基于改进雷达图法的电力信息运维技能综合评价模型

曲朝阳， 徐鹏飞， 娄建楼， 颜 佳， 独健鸿， 刘芳形

(1. 东北电力大学信息工程学院，吉林省 吉林市 132012； 2. 国网吉林省电力有限公司信息通信公司， 吉林 长春 130062； 3. 吉林市丰满发电厂， 吉林省 吉林市 132108； 4. 国电吉林江南热电有限公司， 吉林省 吉林市 132011)

基于改进雷达图法的电力信息运维技能综合评价模型

曲朝阳1， 徐鹏飞1， 娄建楼1， 颜 佳2， 独健鸿3， 刘芳形4

(1. 东北电力大学信息工程学院，吉林省 吉林市 132012； 2. 国网吉林省电力有限公司信息通信公司， 吉林 长春 130062； 3. 吉林市丰满发电厂， 吉林省 吉林市 132108； 4. 国电吉林江南热电有限公司， 吉林省 吉林市 132011)

针对电力信息运维技能评价结果不够形象直观的问题，提出了基于改进雷达图法的电力信息运维技能综合评价模型。该模型的评价过程如下：首先建立电力信息运维技能评价指标体系，然后基于主客观组合赋权法确定每个子系统的综合权重，最后使用改进雷达图法构建综合评价模型对电力信息运维技能进行评价。经实例验证，该模型能够形象直观地评价电力信息运维技能，其计算速度快，可靠性高，具有实际意义。

改进雷达图法； 指标体系； 组合赋权法； 综合评价

1 引言

随着电网企业“三集五大”体系建设的全面推进，许多应用与管理系统不断上线，一方面信息通信系统的种类和数量陆续增加，另一方面信息通信系统的运行情况和企业各个部门的业务关系越来越紧密[1]。因此对信息通信系统的运行和维护等一系列管理要求越来越高，也对运维人员的电力信息运维技能水平有了更高层次的要求。

电力信息运维技能综合评价是掌握运维人员电力信息运维技能水平的有效途径，但目前对运维人员电力信息运维技能综合评价的研究仍没有突破性进展，依旧面临缺乏合理的指标体系、评价结果难以形象直观地反映运维人员的电力信息运维技能水平等问题。针对以上问题，本文结合运维人员电力信息运维的工作特点，首先构建了科学合理的评价指标体系，然后使用主客观组合赋权法计算指标权重，最后基于改进雷达图法构建综合评价模型，对运维人员的电力信息运维技能进行评价。评价结果验证了本文所提出的基于改进雷达图法的电力信息运维技能综合评价模型的可靠性。

2 电力信息运维技能综合评价模型建立流程

科学合理的指标体系是进行电力信息运维技能综合评价的前提，指标体系中指标的选择主要依据该指标在评价模型中是否重要，所以应该选择重要指标，舍弃不重要指标，并根据选择的指标建立指标体系。指标体系建立完成后，经过类型一致化与无量纲化的数据预处理能够确保评价模型的有效性。对预处理后的指标体系使用主客观组合赋权法计算综合权重，最后基于改进雷达图法建立综合评价模型对运维人员的电力信息运维技能进行评价。电力信息运维技能综合评价模型的建立流程如图1所示。

图1 电力信息运维技能综合评价模型建立流程Fig.1 Establishment process of comprehensive evaluation model of power information operation and maintenance skills

3 基于改进雷达图法的电力信息运维技能综合评价

3.1 建立电力信息运维技能评价指标体系

通过在某省电力有限公司进行反复调研，最终确定电力信息运维技能评价指标体系如下：一级子系统中，分别为信息网络管理、信息安全防护、主机运行维护和数据库管理维护4个一级指标；二级子系统中，信息网络管理细分为5个二级指标，信息安全防护细分为3个二级指标，主机运行维护细分为8个二级指标，数据库管理维护细分为4个二级指标，总共合计20个指标，比较全面地反映了运维人员的电力信息运维技能水平。电力信息运维技能评价指标体系如图2所示。

图2 电力信息运维技能评价指标体系Fig.2 Evaluation index system of power information operation and maintenance skills

3.2 使用主客观组合赋权法计算评价指标权重

3.2.1 利用G1群组判断计算主观权重

由于层次分析法在计算指标权重过程中过度依赖判断矩阵的一致性，即当判断矩阵不能满足一致性时，指标权重的计算结果将有一定误差，并且当评价指标的个数不断增长时，计算判断矩阵也变得非常复杂。所以，本文使用G1群组判断[2,3]计算主观权重，其不必进行判断矩阵的一致性检查，计算量比层次分析法成倍减少，方法简单直观。

