電網(wǎng)物資質(zhì)量動(dòng)態(tài)智慧評(píng)價(jià)方法研究及應(yīng)用

云玉新，辜 超，趙笑笑，劉傳彬，趙富強(qiáng)，張曉星

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250003；2.國家電網(wǎng)有限公司技術(shù)學(xué)院分公司，山東 濟(jì)南 250002；3.武漢大學(xué)電氣與自動(dòng)化學(xué)院，湖北 武漢 430072）

0 引言

電網(wǎng)是為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供電力供應(yīng)的重要基礎(chǔ)，電網(wǎng)安全必須有高質(zhì)量的電網(wǎng)設(shè)備。當(dāng)前質(zhì)量強(qiáng)國已成為國家戰(zhàn)略，為促進(jìn)電網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量提升，電網(wǎng)公司持續(xù)深化入網(wǎng)物資質(zhì)量管控，為電網(wǎng)安全運(yùn)行奠定健康設(shè)備基礎(chǔ)［1-4］。電網(wǎng)物資質(zhì)量評(píng)價(jià)是保障入網(wǎng)物資質(zhì)量，促進(jìn)裝備質(zhì)量提升的有效舉措［5-8］。近年來，為開展電網(wǎng)物資質(zhì)量評(píng)價(jià)，國家電網(wǎng)有限公司設(shè)置了三級(jí)物資質(zhì)量檢測中心，不斷強(qiáng)化各級(jí)檢測中心檢測能力建設(shè)，入網(wǎng)物資質(zhì)量檢測力度逐年增強(qiáng)。在網(wǎng)省公司層面，每年進(jìn)行物資檢測上萬件，完成了巨量的檢測試驗(yàn)工作。

為規(guī)范物資質(zhì)量評(píng)價(jià)工作，多項(xiàng)工作標(biāo)準(zhǔn)與制度規(guī)范得以制定與發(fā)布。例如，國家電網(wǎng)有限公司發(fā)布了涵蓋電網(wǎng)設(shè)備和材料的27 大類（34 小類）物資，覆蓋了電網(wǎng)主要一次設(shè)備和材料。由于電網(wǎng)設(shè)備長期運(yùn)行在高電壓工況下，為全面考核其質(zhì)量水平，需要進(jìn)行的檢測試驗(yàn)項(xiàng)目較多，比如電容式電壓互感器試驗(yàn)項(xiàng)目有24 項(xiàng)，電纜附件有20 項(xiàng)［9-10］。當(dāng)前，在物資質(zhì)量評(píng)價(jià)實(shí)際工作中，均按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目串行進(jìn)行，由于試驗(yàn)項(xiàng)目絕大多數(shù)為高壓試驗(yàn)，需要操作較笨重的試驗(yàn)檢測設(shè)備，且部分試驗(yàn)須達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間，按部就班地串行完成單臺(tái)設(shè)備試驗(yàn)項(xiàng)目耗時(shí)較長。如何優(yōu)化檢測項(xiàng)目，快速檢出質(zhì)量不合格設(shè)備，提高檢測效率，成為物資質(zhì)量評(píng)價(jià)工作亟須解決的問題。

1 電網(wǎng)物資質(zhì)量動(dòng)態(tài)智慧評(píng)價(jià)方法

考慮到入網(wǎng)物資質(zhì)量檢測具有批次性、時(shí)效性、區(qū)域性等特點(diǎn)，必然會(huì)關(guān)聯(lián)到相關(guān)檢測試驗(yàn)項(xiàng)目及試驗(yàn)結(jié)果，這就要求物資質(zhì)量評(píng)價(jià)試驗(yàn)項(xiàng)目及評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)是動(dòng)態(tài)的。本文提出的電網(wǎng)物資質(zhì)量動(dòng)態(tài)智慧評(píng)價(jià)方法依靠數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析方法，利用大量的歷史數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，緊扣物資質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，通過主客觀相結(jié)合的數(shù)據(jù)分析及評(píng)估方法來對(duì)各項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目及評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行組合賦權(quán)，以獲得物資質(zhì)量的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)，優(yōu)化檢測項(xiàng)目，提高質(zhì)量不合格設(shè)備檢出效率。

