配網(wǎng)自動化終端多維度的評價方法

湛江供電局 孫永豪 葉卓航

科學(xué)、規(guī)范的評價方法可有效面向配電自動化終端設(shè)備的作業(yè)狀態(tài)進行測定，在制定一般評價規(guī)則與具體檢修方法的基礎(chǔ)上，形成面向終端設(shè)施檢查與維修的標(biāo)準(zhǔn)性文件，本文通過建立多維度設(shè)備作業(yè)運行狀態(tài)評價體系，以有效為終端設(shè)備運行狀態(tài)的檢修與維護工作提供參考。

1 設(shè)備狀態(tài)多維度影響因素分析及作用機理

結(jié)合對終端設(shè)備自身運行狀態(tài)的多維度分析，可有效歸納出對其運行狀態(tài)產(chǎn)生影響的多方位因素，具體包括對設(shè)備自身運行與作業(yè)過程狀態(tài)產(chǎn)生影響的時間因素、檢修歷史條件、設(shè)備可靠性狀態(tài)等，將上述因素作為影響設(shè)備健康的決定性因素進行研究。

本文面向終端設(shè)備的運行狀態(tài)，歸納對其進行檢修所需的各種監(jiān)測信息，在此基礎(chǔ)上，將各維影響因素進行進一步確定，主要包括針對自動化配電設(shè)備終端操作情況，其表現(xiàn)為如下的多維影響因素：一是末端裝置工作狀態(tài)因素，其中有遙控回路狀態(tài)、電源插件狀態(tài)、遙信回路狀態(tài)、CPU插件狀態(tài)、遙測回路狀態(tài)、CPU插件狀態(tài)。二是可靠性狀因素（包含：同型號整體可靠性狀和平均可靠性狀態(tài)）。三是時間因素，主要為設(shè)備運行年限和設(shè)備新舊程度。四是檢修歷史（包含：家族缺陷、檢修次數(shù)和故障歷史記錄）。

本文對上述影響因素分別從設(shè)備作業(yè)狀態(tài)因素、時間因素、檢修歷史條件以及可靠性情況等四個維度進行歸納與分析，各部分的構(gòu)成內(nèi)容具體包含：一是終端設(shè)備硬件的自身檢定信息，囊括了設(shè)備作業(yè)狀態(tài)遠(yuǎn)程遙控插件、CPU插件、設(shè)備電源插件以及遙控回路的狀態(tài)信息等；二是可靠性程度代表設(shè)備的作業(yè)安全性、穩(wěn)定性、連續(xù)性，若得分越高表明該設(shè)備的作業(yè)安全性、穩(wěn)定性與連續(xù)性更好；三是時間因素主要涉及各設(shè)備的作業(yè)年限，相應(yīng)的由于元器件與環(huán)境條件的限制，致使各設(shè)備都有最大作業(yè)年限，若超過該年限，則設(shè)備極易發(fā)生運行故障或安全問題；四是檢修歷史主要是對過去動態(tài)性檢修狀態(tài)的概括，應(yīng)包括對每一次故障發(fā)生情況的詳細(xì)記錄。

2 設(shè)備狀態(tài)多維度評估指標(biāo)體系構(gòu)建

本次研究面向設(shè)備作業(yè)狀態(tài)所建立的多維評價模型具有涉及范圍廣、囊括的點面多、蘊含要素復(fù)雜的整體特點，面向指標(biāo)的選取必須以設(shè)備的具體運行情況為借鑒基礎(chǔ)，要抓住評價重點，有的放矢凸顯評價主導(dǎo)方向。本次研究以SMART準(zhǔn)則的相關(guān)要求為基礎(chǔ)，提出面向配電自動化終端設(shè)備作業(yè)狀態(tài)的評價體系應(yīng)首先遵循下述原則[1]。

