基于改進復合賦權的配電網建設多維度綜合評價

陳 雪，陳大才，李繼宇，郭智源，唐 琦

(1.國網福建省電力有限公司 經濟技術研究院，福建 福州 350012；2.國網福建省電力有限公司 福州供電公司，福建 福州 350009)

隨著國民經濟的不斷發展以及生活水平的持續提高，在生活和生產等方面對電力的供電要求越來越高[1]。配電網作為電力系統和用戶連接的中介，其在電網中占據了重要位置[2]。配電網建設和改造的直接依據是供電用戶的用電需求，因此需要對配電網工作建設進行嚴格評估，不僅能夠對建設質量進行把控，還能保障用戶的供電可靠性[3-5]。

配電網建設工程的評估是配電網規劃的重要環節。目前在配電網建設工程中有眾多因素是工程建設中需要把控的重點，如果僅從單一角度進行評價，則無法全面且準確獲得評估結果[6-8]。因此，需要從可行性、可靠性和經濟性各個方面對工程進行深入評價，建立起能夠符合配電網建設工程實際的評價指標體系。

根據評價指標體系需構造合適的評價方法，目前在對配電網的綜合評估方面已有較多成果[9-10]。一些學者通過矩估計方法對電能質量的評價指標進行賦權，并構造基于灰色理論的綜合評價方法，對配電網供電質量進行分析[11]。利用層次分析法(AHP)、熵權法以及灰色關聯度方法建立配電網的線性賦權和評估方法[12]。還有學者根據魚骨原理，針對配電網的網絡結構、負荷供應能力以及運行管理等方面，利用德爾菲法對配電網進行評價[13]。此外，還有一些改進的評價方法也被研究[14-16]。然而針對配電網工程建設進行綜合評價時仍鮮有研究，上述方法對工程建設評價時仍無法考慮全面，亦無法滿足其多樣性。因此，亟待研究一種能夠有效且全面對配電網工程建設進行綜合評價的方法，進而能夠分析工程問題，提高工程建設效率。

本文針對基于改進復合賦權的配電網建設多維度綜合評價方法展開了一系列的研究分析。①針對配電網工程建設的主要因素進行分析，建立配電網多維度綜合評價指標體系；②基于改進的AHP和反熵權法，對各指標權重從客觀和主觀2個方面進行賦權；③構建基于多維度的建設綜合評價模型；④利用所提方法對實際配電網工程進行評估分析，其結果為配電網工程建設提供重要參考。

1 配電網多維度綜合評價指標體系

為了對配電網的建設工程情況進行評價，需要構建合理的評價體系。綜合評價指標體系為幾個相互關聯和幾個相互獨立的因素根據設定的層次結構所組成的一個統一的評價整體。本文針對福建省內幾個配電網工程設計合理的多維度綜合評價體系，從而實現對工程質量進行有效的把控，進一步找出在建設過程中所出現的問題以及待優化的環節，最終實現促進今后配電網工程更經濟更安全的建設和發展。所以在針對評價參數進行選擇時要秉承具有獨立性、經濟性、可行性以及安全性的理念，建立合理的、易獲取的評價參數。根據《福建省城市架空線路入地工程管理規定(試行)》《配電網規劃設計技術導則》《“十三五”電網發展若干指導意見》等有關規定[17]，構建由一級基本指標和二級細化指標組成的多層次綜合評價指標體系，具體如圖1所示。

圖1 配電網多維度綜合評價指標體系Fig.1 Multi-dimensional comprehensive evaluation index system of distribution network

所設計的配電網多層次綜合評價指標體系由規范合理性核查指標、建設必要和可行性指標、建設現場核查指標以及整體把控指標構成一級評價指標體系。其中規范合理性核查指標、建設必要和可行性指標2個指標主要針對工程建設初期階段進行評價；建設現場核查指標、整體把控指標主要針對工程建設過程進行評價。在一級評價指標體系下涵蓋了24個二級細化指標，通過對各個指標進行合理的評價，進而得到評價對象的最終綜合評價結果。