采用主客觀相結(jié)合的組合賦權(quán)策略，一是允許對(duì)檢測項(xiàng)目優(yōu)先級(jí)及評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行主觀調(diào)整，能夠充分發(fā)揮物資質(zhì)量評(píng)價(jià)專家經(jīng)驗(yàn)；二是充分利用物資質(zhì)量評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)，通過客觀理論計(jì)算來挖掘物資質(zhì)量與評(píng)價(jià)指標(biāo)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)關(guān)系，強(qiáng)調(diào)物資質(zhì)量評(píng)價(jià)的客觀性。主觀賦權(quán)方法采用序關(guān)系分析法計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的主觀權(quán)重值，客觀賦權(quán)法使用熵值法得到其客觀權(quán)重值，然后將兩個(gè)方法計(jì)算得出的權(quán)重值通過幾何平均法的方式得出一個(gè)新的聯(lián)合權(quán)值，這種方式兼具主觀賦權(quán)方法和客觀賦權(quán)方法的優(yōu)點(diǎn)，賦權(quán)結(jié)果更加全面可靠。所提出的電網(wǎng)物資質(zhì)量動(dòng)態(tài)智慧評(píng)價(jià)方法如圖1所示。

圖1 電網(wǎng)物資質(zhì)量動(dòng)態(tài)智慧評(píng)價(jià)方法邏輯

應(yīng)用序關(guān)系分析法確定主觀權(quán)重的流程如下［11-13］：

首先，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)集｛a1，a2，…，ax｝的序關(guān)系（x為評(píng)價(jià)指標(biāo)集中指標(biāo)總個(gè)數(shù)），綜合考慮各評(píng)價(jià)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)歷史數(shù)據(jù)及專家經(jīng)驗(yàn)，對(duì)各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行排序，不合格比例最高的確定為第一序列，其次為第二序列，依次往下進(jìn)行指標(biāo)排序。

對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)ai的相對(duì)重要程度可用其對(duì)應(yīng)的權(quán)重之比來進(jìn)行表示，記作ri，其表達(dá)式為

式中：wi為評(píng)價(jià)指標(biāo)ai的權(quán)重。ri取值可參考表1。

表1 ri賦值參考表

指標(biāo)權(quán)重值為

炳發(fā)呀！我今年是十九歲了，我難道一點(diǎn)兒不知道嗎？每次看到天上的月亮圓了，花園里的花開了，想起我們的青春年少……

則由序關(guān)系分析法確定的主觀權(quán)重值記為w1=［w1，1，w1，2，…，w1，j］。

客觀權(quán)重由熵值法來計(jì)算。熵值法［14-16］是一種客觀賦權(quán)法，僅依賴于數(shù)據(jù)本身的離散性，但使用前需要對(duì)指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。另外，需要考慮到正向指標(biāo)與負(fù)向指標(biāo)，因此對(duì)于正、負(fù)向指標(biāo)需要采用不同的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理。對(duì)m個(gè)樣本，n個(gè)指標(biāo)，則aij為第i個(gè)樣本的第j個(gè)指標(biāo)的數(shù)值（i=1，…，m；j=1，…，n）。

對(duì)于存在理想最優(yōu)值的指標(biāo)，計(jì)算其樣本值與理想值之差的絕對(duì)值，將此值作為處理后的樣本值投入后續(xù)計(jì)算，計(jì)算公式為

式中：aov為該項(xiàng)指標(biāo)理想最優(yōu)值。

對(duì)于能夠直接判斷的指標(biāo)則跳過式（3）直接進(jìn)行后續(xù)計(jì)算。此外，為了避免熵值計(jì)算過程中對(duì)數(shù)的無意義，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化處理后出現(xiàn)的0 值，為每一個(gè)0值加上0.01。