2.1 基于SMART的構(gòu)建原則

2.1.1 客觀性（真實、準(zhǔn)確、一致）

評價模型中的各維度評價指標(biāo)應(yīng)可以客觀、有效的對待考察對象進行映射，以使評價者能夠真實掌握設(shè)備作業(yè)狀態(tài)；各評價指標(biāo)的內(nèi)涵信息與外延的界定應(yīng)相對準(zhǔn)確，各統(tǒng)計口徑應(yīng)保持一致，各項指標(biāo)數(shù)據(jù)應(yīng)保持高度統(tǒng)一性。

2.1.2 系統(tǒng)性（全面、重點、規(guī)范）

系統(tǒng)性的原則要求在對設(shè)備運行狀態(tài)進行評價時，應(yīng)首先將其看作一個系統(tǒng)的評價整體，將評價重點與評價全面性統(tǒng)籌結(jié)合，既需要對關(guān)鍵節(jié)點進行重點統(tǒng)計，又需要面向整個設(shè)備進行全面統(tǒng)計，以有效把握設(shè)備運行的整體流程與運行重點，此外對計量指標(biāo)的使用與設(shè)置應(yīng)該嚴(yán)格保證統(tǒng)一，以期便于后期推廣。

2.1.3 實用性（方便、可靠、可比）

指標(biāo)的可計算性是保證指標(biāo)可客觀量化評價對象、映射評價關(guān)系的基礎(chǔ)條件，評價體系所需指標(biāo)數(shù)據(jù)來源應(yīng)保證全部依靠電網(wǎng)所擁有的數(shù)據(jù)，以減少數(shù)據(jù)獲取的困難性，注重對數(shù)據(jù)的橫向與縱向?qū)Ρ龋瑱M向是指面向同一時間段內(nèi)不同地區(qū)之間設(shè)備的運行狀態(tài)對比，縱向則與此互補。

2.1.4 科學(xué)性（無交叉、無重復(fù)）

應(yīng)保證各評價指標(biāo)相互關(guān)聯(lián)，但又彼此互不重復(fù)，指標(biāo)之間盡量避免計算交叉，以免發(fā)生計量錯誤，影響計量結(jié)果的系統(tǒng)性與準(zhǔn)確性，若真實存在某些難以避免交叉性質(zhì)的計量指標(biāo)，則應(yīng)以避重就輕原則為主確定指標(biāo)歸屬維度，并將其劃分至與其維度相符合的指標(biāo)維度中[2]。

2.2 多維度評估指標(biāo)體系

結(jié)合上述原則所建立的面向配電自動化終端設(shè)備作業(yè)狀態(tài)評估的多維評價體系指標(biāo)，具體如圖2所示。為了實現(xiàn)數(shù)值計算的簡便性，本文針對一二級評價指標(biāo)權(quán)重的確定最先利用層次分析法，然后按照不同指標(biāo)權(quán)重遵循百分制原則進行各指標(biāo)總分的確定，最后進行二級指標(biāo)評分細(xì)則的合理制定，針對各二級指標(biāo)得分按照對應(yīng)的評分原則進行確定和累加，獲取評價等級以及狀態(tài)評價總分。設(shè)備的性能狀態(tài)應(yīng)為其進行作業(yè)狀態(tài)區(qū)分的基礎(chǔ)條件，基于設(shè)備性能狀態(tài)給出設(shè)備的作業(yè)運行等級，并在此基礎(chǔ)上，給予相應(yīng)的檢修策略。

一是設(shè)備運行狀態(tài)良好。設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)整體情況良好，各部分的性能條件與系統(tǒng)自身對安全運行的條件相符合，設(shè)備在設(shè)計內(nèi)容與運行機理方面均不存在缺陷。

二是設(shè)備運行狀態(tài)正常。設(shè)備的各項性能條件基本與系統(tǒng)的安全運行要求相符合，并且設(shè)備的運行工況整體較未定，對其進行技術(shù)檢查后未出現(xiàn)顯著異常情況。

三是設(shè)備處于運行警戒狀態(tài)。雖然設(shè)備在評價過程中并未存在顯著的設(shè)計與運行異常，并且設(shè)備自身的基礎(chǔ)性能對其安全運行狀態(tài)尚未構(gòu)成影響，但是通過部分設(shè)備的檢修反饋信息以及對設(shè)備回路的檢查發(fā)現(xiàn)，仍有較多不確定的安全性作業(yè)因素，預(yù)計在未來作業(yè)時間段內(nèi)對設(shè)備的正常作業(yè)狀態(tài)產(chǎn)生不良影響。