2 基于改進AHP—反熵權法的復合賦權

在實際的指標評價過程中，由于指標評價存在一定的主觀性與不確定性，若僅使用單一的評價方法則可能造成評價結果不準確。因此，采用改進AHP和反熵權法對評價指標進行復合賦權，能夠降低賦權法引起的結果的不確定性，提高評價可靠性。

2.1 改進AHP的主觀賦權

利用改進的AHP法對綜合評價指標的主觀權重進行分析[18]，該流程分為5個步驟。

(1)獲取評價指標的多維度結構并建立對比矩陣。依據圖1所示的多維度綜合評價指標體系明確各級評價指標。針對評價體系中相同維度的不同指標進行相互對比，建立對比關系，并設定若指標m比指標n優先級，則賦值為0；若指標m比指標n一樣重要，則賦值為1；若指標n比指標m優先級，則賦值為2。因此得到對比矩陣C，表達式被定義為：

(1)

式中，參數cmn為指標體系中第m個指標和第n個指標的優先順序對比結果，且當m與n值相等時，即為自身對比，則cmn值為1；此外，N為指標數量，則m和n的取值為1，2，…，N。

(2)通過優先指數Rm對不同評價指標的優先級進行判斷，其指數Rm為：

(2)

(3)把對比矩陣C換算成判斷矩陣B，判斷矩陣系數計算公式為：

(3)

式中，參數Rmax和Rmin的差值為兩行元素和的極差，利用最大值Rmax和最小值Rmin當作基本點，優先級在此之后的則定義為Bk，由于矩陣一致性，因此該判斷矩陣B滿足下式：

Bmn=Bmk·Bkn

(4)

(4)明確不同指標的主觀相對權重ω1m，該計算公式被定義為：

(5)

式中，參數為矩陣B里第m行參數相乘后開N次方，即為該第m項指標的權重。

(5)判斷矩陣的一致性校驗。通過引入一致性參數CI，對判斷矩陣進行校驗。一致性參數CI被定義為：

(6)

式中，參數λmax為判斷矩陣B中最大的特征值。若參數CI的值越小，則說明該矩陣的一致性效果也越佳。

2.2 反熵權法的客觀賦權

熵權法的基本理論為：一個評價指標的混亂程度越大，那么該熵值就較小，表征該指標的離散程度越大，則其對整體評價系統的影響程度高，權重也就更大[19]。但是傳統的熵權法存在對評價指標混亂程度尤為靈敏，則造成權重偏離較為嚴重，因此通過反熵權法進行指標的客觀賦權，能夠有效的克服該問題[20]。反熵權法H′具體被定義為：

(7)

其中參數Qim被定義為：

(8)

式中，參數dim為評價矩陣的數據信息，即為第i個對象的第m項指標信息，其指標信息矩陣D定義為：

D=[dim]M×N

(9)

其中，參數M和N分別表示共有M個評價對象和N項評價指標。

把不同指標的反熵結果通過歸一化得到各個指標的客觀權重結果：

(10)

2.3 復合權重計算

利用改進的AHP和反熵權法進行復合賦權，其指標的主觀權重和客觀權重分別是ω1m和ω2m，因此令指數的復合權重為Wm，其表達式為：

Wm=β1ω1m+β2ω2m

(11)

式中，參數β1和β2為權重系數，取值為0～1，且兩者的和等于1。

指標參數的綜合指標評價得分P的表達式為：

(12)

式中，參數pBm為指標對應的得分。

3 基于多維度的綜合評價模型

根據所得到的復合權重計算結果，利用多屬性法對配電網工程建設進行綜合評價，并結合置信度展開進一步分析。因為不同評價參數的數量綱也不一樣，所以要將其屬性測度進行統一。把不同指標屬性分成5個等級，分別為評價成功、基本成功、合格、基本不成功以及失敗。

設定每個指標的上限為dm，s，其下限為dm，s+1，因此其單指標的屬性度S表達式為：

(13)

在多維度下的傳遞函數sd表達式為：

sd=min(|Sm，s-dm，s+1|，|Sm，s+1-dm，s+1|)

(14)

因此單維度測度Um，s的表達式為：

(15)

