基于大數據的計量器具質量分級評價體系研究

劉 璐 ，周榆曉 ，尚 瑩 ，劉 晨 ，劉 罡

（1 國家電網遼寧省電力有限公司計量中心,遼寧 沈陽 110186）（2 國家電網遼寧省電力有限公司電力科學研究院,遼寧 沈陽 110006）

1 引言

計量器具質量分級評價體系將從加強建設國家電網公司電能計量器具管控出發，以到貨前全性能試驗環節為主，通過定量的方式評價電能計量器具的優劣。該體系能夠在精確計量領域提供重要的導向作用，并通過督促供應商改進產品質量進而推動整個電能計量行業的發展。

2 計量器具質量分級評價體系的設計思路

該體系針對電能計量器具種類多、項目不一致等特點，從質量管控目標出發，在分析各電能計量器具試驗項目、管控辦法規定的基礎上，在一定原則下建立電能計量器具分級評價體系，為對電能計量器具分級評價打下良好基礎。為科學建立本套評價體系，需將計量器具的全部試驗項目共分為兩級評價。通過對試驗結果進行數學分析確定科學的評價方法，采用迭代的線性加權法計算出最終評價得分，并以此作為評價結論，從而直觀得到電能計量器具的質量優劣，并可以在此基礎上進行二次開發，從數據本身挖掘更多信息。

2.1 指標選取原則

建立評價指標是開展電能計量器具分級評價的重要基礎和依據。鑒于此，需要建立一套科學、合理的評價體系，應遵循以下原則[1]：

（1）整體性：對電能計量器具的質量情況進行全面評估。

（2）通用性：適用于各類電能計量器具。

（3）靈活性：具有指標范圍擴展的能力。

2.2 設計思路及實現步驟

（1）明確指標范圍：文中針對電能計量器具到貨前全性能檢驗，共涉及單相智能表、三相智能表、低壓電流互感器三類電能計量器具的全部試驗項目。

（2）指標梳理：將試驗項目按類型進行分類，將試驗大類確定為一級指標，試驗大類所包含具體試驗項目定為二級指標。

（3）指標分析：對全部試驗項目按照試驗結果進行分析，分為數據類、判定類與結合類，即試驗結果全部為試驗數據的為數據類、試驗結果僅為合格與否的為判定類、試驗結果為數據與判定結合的為結合類。

（4）指標展示[2]：對全部試驗項目的評價結果以及最終評價結果進行展示，評價結果能夠反映出計量器具的整體質量水平以及具體某環節的性能表現。

3 計量器具質量分級評價體系的建立

文中在對計量器具類型與評價指標選取進行分析并確立的基礎上，針對遼寧計量中心計量器具全性能檢驗初步設計了一套計量器具分級評價體系構成方案，對其中的指標進行進一步確認。該體系從單相智能表、三相智能表和低壓電流互感器三個方面，提出計量器具分級評價體系。其中，單、三相智能表由8個一級指標組成，低壓電流互感器由6個一級指標組成。二級指標則依據計量器具的具體規格差異化配置。

圖1 設計思路示意流程圖

圖2 計量器具質量分級評價體系

4 計量器具質量分級評價模型研究

文中提出的計量器具質量分級評價方法是以組合評價理論為依據，采用聚類分析、統計分析、方差分析等數學手段確定各指標的對應權重，依據計量器具的屬性及指標特點，將數學手段、主觀經驗相結合，并輔助Origin、Statistical Product and Service Solutions（簡稱SPSS軟件）等數據處理軟件以及相應數學處理軟件等評價方法相結合，以科學、合理、全面、有效地對計量器具質量進行分級評價的新型評價方法。

4.1 評價方法設計思路

4.1.1 評價方法的原則

計量器具質量分級評價方法主要依據以下原則進行設計：

（1）完整、全面、指標科學、可行；

（2）根據不同的評估對象選擇科學的評估方法；

（3）所選擇的評估方法均是主、客觀組合評價，同時體現主、客觀評價信息；

（4）評估結果科學，具有可推廣性。

4.1.2 評價方法的思路

計量器具質量分級評價模型，構建思路主要包括：

步驟1：建立雙階層次結構指標體系[3]，即分為目標層和指標層的層級結構體系。目標層即對計量器具質量做出綜合評價，指標層即為分布在各屬性上的底層指標。

步驟2：結合以往工作經驗及試驗類別的影響因素確定一級指標權重，結合影響因素與試驗結果差異程度確定二級權重。對于主觀權重可采用層次分析方法（AHP），對于客觀權重可采用聚類分析、統計分析、方差分析等數學方法。

