判別指標合格，假如不合格則需重新調(diào)整判斷矩陣P。

表2 隨機一致性指標平均值RI取值

4 配電自動化終端評價方法

4.1 評價細則

通過層次分析法得到配電自動化終端各級指標權(quán)重后，采取百分制將二級指標乘上100，即得到二級指標的對應(yīng)分數(shù)，并在此基礎(chǔ)上制定的評價細則如表3所示[5]。

表3 配電自動化終端評價細則

4.2 評價等級

根據(jù)評分細則對總分100與每一項二級指標扣分值進行累加值求差即得到自動化終端設(shè)備總得分。同時考慮單項指標因素過差相關(guān)特殊情況，防止單項指標扣分嚴重而總體得分良好造成設(shè)備評價失真的情況。最終自動化終端設(shè)備評價等級如表4所示。

表4 配電自動化終端狀態(tài)評價等級

5 結(jié)語

本文考慮配電自動化終端多維度影響因素，基于層次分析法給出了一種符合客觀實際的配電自動化終端多層次評價方法，評價方法過程總結(jié)如下:

(1)結(jié)合配電自動化終端的實際情況，把握重點，突出整體對評價指標給出配電自動化終端狀態(tài)多層次評價體系。

(2)通過層次分析法得到配電自動化終端一二級指標權(quán)重，并基于百分制原則得到各層級指標權(quán)重分值。

(3)根據(jù)評分細則給出各層級指標扣分項，并核算設(shè)備最終評價分數(shù)，確定設(shè)備狀態(tài)評價等級。

本文的多層次評價方法從客觀實際對自動化終端運行狀態(tài)的各個方面進行了定量與定性評價，所制定的評分細則具備良好的工程實用性和可操作性，為配網(wǎng)自動化終端的運行管理和狀態(tài)檢修提供有力支撐。