使用G1群组判断计算权重时，若电力信息运维技能评价中某一指标xi相对评价准则的重要程度比xj大，则记为xi≻xj。如果指标x1，x2，…，xm依据评价准则具有x1≻x2≻…≻xm这样的关系时，那么认为所有指标依据“≻”建立起序关系。指标集X={x1,x2,…,xm}可遵循下列步骤确定序关系：首先从所有指标中选择重要程度最大的一个指标标记为xi；然后从剩下指标中选择重要程度最大的一个指标标记为xj；以此类推，就能建立所有指标的唯一序关系。

设rk=wk-1/wk为专家关于指标xk-1与xk之间重要度比值，其中wk是第k个指标对应的权重。rk值的具体含义如表1所示。

表1 分级比例标度参考表Tab.1 Reference chart of proportion scale classification

在电力信息运维技能综合评价中，专家对4个一级指标经过分析后建立序关系，根据式(1)和式(2)可计算出一级指标的主观权重：

(1)

wk-1=rkwkk=m，m-1,…,3,2

(2)

3.2.2 利用熵权法计算客观权重

熵权法的基本思想是：若某个指标的熵值小，则意味着这个指标的数据序列会发生变异的可能性大，即这个指标对评价模型的影响大，它的权重应该也大[2,4]。使用熵权法求解指标权重的一般过程如下。

(1)求解第j个指标下第i个评价对象指标值的比重：

(3)

(2)求解第j个指标的熵值：

(4)

(3)求解指标xj的差异性系数：

gj=1-ej

(5)

(4)求解指标权重：

(6)

对于电力信息运维技能综合评价中的一级指标，以调研所得的数据为基础，利用式(3)～式(6)计算一级指标的客观权重。

3.2.3 计算综合权重

设一级指标的主观权重向量和客观权重向量分别为：p=(p1,p2,…,pn)、q=(q1,q2,…,qn)，则一级子系统的综合权重为：

(7)

综合权重同时考虑专家意见和客观数据，有效避免单一赋权法的不足，进而保证评价模型的科学性和可靠性。

3.3 基于改进雷达图法的综合评价模型

现有的综合评价方法，如模糊综合评价、层次分析法等，存在评价结果不直观等缺陷，雷达图法作为一种可视化评价方法，较好地解决了上述缺陷[5,6]。传统雷达图法具备形象、直观的优点，但其也存在不足[7]。比如对于同一个评价对象，指标轴的排序不一样得到的雷达图形状就不一样；指标轴夹角相等，忽略了综合评价中不同指标对评价结果的不同影响等。文献[8,9]使用改进的雷达图法对电能质量进行评价，并用实验证明所提出的电能质量评价方法是科学可靠的。文献[10]提出了基于雷达图法的中压真空断路器状态评价模型，并通过实验验证评价模型的实用性。本文首次将改进雷达图法引入到运维人员的电力信息运维技能综合评价中，进而形象直观地评价运维人员的电力信息运维技能水平。

3.3.1 雷达图法的基本原理

设某一评价对象有n个评价指标，传统雷达图的绘制方法是首先作一个单位圆，将其等分为n个扇区，每个扇区的角度为α=2π/n，坐标轴为扇区半径；然后把指标值根据比例计算后在坐标轴上标出每一个点，按照顺序连接所有的点即可得出评价雷达图。包含4个评价指标的雷达图形状如图3所示。

图3 四个指标评价雷达图Fig.3 Radar chart for evaluation of four indices

使用雷达图法进行综合评价时主要使用封闭多边形的面积和周长，封闭多边形的面积越大表示被评价对象的整体优势越大；封闭多边形的面积一定时周长越小表示被评价对象的各个指标的发展越平衡。

3.3.2 电力信息运维技能综合评价

基于以上分析，本文对雷达图法的缺陷做了改进，然后将其用在运维人员的电力信息运维技能综合评价中。改进雷达图的绘制过程如下。

(1)计算每个一级子系统的综合权重，电力信息运维技能综合评价中各个指标对评价结果的重要程度不同，为了使评价结果尽可能可靠，使用本文3.2节中的方法计算各个一级子系统的综合权重，得权重向量w=(w1,w2,w3,w4)。

