基于配网自动化终端的多层次评价方法研究

朱传谱，吴宽，张明，董芸州，顾育滨

(海南电网有限责任公司，海南 海口 570100)

1 引言

随着电网规模的日益扩大与智能化发展，设备与数据信息量都逐渐繁杂。而配网位于电力系统的末端，设备种类繁多，厂家众多，网络连接及运行方式多样，且其影响因素维度复杂，而确保配网自动化终端安全运行是保证配电网供电可靠的必要条件[1]。

配网自动化终端的传统检修方式主要为故障检修和定期检修，这两种传统检修方式都存在较大局限性:故障检修故障原因分析与故障定位存在困难，且检修成本高昂；定期检修涉及的自动化终端设备数量繁多，检修人员付出的人力成本和时间成本高昂，对宝贵的检修资源易造成浪费。此外目前缺乏统一配网自动化终端评价标准，非统一化的评价标准使自动化终端设备状态评价工作带来了不准确性。因此有必要构建标准自动化终端设备状态评价体系，对终端设备进行统一管控，得到准确的设备状态情况，从而有计划地制定检修任务，降低自动化终端设备运行与检修风险转化为电网事故的概率，为配电网经济稳定运行提供支撑。

本文结合配网自动化运维工作实际，以配网自动化终端设备状态分层评价体系为出发点，基于层次分析法给定各层次评价指标权重计算方法与各状态量的评分细则，得到设备的综合评分与评价等级，为配网自动化终端设备的运维检修工作提供决策支撑。

2 配电自动化终端多层次评价体系

配电自动化终端多层次评价指标体系具有面广、点多、要素复杂的典型特点，必须结合配电自动化终端的实际情况，把握重点，突出整体对评价指标进行层级划分。本文结合SMART准则基本要求与配电自动化终端相关影响因素，考虑客观性(真实、准确、一致)、系统性(全面、重点、规范)、实用性(方便、可靠、可比)、科学性(无交叉重复)等原则[2]，对配电自动化终端指标多层次体系构建如图1所示。

图1

其中:S1设备本体状态量表征的主要是自动化终端设备的实际运行状态，通过设备的本体状态、环境状况以及三遥情况直接反映设备的本体情况。S2可靠性状态量主要反映的是与自动化设备同批次同型号的可靠程度，分值越低表明该设备潜在可靠性越差。S3运检历史状态量反映了设备的过去运检状态对当下的风险情况，距离上次检修时间越长，潜在故障风险越大；而上一次设备的状态评级对当下也具有指导作用；设备的运行年限越长，潜在故障风险也越大。S4改进性状态量中的家族性缺陷主要反映了设备设计或制造环节的固有缺陷，非家族性缺陷则反映的是运行检修中发现的缺陷。

构建配电自动化终端多层次评价指标体系后，为避免繁杂的数值计算，本文首先利用层次分析法确定一二级评价指标权重，再根据百分制原则与各指标权重确定各指标总分，最后制定各二级指标的评分细则，根据相关评分原则对各二级指标得分进行确定并累加得到状态评价总分与评价等级。

3 层次分析法

层次分析法(AHP)是一种将与决策密切相关的元素分解为方案、准则、目标等层次，并在相关基础上进行定性与定量分析的决策方法[3－4]。本文首先利用层次分析法将配电自动化终端多层次评价指标体系分解成不同的层次结构，然后通过求解判断矩阵特征向量，求得各二级指标对其对应一级指标的优先权重，最后用加权和的方法确定评价因子的最终权重。

在构造判断矩阵求解优先权重时，常采用1－9标度法，由专家小组通过反复论证，对本层次不同元素进行两两比较给出标度值。具体的1－9标度法如表1所示。

表1 判断矩阵标度值含义

对本层次不同元素进行两两比较后，就可得到对应判断矩阵:

该判断矩阵里的任何元素pij都大于0，且满足pii＝1、pij＝1/pij，即矩阵P为正互反矩阵。

然后利用方根法计算判断矩阵的特征向量近似解与最大特征值，并进行一致性判断，具体过程如下:

(1)计算判断矩阵的每一行元素的乘积Mi:

(2)计算Mi的n次方根Wi:

(3)对向量W＝ (W，W，W，…，W)T进行正

123n规化处理得到判断矩阵的特征向量近似解:

(4)求得判断矩阵的最大特征值:

(5)根据最大特征值进行一致性检验判断:

式中，CI为一致性比率，CR为一致性判别指标，RI为同阶随机一致性指标平均值。1－14阶正互反矩阵计算1000次的RI值如表2所示。

当CR<0.1时，一致性判别指标合格，假如不合格则需重新调整判断矩阵P。

表2 随机一致性指标平均值RI取值

4 配电自动化终端评价方法

4.1 评价细则

通过层次分析法得到配电自动化终端各级指标权重后，采取百分制将二级指标乘上100，即得到二级指标的对应分数，并在此基础上制定的评价细则如表3所示[5]。

表3 配电自动化终端评价细则

4.2 评价等级

根据评分细则对总分100与每一项二级指标扣分值进行累加值求差即得到自动化终端设备总得分。同时考虑单项指标因素过差相关特殊情况，防止单项指标扣分严重而总体得分良好造成设备评价失真的情况。最终自动化终端设备评价等级如表4所示。

表4 配电自动化终端状态评价等级

5 结语

本文考虑配电自动化终端多维度影响因素，基于层次分析法给出了一种符合客观实际的配电自动化终端多层次评价方法，评价方法过程总结如下:

(1)结合配电自动化终端的实际情况，把握重点，突出整体对评价指标给出配电自动化终端状态多层次评价体系。

(2)通过层次分析法得到配电自动化终端一二级指标权重，并基于百分制原则得到各层级指标权重分值。

(3)根据评分细则给出各层级指标扣分项，并核算设备最终评价分数，确定设备状态评价等级。

本文的多层次评价方法从客观实际对自动化终端运行状态的各个方面进行了定量与定性评价，所制定的评分细则具备良好的工程实用性和可操作性，为配网自动化终端的运行管理和状态检修提供有力支撑。