配电网故障抢修质量与效率评价体系研究

施萱轩， 孟 军， 梁 浩， 秦韶杨

(1. 国网南京供电公司，江苏 南京 210019；2. 东南大学电气工程学院，江苏 南京 210096)

0 引言

配电网与用户直接相连，是构成整个电力网络的重要环节，连接的设备众多，网络拓扑结构复杂，容易造成用户停电事故的发生[1-2]。高效的配电网故障抢修是电力企业安全生产的重要保证。随着经济社会的发展，用户对供电质量的要求也越来越高，快速高效地完成故障抢修工作至关重要。

目前，国内外对于配电网故障的研究主要集中在故障选线与分析[3-4]、故障诊断与定位[5-8]、故障快速恢复[9-13]、抢修流程与路径优化[14-15]和抢修资源的合理分配[16-19]等方面。供电公司对于故障抢修工作质量与效率的评价措施较为简单，缺乏确定的评价体系，不利于发现故障抢修工作的薄弱点。本文基于95598故障报修工单信息，提炼并确定了准确反映配网故障抢修质量与效率的评价指标，建立了配电网故障抢修质量与效率评价体系。为了直观比较抢修工作的质量与效率，采用专家知识优化决策算法对各指标打分并考虑相关因素进行适当修正；采用层次分析法和熵权法确定各指标的权重，加权求和得到综合得分，根据综合得分对各责任单位配电网故障抢修工作的质量与效率进行评价，从而挖掘抢修工作的薄弱点，为实现配网精益化管理和优质服务打好基础。

1 配电网故障抢修质量与效率评价体系

本文以南京市为例，从时间、空间和故障类型3个维度对配电网故障抢修工作进行统计与分析。将故障抢修区域划分为江宁、浦口、六合、高淳、溧水和市区6个部分，统计2017年7月南京市95598故障报修工单信息。根据统计情况，将工单类型分为计量设备故障、低压设备故障、客户内部故障、低压电缆线路故障、低压架空线路故障、架空线路故障、电缆线路故障、变压器故障、客户误报9类。

1.1 评价指标

评价指标须要准确反映配电网故障抢修质量和效率，且数据容易获得。本文选取客户满意度、到达现场时长、处理时长、故障下降率、超长时长工单比例和重复报修工单比例作为评价指标，分别用x1，x2，x3，x4，x5和x6表示，其中用户满意度、到达现场时长和处理时长为客观评价指标，故障下降率、超长时长工单比例和重复报修工单比例为主观评价指标。

1.1.1 客观评价指标

(1) 客户满意度：95598故障报修工单将客户满意度评价分为非常满意、满意、一般满意、不评价和不满意5个等级。

(2) 到达现场时长：从接到故障派单至到达故障现场的车程时间。

(3) 处理时长：从到达故障现场至故障处理完成所用的时间。

1.1.2 主观价指标

(1) 故障下降率：同一抢修区域当月的故障数量与往年同期相比的下降比例。

(2) 超长时间工单比例：将处理时长超过该类型故障平均处理时长2倍的工单定义为超长时长工单，除以该类型故障总工单数量得到超长时长工单比例，按故障类型打分并取平均值得到该指标的每月得分。

(3) 重复报修工单比例：将一个月内同一地点同一故障报修超过2次的工单定义为重复报修工单，除以总的工单数量得到重复报修工单比例。

在确定评价指标之后，可以构建配电网故障抢修质量与效率评价体系，体系框图如图1所示。

图1 配电网故障抢修质量与效率评价体系Fig.1 The quality and efficiency evaluation system of distribution network fault repair

1.2 评价指标打分方法

为了直观比较抢修工作质量与效率，本文对每个评价指标进行赋分(满分为10分)。根据实际情况和专家经验，将各评价指标分为5个等级，从高到低得分分别为10分、9分、8分、7分和6分。对于客观评价指标，每个故障工单都有1个得分，取平均值之后得到每个月的指标得分；另外，由于不同故障类型的处理时长不同，因此处理时长和超长时间工单比例指标需要分故障类型打分再取平均值。

2 评价指标权重的确定

得到各单项指标的得分之后，需要确定各指标的权重，加权求和即得到配电网故障抢修质量与效率评价综合得分。本文的权重分为主观权重和客观权重，分别对应主观评价指标和客观评价指标。

2.1 主观权重的确定

本文的主观权重采用层次分析法(analytic hierarchy process，AHP)获得。AHP是将评价相关的元素分解成目标、准则等层次，并以此为基础，进行定性和定量分析评估[20]。层次分析法步骤如下：

(1) 构造判断比较矩阵。设评价指标集为{U1,U2,…,Un}，采用1—9标度法对各个状态量指标重要程度进行相互比较，如表1所示。

表1 判断矩阵标度及其含义Tab.1 Judgment matrix scale and its meaning

比较各指标因素的重要性，建立判断比较矩阵：

(1)

(2) 计算状态量指标重要程度排序。记判断比较矩阵的最大特征值为λmax，求出λmax对应的特征向量，归一化后得到主观权重向量α。

(3) 一致性检验。为避免该权重计算方法中主观性带来的片面，还要对结果进行一致性检验：

CR=CI/RI

(2)

(3)

式中：CR为判断比较矩阵的随机一致性比率；CI为一般一致性指标；RI为随机平均一致性指标，取值如表2所示。

表2 平均随机一致性指标Tab.2 Average random consistency index

2.2 客观权重的确定

本文的客观权重采用熵值熵权法计算得到。熵值法根据各状态量指标信息量的大小来确定指标权重，某状态量指标历史数据的差异越大，所包含的信息量就越大，熵值就越小，对应的权重就越大[21]。