(2)作一个单位圆，从圆心O引一条射线OA与圆交于点A，从射线OA出发，分别作相邻角度值为θ=360wi的射线OB、OC、OD，依次作扇形AOB、BOC、COD、DOA的角平分线，与圆交于P1、P2、P3、P4，以OP1、OP2、OP3、OP4作为坐标轴。

(3)将运维人员的电力信息运维技能考核数据按照比例处理后得v=(v1,v2,v3,v4)，在每个坐标轴上标出对应的vi可得到A′、B′、C′、D′，按照顺序连接四个点即可得到改进后的雷达图，如图4所示。

图4 改进的雷达图Fig.4 Improved radar chart

这样，通过雷达图可以形象直观地看出运维人员的电力信息运维技能综合水平和各项技能的均衡发展程度，从而有针对性地制定最佳培训方案，增强运维人员的电力信息运维技能水平。

同时也可以定义量化综合评价指标：

(8)

式中，S表示雷达图中封闭多边形的面积；L表示雷达图中封闭多边形的周长。

由三角形正弦、余弦定理可以快速地计算出S和L：

4 算例分析

从某省电力有限公司30组运维人员的电力信息运维技能考核数据中随机选取6组，验证模型的可靠性，结果如表2所示。

表2 电力信息运维技能考核数据Tab.2 Examination data of power information operation and maintenance skills

使用G1群组判断计算一级指标主观权重过程中，为了使计算结果尽可能精确，选取四个相关领域的专家分析一级指标，分析结果如表3所示。

表3 序关系和指标重要程度Tab.3 Ordering relation and index importance degree

由表3可知，序号为2的专家和序号为4的专家确定的序关系相同，而序号为1的专家和序号为3的专家确定的序关系不同，根据G1群组判断分析表3中的序关系，分析结果如表4所示。

表4 G1群组判断分析结果Tab.4 Analysis results of G1 groups judgment

由表4可知，一级指标的主观权重依次是0.2543、0.2331、0.3160、0.1966。使用熵权法计算一级指标客观权重，计算过程如表5所示。

表5 一级指标客观权重计算过程Tab.5 Calculation process of first indicators objective weight

由表5可知，一级指标的客观权重依次是0.2537、0.2985、0.3135、0.1343。按式(7)可求得每个一级子系统的综合权重，进而确定其在雷达图中对应扇形区域的夹角，结果如表6所示。

表6 综合权重和圆心角计算结果Tab.6 Calculation results of comprehensive weight and central angle

以表6数据为基础，分别绘制6个运维人员的电力信息运维技能评价雷达图。根据式(8)～式(10)可计算出6个运维人员的电力信息运维技能的综合评价K值，计算过程如表7所示。

表7 最终评价K值的计算过程Tab.7 Calculation process of K

由于评价的主要目的是区分运维人员的电力信息运维技能水平，与数值大小无关，只关注排序结果。由表7可知，6个运维人员的电力信息运维技能综合水平从高到低排序为：1、5、3、2、4、6。

通过实地调研6个运维人员的电力信息运维技能综合水平，发现其排序结果与使用改进雷达图法得到的排序结果一致，而与使用传统雷达图法得到的排序结果不一致。由此可见，改进雷达图法能够真实地反映运维人员的电力信息运维技能水平，将改进雷达图法应用于电力信息运维技能综合评价是可靠的。

5 结论

为了形象直观地评价运维人员的电力信息运维技能水平，本文选用改进雷达图法构建综合评价模型对运维人员的电力信息运维技能进行综合评价。针对传统雷达图法存在的缺陷，使用主客观组合赋权法确定雷达图中扇形区域的夹角，并利用各个扇区的角平分线为坐标轴绘制改进雷达图构建综合评价模型。从评价结果可以形象直观地掌握运维人员的电力信息运维技能综合水平和各项技能的平衡发展程度。通过实例验证，该模型计算速度快、可靠性高、具有实际意义。

[1] 曲朝阳, 薄小永, 刁赢龙, 等(Qu Zhaoyang, Bo Xiaoyong, Diao Yinglong, et al.). 电网企业信息运维故障诊断模型的研究与应用(Research and application of information operation and maintenance fault diagnosis model for power grid enterprise) [J]. 电测与仪表( Electrical Measurement & Instrumentation),2014, 51(13):47-54.