同時，該單維度測度Um，s還應該滿足：

(16)

根據單維度測度以及評價結果構造多維度綜合指標測度，并基于置信度準則進行等級劃分。多維度綜合指標測度表達式為：

um=∑WmUm，s

(17)

令置信度參數是ρ，其屬性等級LS的計算方程被定義為：

(18)

式中，等級LS的值分別有1、2、3、4和5，其值分別表示綜合評估結果為評價失敗、基本不成功、合格、基本成功以及成功。具體的評價判據見表1。

表1 結果置信度劃分Tab.1 Result confidence partition

4 案例分析

為了驗證所提的配電網建設工程評價方法是否準確及有效，選擇CM線路改造工程、QZB配套線路新建工程、NM線路改造工程以及FYB電廠線路送出工程4個福建省配電網工程項目的實際數據進行分析。

利用改進AHP和反熵權法對評價指標進行復合賦權，得到復合權重對比結果如圖2所示。

圖2 多維度綜合評價指標復合權重Fig.2 Composite weight of multi-dimensional comprehensive evaluation index

圖2能夠直觀地反映出在設定的配電網工程綜合指標評價體系中各個指標的權重占比，其中建設現場核查B3的幾個指標占比最大，該二級指標占比達到32%。并且建設工程安全指標C35的權重達到了8.2%，占比為所有二級指標權重最大，表明在建設工程中安全因素是重中之重，不僅要保障設備安全，更要保障人身安全，合理開展建設。

根據計算所得到的綜合評價指標復合權重結果，利用多維度綜合評價模型對CM線路改造工程、QZB配套線路新建工程、NM線路改造工程以及FYB電廠線路送出工程進行進一步的評分及判定，其結果見表2。

從表2中能到得到CM線路改造工程、QZB配套線路新建工程以及FYB電廠線路送出工程的綜合指標評價得分均超過了90分，且等級LS的值均為1，則表明該項目評價成功。進而表明該配電網工程在建設過程中均有嚴格把關，基本符合工程建設的規范，多維度的評定結果都是成功，基本達到了預期的建設目標。

表2 多維度綜合評價結果Tab.2 Multi-dimensional comprehensive evaluation results

NM線路改造工程的綜合指數評分低于90分，表明該工程還存在一些問題，仍待進一步改善。造成該工程的評價結果僅為基本成功的主要因素是由于在工程中期評價中項目階段建設合格率C45和建設問題整改情況C32得分偏低。在此2個項目的得分上，該項目與其他3個優秀工程進行對比，具體結果如圖3所示。

圖3 不同工程的C32和C45指標對比結果Fig.3 Comparison results of C32 and C45 indexes of different projects

從圖3中更為直觀地表明，在NM線路改造工程中項目階段建設合格率C45和建設問題整改情況C32得分分別為67.1和61.2，大大低于其余工程。造成該問題，主要是由于工程中期遇惡劣天氣影響，加大了現場把控難度，造成有所不足，因此還需要加強現場管控力度，保障建設質量。

綜述上述，通過基于改進復合賦權的配電網建設多維度綜合評價方法，能夠從不同方面、不同階段對配電網工程建設進行有效評估和把控，能夠及時發現相關問題，并提供有效整改措施，提高建設質量和經濟性。

5 結論

本文研究了基于改進復合賦權的配電網建設多維度綜合評價方法。根據配電網工程建設的主要因素，建立含4個一級指標的配電網多維度綜合評價指標體系，對配電網工程進行全面的系統分析。基于改進的AHP和反熵權法對各指標權重從主觀賦值和客觀賦值2個方面進行復合賦權，并建立基于多維度綜合評價模型，讓評價方法更為科學和合理。利用所提方法對實際的配電網工程進行分析，能夠得到各個工程的最終綜合評分，并展開成功度分析。結合實際數據以及項目建設情況，可以較為全面并客觀地獲得該項目建設中存在的薄弱環節，從而提供有效整改措施，提高建設質量和經濟性。該方法能夠為配電網工程建設進一步的發展提供重要的理論指導意義和可靠性依據。