四是設(shè)備處于運行異常狀態(tài)。通過相應(yīng)的檢修設(shè)備或檢修過程檢測出設(shè)備存在顯著性的技術(shù)性能缺陷，并且自身的設(shè)計機理存在問題，極容易負(fù)面影響設(shè)備運行的穩(wěn)定性。

五是設(shè)備的警告狀態(tài)特別嚴(yán)重。分析保護設(shè)備在運行中的工作狀態(tài)顯示，因為裝置的拒動或者誤動經(jīng)常發(fā)生在后期的設(shè)備運行中，難以保證系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定性。

表1 配電自動化終端設(shè)備狀態(tài)多維度評估指標(biāo)

3 配電自動化終端狀態(tài)評價模型

由于該評價體系涉及多個維度與多個指標(biāo)，并且指標(biāo)在構(gòu)成特點方面的概念呈現(xiàn)層次多樣、過程覆蓋全面與數(shù)據(jù)計量單位多樣性的特點，因此本文在使用層次分析法的基礎(chǔ)上，提出了面向配電自動化終端設(shè)備作業(yè)狀態(tài)評價的綜合評價方式，如圖1所示[3]。

圖1

4 層次分析法

層次分析法的核心思想是將評價目標(biāo)劃分的目標(biāo)層次具備可比性和一定結(jié)構(gòu)層次，如果各影響因素反映在同一目標(biāo)層次，可以借助相鄰的重要性判斷矩陣，利用專家經(jīng)驗進行相對重要性的兩兩判斷，分為具有一定結(jié)構(gòu)層次，最后結(jié)合多位專家評價結(jié)果，在進行算術(shù)平均后，得到指標(biāo)的最終賦權(quán)結(jié)果，實施步驟如下。

4.1 建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型

以本文中的評價對象為例，將配電自動化終端設(shè)備作為分析目標(biāo)，根據(jù)評價系統(tǒng)產(chǎn)生的因素構(gòu)建評價矩陣，全面分析不同因素間的隸屬關(guān)系和層次關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，進一步劃分為不同的分析層次，以有序構(gòu)建階梯層次結(jié)構(gòu)模型[4]。

4.2 構(gòu)造判斷矩陣

為保證權(quán)重賦予的精準(zhǔn)性與有效性，本文針對矩陣中不同元素的相對重要性，可利用1～9級標(biāo)度法進行有效判斷，判斷標(biāo)度法A～I(xiàn)級重要性，A～I(xiàn)的標(biāo)度含義如下：

A比較重要性相同的兩個因素；C前后因素重要性比較，前因素稍重要；E前后因素重要性比較，前因素較重要；G前后因素重要性比較，前因素非常重要；I前后因素重要性比較，前因素絕對重要；B以上兩種判斷間的對應(yīng)的中間狀態(tài)標(biāo)度值為D、F、G。

本文面向配電自動化終端設(shè)備共建設(shè)1層次指標(biāo)4個，各一級指標(biāo)下又分別設(shè)置可以體現(xiàn)評價具體內(nèi)容的二級對應(yīng)指標(biāo)，具體見表2，矩陣中Pij表示第i個因素與第j個因素比較的結(jié)果，將一級指標(biāo)權(quán)重作為權(quán)重的賦予對象，該維度的評價因素可以具體量化為A={A1,A2,A3,A4}，對應(yīng)的判斷矩陣如公式（1）。二層指標(biāo)判斷矩陣方法一致，在此不再贅述。

4.3 層次單排序及一致性檢驗

利用歸一化特征向量值Wi和最大矩陣的最大特征值λmax，可以獲取到基礎(chǔ)權(quán)重的向量。為保證矩陣的專家主觀判斷結(jié)果與客觀事實相符合，需要對矩陣的賦權(quán)結(jié)果進行一致性檢驗，一致性檢驗方法如下：