[2] 李军, 李继光, 姚建刚, 等(Li Jun, Li Jiguang, Yao Jiangang, et al.). 属性识别和G1-熵权法在电能质量评价中的应用( Application of attribute recognition and G1-entropy method in evaluation of power quality) [J]. 电网技术(Power System Technology), 2009, 33(14):44-49.

[3] 李连结, 姚建刚, 龙立波, 等(Li Lianjie, Yao Jiangang, Long Libo, et al.). 组合赋权法在电能质量模糊综合评价中的应用(Application of combination weighing method in fuzzy synthetic evaluation of power quality) [J]. 电力系统自动化(Automation of Electric Power Systems), 2007, 31(4):56-60.

[4] 曲朝阳, 王冲, 王蕾, 等(Qu Zhaoyang, Wang Chong, Wang Lei, et al.). 家庭用电能效状态模糊综合评估(Fuzzy comprehensive evaluation of household electric energy consumption) [J]. 电工电能新技术(Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy), 2015, 34(6):57-63.

[5] 郑惠莉, 刘陈, 翟丹妮(Zheng Huili, Liu Chen, Zhai Danni). 基于雷达图的综合评价方法(Comprehensive evaluation method based on radar-graph) [J]. 南京邮电学院学报:自然科学版(Journal of University of Posts and Telecommunications: Natural Science Edition), 2001, 21(2):75-79.

[6] 付赟, 方德英(Fu Yun, Fang Deying). 雷达图法在综合评价中的应用研究(Research on the application of radar chart in comprehensive evaluating) [J]. 统计与决策(Statistics and Decision), 2007, (24):176-178.

[7] 王永瑜(Wang Yongyu). 雷达图定量综合评价方法中存在的问题及改进措施(The problem and measures for improvement on the synthetically quantitative appraisal method of radar chart) [J]. 统计教育(Statistical Education), 2007, (1):18-20.

[8] 李国栋, 李庚银, 杨晓东, 等(Li Guodong，Li Gengyin，Yang Xiaodong, et al.). 基于雷达图法的电能质量综合评估模型(A comprehensive power quality evaluation model based on radar chart method)[J]. 电力系统自动化(Automation of Electric Power Systems), 2010, 34(14):70-74.

[9] 李辉(Li Hui). 改进的组合赋权雷达图在电网电能质量综合评估中的应用(Improved combination weighting radar char synthetic evaluation of power quality) [J]. 北京工业大学学报(Journal of Beijing University of Technology), 2014, 40(3):348-353.

[10] 李海英, 冯冬, 宋建成(Li Haiying, Feng Dong, Song Jiancheng). 中压真空断路器状态的雷达图法评估模型(Condition-based assessment model of MV vacuum circuit breaker with radar chart method)[J].电网技术( Power System Technology), 2013, 37(7):2053-2059.

Comprehensive evaluation model of power information operation and maintenance skills based on improved radar chart method

QU Zhao-yang1，XU Peng-fei1，LOU Jian-lou1，YAN Jia2，DU Jian-hong3，LIU Fang-xing4

(1. School of Information Engineering, Northeast Dianli University, Jilin 132012, China; 2. Information and Communications Company, State Grid Jilin Electric Power, Changchun 130062, China; 3. Fengman Power Plant of Jilin City, Jilin 132108, China; 4. Guodian Jilin Jiangnan Thermal Power Co. Ltd., Jilin 132011, China)

As for the problem that the evaluation result of power information operation and maintenance skills is not figurative and visual, a comprehensive evaluation model of power information operation and maintenance skills based on improved radar chart method is proposed. The evaluation process of the model is as follows: firstly, a index system of evaluation for power information operation and maintenance skills is established, then the overall weight of each subsystem is determined based on the subjective and objective combination weighting method, and lastly a comprehensive evaluation model is built using improved radar chart method to evaluate the power information operation and maintenance skills. The model can evaluate figuratively and visually power information operation and maintenance skills, and it is of fast computing speed, high reliability, and with practical significance.

improved radar chart method; index system; combination weighting method; comprehensive evaluation

2015-11-03

国家自然科学基金项目(51277023)、 吉林省科技计划重点转化项目(20140307008GX)

曲朝阳(1964-)， 男， 吉林籍， 教授， 博士， 研究方向为智能信息处理、 网络技术、 虚拟现实； 徐鹏飞(1991-)， 男， 陕西籍， 硕士研究生， 研究方向为智能信息处理(通信作者)。

TM73

A

1003-3076(2016)10-0075-06