電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量評價指標(biāo)體系構(gòu)建及評價方法研究

葉東東*，郭 煥

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

1 電力通信運(yùn)行過程分析

電力通信網(wǎng)是為了支撐電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的實(shí)體網(wǎng)絡(luò)，主要由兩部分組成，包括線路和設(shè)備，為了保障電力系統(tǒng)中的通信業(yè)務(wù)運(yùn)行正常，各線路設(shè)備交互運(yùn)行，共同完成通信任務(wù)[1]。電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量的影響因素眾多，一方面與通信網(wǎng)硬件系統(tǒng)的建設(shè)程度、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及建設(shè)質(zhì)量有關(guān)，另一方面也與業(yè)務(wù)能力以及網(wǎng)絡(luò)可靠性有關(guān)[2]。由于現(xiàn)有的生產(chǎn)制造水平基本穩(wěn)定，所以硬件系統(tǒng)的質(zhì)量一般與通信線路以及通信設(shè)備的建設(shè)程度相關(guān)，當(dāng)然，建設(shè)的合理性也是其中重要的部分，合理的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是高效通信的重要前提。通信業(yè)務(wù)是通信網(wǎng)的最終目的，只有業(yè)務(wù)能力過關(guān)，才能保證通信網(wǎng)成為電力系統(tǒng)的支撐保障。整個電力通信網(wǎng)運(yùn)行模式如圖1 所示。

圖1 電力通信網(wǎng)運(yùn)行模式

根據(jù)對電力通信網(wǎng)運(yùn)行模式的分析，影響運(yùn)行質(zhì)量的因素大致包括電力通信網(wǎng)建設(shè)內(nèi)容、運(yùn)行方式管理、日常運(yùn)維規(guī)模以及業(yè)務(wù)狀態(tài)等。根據(jù)影響因素的原理可以將其分為兩大類，管理類和技術(shù)類，其中管理類多與組織機(jī)構(gòu)以及人為管理因素有關(guān)，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(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量產(chǎn)生影響。而技術(shù)類影響因素一般與電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量直接相關(guān)，多為本體因素，本文涉及的運(yùn)行質(zhì)量評價因素均為技術(shù)類。

2 構(gòu)建多維度電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量指標(biāo)體系

2.1 電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量指標(biāo)選取原則

為了使得電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量評價工作科學(xué)合理的進(jìn)行，電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量評價指標(biāo)選取是一項(xiàng)重要工作，指標(biāo)并不是越多越好，可能有些指標(biāo)并不適合用來評價電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，也可能有些指標(biāo)會出現(xiàn)冗余現(xiàn)象，有一部分指標(biāo)則不好統(tǒng)計(jì)，難以分析，也不便用來作為評價標(biāo)準(zhǔn)[3]。本文確定指標(biāo)選取的原則如下。

2.1.1 全面原則

選取的評價指標(biāo)能夠系統(tǒng)全面反映評價目標(biāo)，這是對指標(biāo)體系整體的要求，本文通過對電力通信網(wǎng)整體運(yùn)行模式的分析，從設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，線路運(yùn)行狀態(tài)，業(yè)務(wù)運(yùn)行狀態(tài)以及運(yùn)維支撐質(zhì)量四個方面對電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行評價。

2.1.2 簡明原則

指標(biāo)并不是越多越好，指標(biāo)數(shù)量過多會導(dǎo)致指標(biāo)出現(xiàn)重復(fù)，指標(biāo)之間出現(xiàn)相關(guān)性，會影響權(quán)重計(jì)算，因此指標(biāo)體系需要簡潔明了。

2.1.3 可計(jì)算原則

選取的指標(biāo)應(yīng)盡可能準(zhǔn)確反映問題，因此，這些指標(biāo)也需要可以計(jì)算出來，這樣才使得評價結(jié)果更為合理，選取技術(shù)類指標(biāo)既能充分全面反映運(yùn)行質(zhì)量，也能進(jìn)行客觀計(jì)算。

2.2 電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量評價指標(biāo)體系構(gòu)建

本文將應(yīng)用層次分析法來（AHP）初步構(gòu)建電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量評價指標(biāo)體系[4]。根據(jù)上文對電力通信網(wǎng)運(yùn)行模式的分析，將電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量評價按照該層次結(jié)構(gòu)分解，分解成設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，線路運(yùn)行狀態(tài)，業(yè)務(wù)運(yùn)行狀態(tài)以及運(yùn)維支撐質(zhì)量四個維度的問題，對于層次分析法來說，電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量是目標(biāo)層，上述四個維度是準(zhǔn)則層，指標(biāo)層即為各個維度下的指標(biāo)，我們稱之為三級指標(biāo)[5]。

綜合以上四個方面，初步選出評價指標(biāo)，如表1所示。

表1 電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量評價指標(biāo)體系

2.3 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

由于不同指標(biāo)對于評價結(jié)果影響程度不同，因此評價時需要給不同指標(biāo)賦予不同的權(quán)重，從而使得評價結(jié)果更加準(zhǔn)確。本文通過將模糊法與AHP 法的優(yōu)勢結(jié)合起來形成FAHP，F(xiàn)AHP 法具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