步驟3：將組合評價模型應用到計量器具的評價中，運用線性加權法[4]得到定量的計量器具質量分級評價結果。

4.2 評價指標的處理及指標權重的確定方法選取

目前使用的指標賦權方法很多，依照各方法的原理、原始數據特點及優缺點，可以將賦權方法歸結為三類，即主觀賦權法、客觀賦權法和組合賦權法。主觀賦權法是依據該領域專家的理論基礎和實際工作經驗來對評價對象進行判斷，從而得到各指標的相對重要程度。客觀賦權法是完全依據評價對象的指標數據本身體現的信息來進行計算，從而得到相應權重，不受人為主觀因素影響。組合賦權法，即綜合上述主觀賦權法與客觀賦權法的組合算法，既能體現出專家學者主觀的指標相對重要程度，又能在一定程度上保證數據本身的信息得到有效運用，較好地發揚了兩種賦權法的優勢[5]。文中針對具體指標分別采用上述三種賦權法。

4.3 通用評價模型

計量器具到貨前全性能檢驗項目具有差異性，為滿足評價的標準化需求，為有效統一各計量器具的評價方法，文中提出了一個具有通用價值的分級評價模型，模型如下：

其中：為某上級指標的評價分值，為該上級指標對應包含的各項下級指標的評價分值，為該下級指標對應的權重。

此套數學模型將每類計量器具到貨前全性能試驗所涉及的全部試驗項目按照影響因素分類分級，共有二級指標。一級指標包括各類計量器具的試驗項目大類；二級指標為各大類試驗中所涵蓋的試驗項目。權重確定依據上述兩種數學方法。本套評價模型將分值做統一劃分，采用百分制，并分為A（100分）,B（80分）,C（60分）,D（0分）四個檔位，每個二級指標按照試驗結果表現能夠得到客觀的評價分值。將得到的分值與確定的權重通過線性加權法進行計算從而得到最終的評價結論。

5 實證過程與結果分析

此部分以2017年某批次的某一特定供應商的單相智能表為案例，采用計量器具質量分級評價方法與模型進行評價。

5.1 案例分析流程

首先對該批次單相智能表的試驗結果進行統計分析，確定其二級指標，對每項試驗進行評分。而后結合二級指標權重，利用線性加權法計算二級指標的評價分值。將二級指標的評價分值作為一級指標的評分，結合一級指標權重，利用線性加權法計算出總分值。評分流程如圖3所示。

圖3 評分流程

圖4 評價結果橫向比較流程

5.2 評價結果的應用

5.2.1 評價方法的原則

以每一到貨批次為單位，比較同一批次不同供應商產品的評價結果，即具體分數值，通過分數值的高低可以直觀得出優劣程度結果。橫向比較時，可采用聚類分析方法對每批次評價結果進行評判比較，流程如圖4所示。

5.2.2 評價方法的原則

以供應商為單位，將不同年份、不同批次、同一供應商的評價結果進行縱向比較，進行穩定性分析，可用圖像、表格等形式呈現評價結果的變化趨勢。同時，將不同供應商評價結果進行相關性分析，如果出現不同供應商產品質量變化趨勢明顯且相關的情況，可以初步判斷檢測標準出現了漂移現象，進一步加強對檢測標準的監督管理，流程如圖5所示。

圖5 評價結果縱向比較流程

6 結語

基于大數據理念的啟發，文中主要針對遼寧電能計量器具到貨前全性能試驗，應用大數據理論對歷史檢驗數據進行分析，在對電能計量器具質量管控充分研究的條件下提出了一套計量器具質量分級評價體系。通過實際應用檢驗，文中研究提出的質量分級評價體系具有通用性與靈活的特點性，可以進一步拓展到其他環節對計量器具質量進行全方位的管控，對國家電網公司開展標準化質量監督具有重要推動意義。

文中提出的基于大數據的計量器具質量分級評價體系仍需進一步研究。目前，此套計量器具分級評價管理體系能夠獨立對電能表進行評價，日后可以在現有成果基礎上，繼續開展深入研究。通過軟件編寫與規劃嵌入遼寧省計量中心質檢業務管理系統，相結合進而并與省級計量中心生產調度平臺對接，自動完成對電能計量器具的品級評價。并結合圖形可視化技術更為直觀地反映電能計量器具質量狀況[6]，進一步完善電能計量器具的質量管控工作。

參考文獻

[1]朱東華,張嶷,汪雪峰,等.大數據環境下技術創新管理方法研究[J].科學學與科學技術管理,2013,34(4):172-180.

[2]羅東,胡良煥,邢玉珍.電網評價指標體系研究[J].安徽電力,2009,26(3):75-79.

[3]鄧雪,李家銘,曾浩健,陳俊羊,趙俊峰.層次分析法權重計算方法分析及其應用研究[J].數學的實踐與認識,2012,07:93-100.

[4]李學遠.基于方差分析的故障測距算法的研究[D].重慶大學,2007.

[5]A.J.Lopes，R.Lezama，R.Pineda Model.Based Systems Engineering for Smart Grids as Systems of Systems[J].Proscenia Computer Science, 2011,6:441-450.

[6]楊思遠.質檢大數據平臺技術架構及應用服務價值模型探討[J]. 質量技術監督研究，2017(02):47-50.