電力通信網運行質量評價指標體系構建及評價方法研究

葉東東*，郭 煥

（1.國網西藏電力有限公司拉薩公司，西藏 拉薩；2.國網西藏電力有限公司信息通信公司，西藏 拉薩）

1 電力通信運行過程分析

電力通信網是為了支撐電力系統正常運行的實體網絡，主要由兩部分組成，包括線路和設備，為了保障電力系統中的通信業務運行正常，各線路設備交互運行，共同完成通信任務[1]。電力通信網運行質量的影響因素眾多，一方面與通信網硬件系統的建設程度、網絡架構以及建設質量有關，另一方面也與業務能力以及網絡可靠性有關[2]。由于現有的生產制造水平基本穩定，所以硬件系統的質量一般與通信線路以及通信設備的建設程度相關，當然，建設的合理性也是其中重要的部分，合理的網絡架構是高效通信的重要前提。通信業務是通信網的最終目的，只有業務能力過關，才能保證通信網成為電力系統的支撐保障。整個電力通信網運行模式如圖1 所示。

圖1 電力通信網運行模式

根據對電力通信網運行模式的分析，影響運行質量的因素大致包括電力通信網建設內容、運行方式管理、日常運維規模以及業務狀態等。根據影響因素的原理可以將其分為兩大類，管理類和技術類，其中管理類多與組織機構以及人為管理因素有關，相對來說不易量化，而且此部分影響因素一般都是間接對電力通信網運行質量產生影響。而技術類影響因素一般與電力通信網運行質量直接相關，多為本體因素，本文涉及的運行質量評價因素均為技術類。

2 構建多維度電力通信網運行質量指標體系

2.1 電力通信網運行質量指標選取原則

為了使得電力通信網運行質量評價工作科學合理的進行，電力通信網運行質量評價指標選取是一項重要工作，指標并不是越多越好，可能有些指標并不適合用來評價電力通信網運行質量，也可能有些指標會出現冗余現象，有一部分指標則不好統計，難以分析，也不便用來作為評價標準[3]。本文確定指標選取的原則如下。

2.1.1 全面原則

選取的評價指標能夠系統全面反映評價目標，這是對指標體系整體的要求，本文通過對電力通信網整體運行模式的分析，從設備運行狀態，線路運行狀態，業務運行狀態以及運維支撐質量四個方面對電力通信網運行質量進行評價。

2.1.2 簡明原則

指標并不是越多越好，指標數量過多會導致指標出現重復，指標之間出現相關性，會影響權重計算，因此指標體系需要簡潔明了。

2.1.3 可計算原則

選取的指標應盡可能準確反映問題，因此，這些指標也需要可以計算出來，這樣才使得評價結果更為合理，選取技術類指標既能充分全面反映運行質量，也能進行客觀計算。

2.2 電力通信網運行質量評價指標體系構建

本文將應用層次分析法來（AHP）初步構建電力通信網運行質量評價指標體系[4]。根據上文對電力通信網運行模式的分析，將電力通信網運行質量評價按照該層次結構分解，分解成設備運行狀態，線路運行狀態，業務運行狀態以及運維支撐質量四個維度的問題，對于層次分析法來說，電力通信網運行質量是目標層，上述四個維度是準則層，指標層即為各個維度下的指標，我們稱之為三級指標[5]。

綜合以上四個方面，初步選出評價指標，如表1所示。

表1 電力通信網運行質量評價指標體系

2.3 指標權重計算

由于不同指標對于評價結果影響程度不同，因此評價時需要給不同指標賦予不同的權重，從而使得評價結果更加準確。本文通過將模糊法與AHP 法的優勢結合起來形成FAHP，FAHP 法具體實現過程如下：

首先，采用1-9 標度法進行賦值，構建模糊一致性矩陣，矩陣元素aij的賦值規則如表2 所示。

表2 模糊一致性矩陣賦值規則

通過建立的模糊一致性矩陣，指標權重計算公式如下

其中，aij為一致性矩陣的元素，i，j=1，2，…，k。但是，上式的wsi需要進行歸一性處理

其中，wi為第i 項指標的歸一化主觀權重。

3 評價指標基本效用函數設計

通過對收集到的電力通信網運行質量評價指標進行分析，首先利用計算方法的不同將指標類型分為4 種，包括規模類、故障類、比例類及時間類。為了方便對這些指標進行量化，通過設計效用函數來對這些指標值進行計算。

3.1 規模類指標效用函數

規模性類指標用來表征電力通信網中運行設備及線路的規模。例如，“設備數量”指標的取值一般是大于1 的整數；其數量大小與通信網所屬單位的規模大小呈正相關關系。為了對規模類指標進行有效評價，采用線性效用函數表達為

其中，xl和xr為效用區間的兩個邊界值，取評價目標中的最小值和最大值。

3.2 故障類指標效用函數

故障類指標表示電力通信網發生故障的概率。例如，“設備故障率”指標的取值一般小于1，指標值越小，說明網絡運行越穩定。故障類指標呈現出無規律性，故采用Sigmoid 效用函數表示。故障類指標效用函數的基本形式為

其中，nf為指標x 進行對數變換的結果；a、b 為有效區間，通過人為經驗確定。

3.3 比例類指標效用函數

比例類指標是指通過百分比來統計的指標。例如，光纖覆蓋率、高負載光纜占比、通信直流電源雙重化率等。此類指標的取值范圍為[0，1]，指標之間大部分都是相互影響的，且多為效益增長型，采用線性效用函數表達為

其中，xl和xr為效用區間的兩個邊界值，取評價目標中的最小值和最大值。

3.4 時間類指標效用函數

時間類指標利用時間來衡量該項指標的好壞程度。例如，“故障間隔時間”表示為故障發生的間隔時間，時間越短系統穩定運行能力越強，否則，穩定運行能力越差。時間類指標取值范圍為[0，+∞]，效用函數表示為

其中，nf為指標值x 經對數變換后的結果；a 和b為待定參數，有效用區間來確定。

4 算例分析

為了驗證上述方法可靠性，計算指標權重后，利用效用函數及評價目標的邊界值進行統計計算，統計7 個評價對象（S1，S2，...，S7），與傳統標準化評價矩陣法對比結果如圖2 所示。

圖2 評價結果對比

由圖2 可知，效用函數法評價出的結果與傳統的標準化矩陣法基本一致，但是效用函數法較為靈活，為電力通信運行質量評價中較為復雜的評價環境提供了便利。而且效用函數中的邊界值取決于當前評價目標，使得評價結果更為貼近當前目標，也使得效用函數評價結果更適用于電力通信網運維單位之間的等級劃分。

5 結論

綜上所述，從設備運行、線路運行、業務支撐以及運維保障四個方面構建電力通信網運行質量評價指標體系，利用層次分析法進行指標權重計算，通過7個評價對象進行統計計算對比，驗證本文所構建的指標體系能夠全面綜合反映電力通信網的運行狀態，對于電力通信網運行質量評價來說具有實際意義，為電力通信網運行管理提供依據。