首先，采用1-9 標(biāo)度法進(jìn)行賦值，構(gòu)建模糊一致性矩陣，矩陣元素aij的賦值規(guī)則如表2 所示。

表2 模糊一致性矩陣賦值規(guī)則

通過建立的模糊一致性矩陣，指標(biāo)權(quán)重計(jì)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(jìn)行歸一性處理

其中，wi為第i 項(xiàng)指標(biāo)的歸一化主觀權(quán)重。

3 評價指標(biāo)基本效用函數(shù)設(shè)計(jì)

通過對收集到的電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量評價指標(biāo)進(jìn)行分析，首先利用計(jì)算方法的不同將指標(biāo)類型分為4 種，包括規(guī)模類、故障類、比例類及時間類。為了方便對這些指標(biāo)進(jìn)行量化，通過設(shè)計(jì)效用函數(shù)來對這些指標(biāo)值進(jìn)行計(jì)算。

3.1 規(guī)模類指標(biāo)效用函數(shù)

規(guī)模性類指標(biāo)用來表征電力通信網(wǎng)中運(yùn)行設(shè)備及線路的規(guī)模。例如，“設(shè)備數(shù)量”指標(biāo)的取值一般是大于1 的整數(shù)；其數(shù)量大小與通信網(wǎng)所屬單位的規(guī)模大小呈正相關(guān)關(guān)系。為了對規(guī)模類指標(biāo)進(jìn)行有效評價，采用線性效用函數(shù)表達(dá)為

其中，xl和xr為效用區(qū)間的兩個邊界值，取評價目標(biāo)中的最小值和最大值。

3.2 故障類指標(biāo)效用函數(shù)

故障類指標(biāo)表示電力通信網(wǎng)發(fā)生故障的概率。例如，“設(shè)備故障率”指標(biāo)的取值一般小于1，指標(biāo)值越小，說明網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行越穩(wěn)定。故障類指標(biāo)呈現(xiàn)出無規(guī)律性，故采用Sigmoid 效用函數(shù)表示。故障類指標(biāo)效用函數(shù)的基本形式為

其中，nf為指標(biāo)x 進(jìn)行對數(shù)變換的結(jié)果；a、b 為有效區(qū)間，通過人為經(jīng)驗(yàn)確定。

3.3 比例類指標(biāo)效用函數(shù)

比例類指標(biāo)是指通過百分比來統(tǒng)計(jì)的指標(biāo)。例如，光纖覆蓋率、高負(fù)載光纜占比、通信直流電源雙重化率等。此類指標(biāo)的取值范圍為[0，1]，指標(biāo)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(shù)表達(dá)為

其中，xl和xr為效用區(qū)間的兩個邊界值，取評價目標(biāo)中的最小值和最大值。

3.4 時間類指標(biāo)效用函數(shù)

時間類指標(biāo)利用時間來衡量該項(xiàng)指標(biāo)的好壞程度。例如，“故障間隔時間”表示為故障發(fā)生的間隔時間，時間越短系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行能力越強(qiáng)，否則，穩(wěn)定運(yùn)行能力越差。時間類指標(biāo)取值范圍為[0，+∞]，效用函數(shù)表示為

其中，nf為指標(biāo)值x 經(jīng)對數(shù)變換后的結(jié)果；a 和b為待定參數(shù)，有效用區(qū)間來確定。

4 算例分析

為了驗(yàn)證上述方法可靠性，計(jì)算指標(biāo)權(quán)重后，利用效用函數(shù)及評價目標(biāo)的邊界值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，統(tǒng)計(jì)7 個評價對象（S1，S2，...，S7），與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化評價矩陣法對比結(jié)果如圖2 所示。

圖2 評價結(jié)果對比

由圖2 可知，效用函數(shù)法評價出的結(jié)果與傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化矩陣法基本一致，但是效用函數(shù)法較為靈活，為電力通信運(yùn)行質(zhì)量評價中較為復(fù)雜的評價環(huán)境提供了便利。而且效用函數(shù)中的邊界值取決于當(dāng)前評價目標(biāo)，使得評價結(jié)果更為貼近當(dāng)前目標(biāo)，也使得效用函數(shù)評價結(jié)果更適用于電力通信網(wǎng)運(yùn)維單位之間的等級劃分。

5 結(jié)論

綜上所述，從設(shè)備運(yùn)行、線路運(yùn)行、業(yè)務(wù)支撐以及運(yùn)維保障四個方面構(gòu)建電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量評價指標(biāo)體系，利用層次分析法進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重計(jì)算，通過7個評價對象進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算對比，驗(yàn)證本文所構(gòu)建的指標(biāo)體系能夠全面綜合反映電力通信網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，對于電力通信網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量評價來說具有實(shí)際意義，為電力通信網(wǎng)運(yùn)行管理提供依據(jù)。