基于層次分法的電力通信網狀態檢修評價方法*

邱細蝦,劉智聰,周勇彪,黃 豐

（廣東電網公司佛山供電局，廣東佛山,528000）

0 引言

通信網絡的正常運行對于電力網絡運行和維護有著至關重要的作用。尤其在智能電網的建設中，通信網絡和系統對電力系統起著顯著的基礎支撐作用。因此，需要對于電力通信網絡設備需要進行更科學合理的檢修，以保證通信網絡具備優良的工作狀態和性能，保障電力正常供應。

文章提出了一種狀態檢修的評價方法，該方法基于層次分析法(AHP,Analytic Hierarchy Process)的基本思想，采用閉環反饋的方式調整狀態參數權重，使評價結果盡量合理。同時，該方法對設備狀態進行靜態評價和動態趨勢評價，從而對設備的維護和檢修提出合理科學的建議。

1 電力通信網設備狀態檢修的意義

電力通信設備的現行檢修方法主要依靠計劃檢修的模式，按照預設的固定檢修周期對設備進行檢查。設備的檢修周期制定主要依靠主觀推測，易導致通信設備出現過度檢修或檢修不足，從而造成檢修費用浪費，或通信設備隱患無法及時消除，運行的穩定性可靠性無法達標。

狀態檢修是一種主動實施的一種設備檢修方式。狀態檢修對通信設備狀態以及狀態變化趨勢進行合理分析，從而推斷通信設備當前健康狀況，應當采取的對應處理，以及該設備今后檢修內容和時間的安排。

2 層次分析法(AHP)基本思想

層次分析法(AHP)一種定性分析和定量分析相結合的系統分析方法。通過將復雜問題分解為各評價指標的組合，對各評價指標進行兩兩對比，形成反應各評價指標間相對重要性的判斷矩陣A=(aij)。陣A為正互反矩陣，但并不能保證滿足判斷矩陣的一致性。因此，該方法需要反復進行一致性檢查和重構判斷矩陣，大大增加了確定指標權重的工作量。

大量研究針對對層次分析法的缺陷進行了改進。其中一種方法是通過對判斷矩陣進行處理，使其變換成相容矩陣。該方法不僅能可以避免反復構造判斷矩陣，而且能保證矩陣的一致性，從而簡化確定指標權重的過程。

文章將采用基于層次分析法的相容矩陣方法對電力通信網設備的狀態進行評價，從而推斷出合理的維修和檢修建議。

3 電力通信網設備狀態檢修評價模型

電力通信網設備狀態檢修評價方法的核心是狀態評價模型。該模型規定了：在對通信網設備進行狀態檢修時所需要采集的狀態參數；各狀態參數的權重計算；設備狀態最終評分如何產生；如何根據設備狀態評分結果和評分結果在時間維度上的動態變化趨勢來分析檢修處理建議；以及，如何通過閉環反饋，進行判斷矩陣的調整。

該評價模型的關鍵在于：設備狀態評價的計算；基于閉環反饋的判斷矩陣優化；動態分析設備狀態評價結果。

3.1 設備狀態評價的量化計算

根據層次分析法，為對設備狀態進行合理全面的評價，可以根據設備類型，總結出影響其性能指標的若干方面，再對每個方面總結出具體的可做數值評價的狀態參數。

以綜合數據網中的路由器為例。路由器狀態由為其性能狀態、配置狀態以及運行狀態三部分組成。

1)路由器性能狀態參數包括：路由器CPU工作狀態；內存占用狀態；設備溫度狀態；電源狀態；風扇狀態；主板狀態等。

2)路由器配置狀態參數包括：路由器基本配置；安全配置；接口配置；接口配置；路由協議配置等。

3)路由器運行狀態參數包括：設備日志狀態；路由協議運行狀態；流量狀態等。

根據相容矩陣方法，構建路由器狀態參數的始判斷矩陣A=(aij)，并計算出其相容矩陣B=(bij)。根據狀態檢修中錄得的各項狀態參數數值，可以計算各設備的狀態評價分值。

3.2 基于閉環反饋的判斷矩陣優化

層次分析法通過兩兩對比狀態參數相對重要性，主要依靠以往經驗判斷，具有一定的隨機性。為了使判斷矩陣更合理準確，可以考慮利用建立設備狀態的訓練集數據，通過比較量化計算結果與訓練集數據的差異，形成反饋，從而調整判斷矩陣中某些元素數值，使權重分配盡量合理，狀態評價結果更貼近實際。

設有某設備的訓練數據，其標準狀態分值為ε，若其量化計算結果為R。計算D = ε-R,比較計算結果與標準分值的差別。如果D值大于0，則表示存在某些被扣分狀態參數項，其數值所占權重偏大；如果D值小于0，則表示存在某些被扣分狀態參數項，其數值所占權重偏小。

出于簡化算法考慮，每次利用反饋調整判斷矩陣只針對一項狀態參數權重，其算法表示如下所示：

3.3 設備狀態的動態評價

對電力通信網設備采用傳統層次分析法得出的評價結果，是關于該設備在某一時刻狀態的靜態評價。而狀態檢修的目的即為根據設備狀態，合理安排設備檢修周期和檢修項目。因此需要對設備狀態進行動態評價，分析其歷史狀態數據，推斷其狀態變化趨勢，預測在設備狀態達到某一告警閾值前安排檢修。

在設備連續兩次狀態檢修之間，定義設備狀態評價結果的變化速率qi。在有足夠多的歷史數據的前提下，可以使用線性回歸預測模型，對第i+1次狀態檢修時的狀態變化速率進行預測。根據預設的該設備狀態的預警閾值V，因此可以預測應當在t時間前，應當安排對該設備的下一次狀態檢修。

通過對設備狀態評價的動態分析，推斷下一次狀態檢修的時間，可以防止固定周期檢修所造成的多度檢修和檢修不足，可以在保障設備正常工作的同時，有效降低設備檢修成本。

4 系統實現

本章介紹對上述狀態檢修評價方法的編程實現。系統采用C#為編程語言，采用MySQL為后臺數據庫，系統分為用戶輸入界面、業務處理、系統輸出三大部分。系統結構如圖1所示。

圖1 狀態評價方法系統實現結構圖

5 總結

文章提出了一種基于層次分析法的狀態評價方法。該方法采用相容矩陣避免了傳統層級分析法反復檢查判斷矩陣一致性，以及修改判斷矩陣的負擔。方法提出一種利用反饋調整判斷矩陣的方法，通過訓練數據集修正在初始構造判斷矩陣時的不合理性。此外，該方法提出了一種利用時間維度的歷史狀態數據，對設備狀態進行預測，從而給出設備檢修時間安排的合理建議。原型系統被編程實現來驗證該方法的可行性和有效性。該系統在進行完善后，有望被電力公司采納，投入生產運行，用以進行電力通信網設備的狀態檢修工作。

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