上式中，將判斷指標(biāo)的一致性設(shè)定為CR；同階一致性的隨機指標(biāo)設(shè)定為RI，可以是CI的抽樣平均值，數(shù)值詳見表2。當(dāng)CR＜0.1時，能夠接受一致性，否則就要對矩陣U進行調(diào)整。

表2 隨機一致性指標(biāo)平均值RI取值

4.4 層次總排序

按照整體從上至下的原則，對相鄰層次間的指標(biāo)權(quán)重進行系統(tǒng)計算，由此得到各指標(biāo)的組合權(quán)重，最后對指標(biāo)權(quán)重依據(jù)權(quán)重數(shù)值的大小進行順序排列，若某項指標(biāo)的權(quán)重越大，則代表其對設(shè)備的運行狀態(tài)評價重要性越高，否則相反，對判斷結(jié)果進行一致性檢驗，以確保結(jié)果與相應(yīng)的分析標(biāo)準(zhǔn)符合[5]。

5 配電自動化終端評價方法

5.1 評分細(xì)則

基于《配電自動化實用化驗收細(xì)則》和《配網(wǎng)設(shè)備缺陷定級標(biāo)準(zhǔn)和缺陷庫》，必須進行評分細(xì)則的合理規(guī)劃，包括面向網(wǎng)區(qū)設(shè)備的運行環(huán)境和運行狀態(tài)的融合后的具體評分，見表3。

表3 配電自動化終端評價細(xì)則

5.2 評價等級

不同指標(biāo)評價打分可以按照評分細(xì)則進行,設(shè)備允許運行的條件是評價配電自動化終端為正常狀態(tài)；如果顯示是注意狀態(tài)，就要實時監(jiān)測設(shè)備；如果達(dá)到異?；蛘邍?yán)重的狀態(tài)，必須馬上檢修，避免問題擴散。本研究對配電自動化終端狀態(tài)評價內(nèi)容包括以下幾項的總分和單項扣分要求。

85～100分為正常狀態(tài)，單項扣分不能超過所在項分值的35%；75～85分為注意狀態(tài)，單項扣分不能超過所在項分值的35%～50%；60～75為異常狀態(tài)，單項扣分不能超過所在項分值的50%～60%；60以下為嚴(yán)重狀態(tài)單項扣分占所在項目分值的60%以上。

6 結(jié)論

本文所建立的面向配電自動化終端設(shè)備作業(yè)狀態(tài)的多維評價體系，可以有效對設(shè)備在作業(yè)過程中各階段所呈現(xiàn)的安全性狀態(tài)與未來發(fā)展趨勢進行有效反應(yīng)與預(yù)測，為保證評價體系的可信性、全面性、客觀性，本文綜合運用了包含層次分析法在內(nèi)的科學(xué)評價方法，評價體系整體上遵循定量與定性相結(jié)合的原則，并以SMART準(zhǔn)則為評價基礎(chǔ)，依據(jù)該評價體系所制定的評價分段規(guī)則，具有現(xiàn)實可用性與評價可信性，評價方法過程總結(jié)如下：

一是根據(jù)該終端的具體狀況，通過重點目標(biāo)突出評價指標(biāo)的整體性，構(gòu)建多層次的配電自動化終端狀態(tài)評價體系。二是針對一級和二級的配電自動化終級指標(biāo)權(quán)重，可利用層次分析法確定，并遵循百分制的原則進行各級指標(biāo)權(quán)重的分?jǐn)?shù)計算。三是各個指標(biāo)的扣除項目可以根據(jù)評分規(guī)則進行獲取，根據(jù)最后的評價得分進行設(shè)備狀態(tài)評價等級的確定。

本文本著客觀真實的宗旨利用多層次評價模式，進行該系統(tǒng)運行狀態(tài)不同的方面實施定量和定性的評價。評分規(guī)則既實用又操作簡便，為配網(wǎng)自動化終端的運行管理和狀態(tài)維護提供有力支持，為配電自動化終端設(shè)備的運行狀態(tài)管理和后期維護提供策略和方法支持。