采用熵值法计算权重的一般步骤如下：

(1) 构建样本矩阵。假定指标数据矩阵为Xmn，m为待评组数，n为评估指标数量：

(4)

(2) 计算指标值xij在指标j下的比值p(xij)：

(5)

(3) 计算指标j的熵值ej：

(6)

式中：k=1/ln(m)，其中k>1,0≤ej≤1。

(4) 计算指标j的差异性系数gj：

gj=1-ej(0≤ej≤1)

(7)

(5) 归一化后得到权重βj：

(8)

3 配电网故障抢修质量与效率综合得分计算

设客户满意度、到达现场时长、处理时长、故障下降率、超长时长工单比例和重复报修工单比例得分分别为x1，x2，x3，x4，x5和x6，在得到各单项指标的得分之后须根据配电网实际情况进行适当修正，使其更加合理。修正规则如下：

(1) 客户满意度。考虑到供电公司对服务质量的重视和不满意工单数量极少的情况，出现一个不满意评价工单，该指标得分减去0.5。

(9)

式中：l为不满意工单数量。

(2) 处理时长。评价区域内负载率越大、设备投运年限越长，设备使用频次和老化越快，抢修过程就越复杂，处理时长就越长。在对故障处理时长进行打分时需要考虑相关设备的投运年限和负载率的影响(本文以变压器作为主要考虑对象)，进行适当正向修正，以准确反映抢修难度,则该项指标的最终得分为：

(10)

式中：ρ和γ分别为变压器的投运年限和负载率的修正系数，其值由专家凭经验确定。

(3) 到达现场时长。到达现场时长主要受到抢修区域面积和交通状况的影响。评价区域面积越大、交通状况越拥堵，到达故障现场时间一般就会越长，须进行适当修正。该项指标的最终得分为：

(11)

式中：μ和φ分别为抢修区域面积和交通拥堵延时指数的修正系数，其值分别由专家经验和“高德地图”发布的《中国主要城市交通分析报告》确定。

(4) 超长时长工单比例。在对超长时长工单比例进行打分时须考虑相关设备的投运年限和负载率的影响(本文以变压器作为主要考虑对象)，类似于“处理时长”指标进行修正，该项指标的最终得分为：

(12)

综上，配电网故障抢修质量与效率综合得分S的计算公式为：

(13)

式中：δ为主观权重偏好系数，其取值区间为(0,1)；α1,α2，α3为层次分析法求得的主观权重，β1,β2，β3为熵权法求得的客观权重。

在得到综合得分之后，须考虑各抢修区域的配网自动化率和配电网供电区域等级进行修正，修正后的综合得分为：

S′=ετS

(14)

式中：ε和τ分别为配网自动化率和配电网供电区域等级的修正系数，其值由专家凭经验确定。

4 算例分析

4.1 各评价指标得分计算

本文以南京市2017年7月份95598故障报修工单为例进行配电网故障抢修质量与效率评价。结合专家经验，各指标的修正系数取值如表3所示。

表3 各指标的修正系数值Tab.3 Correction coefficient of each index

根据本文提出的打分方法和修正系数得到各抢修区域配电网故障抢修质量与效率评价指标得分如表4所示。

表4 故障抢修质量与效率各评价指标得分Tab.4 Scores of evaluation indexes of the quality and efficiency of fault repair

4.2 各评价指标权重计算

4.2.1 主观权重

结合专家经验，构建判断比较矩阵如下：

(15)

根据判断比较矩阵计算得到主观权重向量α为[0.296 9，0.539 6，0.163 5]。

经检验，一般一致性指标CI=0.004 6，随机一致性比率CR=0.008 8<0.1，满足一致性要求。因此，结果通过一致性检验。

4.2.2 客观权重

根据2017年7月份南京市95598故障报修工单信息构建样本矩阵，经计算得到客观权重向量β为[0.401 0，0.311 9，0.287 1]。

4.3 评价指标综合得分计算

得到主观权重和客观权重之后，根据表4各评价指标的得分，利用公式(13)计算得到配电网故障抢修质量与效率综合得分(主观权重偏好系数δ取值为0.4)。在此基础上，考虑各抢修区域的配网自动化率和配电网供电区域等级对综合得分进行修正，最终结果如表5所示。

表5 各区域故障抢修质量与效率综合得分Tab.5 Comprehensive score of quality and efficiency of fault repair in each area

由表5可知，配电网故障抢修质量与效率综合得分从高到底的区域分别为高淳、溧水、市区、浦口、江宁和六合。由于高淳和溧水的负荷较低,电网故障数量远小于市区，故障抢修质量与效率评价得分较高；市区的故障数量虽多，但由于其负荷等级高，是故障抢修工作的重点区域，受供电公司高度重视，因此其故障抢修质量与效率评价得分也较高。

5 结语

本文综合考虑主、客观两方面建立了配电网故障抢修质量与效率的评价体系。选定客户满意度、到达现场时长、处理时长、故障下降率、超长时长工单比例和重复报修工单比例作为故障抢修质量与效率的评价指标；采用专家知识优化决策算法对各指标打分并考虑相关因素进行适当修正；采用层次分析法和熵权法确定各指标的权重，加权求和得到各抢修区域的故障抢修质量与效率的综合得分。通过配电网故障抢修质量与效率的评价体系可以直观比较并评价各责任单位故障抢修工作的质量与效率，从而挖掘抢修工作的薄弱点，提高故障抢修效率，缩短故障处理时间，提升配电网运行管理水平。

本文虽然建立了配电网故障抢修质量与效率评价体系，但在评价指标的选取上还有待于改进，需要进一步挖掘更多能准确反映抢修质量与效率的评价指标，进一步完善抢修质量与效率评价体系。