正向指標(biāo)為

應(yīng)用熵值法首先需計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)內(nèi)第i個(gè)樣本數(shù)據(jù)所占該指標(biāo)的比重為

然后計(jì)算得到第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值為

從而得到各指標(biāo)的權(quán)重為

由熵值法計(jì)算得到的客觀權(quán)重記為w2=［w2，1，w2，2，…，w2，n］。

在得到了相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的主觀權(quán)重w1和客觀權(quán)重w2，然后采用幾何平均法得到幾何平均數(shù)，即得到指標(biāo)的組合賦權(quán)的權(quán)重為W=［W1，W2，…，Wn］，其中

2 算例分析

低壓電纜分支箱主要作用是將電纜分接或轉(zhuǎn)接，主要起電纜分接作用和電纜轉(zhuǎn)接作用。相較于其他電網(wǎng)物資，電纜分支箱的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量適合本文方法論述和展示，因此，本文以低壓電纜分支箱為例，介紹所述方法的具體應(yīng)用。選取低壓電纜分支箱試驗(yàn)項(xiàng)目絕緣試驗(yàn)、絕緣電阻測試、主回路電阻測試、電氣間隙與爬電距離、結(jié)構(gòu)外觀檢查、防護(hù)等級(jí)檢驗(yàn)中的主回路與控制回路間電阻、絕緣電阻、相間電氣間隙、帶電部件與裸露導(dǎo)電部件的電氣間隙、相間爬電距離、帶電部件與裸露導(dǎo)電部件的爬電距離等評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行電纜分支箱的質(zhì)量評(píng)價(jià)。詳細(xì)的低壓電纜分支箱的試驗(yàn)項(xiàng)目及評(píng)價(jià)指標(biāo)如表2 所示，記低壓電纜分支箱的評(píng)價(jià)指標(biāo)為Ax。

表2 低壓電纜分支箱的試驗(yàn)項(xiàng)目及評(píng)價(jià)指標(biāo)

低壓電纜分支箱的檢測數(shù)據(jù)，按照l個(gè)指標(biāo)整理，并將每臺(tái)設(shè)備的z組檢測數(shù)據(jù)按照試驗(yàn)時(shí)間順序從上至下排列。記低壓電纜分支箱的試驗(yàn)項(xiàng)目為T，給出1個(gè)低壓電纜分支箱的檢測數(shù)據(jù)示例如表3所示。

表3 低壓電纜分支箱的檢測結(jié)果

根據(jù)低壓電纜分支箱的檢測數(shù)據(jù)，在序關(guān)系分析法中依次將主回路電阻設(shè)為第1 序列，絕緣電阻設(shè)為第2 序列，電氣間隙及爬電距離為第3 序列，防護(hù)等級(jí)檢驗(yàn)、電柜結(jié)構(gòu)外觀材質(zhì)檢測等試驗(yàn)項(xiàng)目下的各項(xiàng)指標(biāo)依次排序并設(shè)置相對(duì)重要度，如表1 相對(duì)重要程度定義方法，設(shè)置第1序列較第2序列的重要度為1.2，第2 序列較第3 序列重要度為1.2，相對(duì)重要性相同時(shí)設(shè)置為1。序關(guān)系及相對(duì)重要程度設(shè)置完畢，可由式（2）計(jì)算得出由序關(guān)系分析法定義的各評(píng)價(jià)指標(biāo)主觀權(quán)重值。對(duì)于各評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重值，運(yùn)用熵值法即式（3）—式（7），并參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)值，可得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重值，這里，與標(biāo)準(zhǔn)值偏差越大，樣本數(shù)據(jù)差異度越大，離散度越大，那么該熵值也越大，代入式（8）計(jì)算之后得到的客觀權(quán)重值也越大。

將得到的各評(píng)價(jià)指標(biāo)在序關(guān)系法下的主觀權(quán)重值和熵值法下的客觀權(quán)重值代入式（9），即可求得各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的聯(lián)合權(quán)重，如表4 所示。由表4 可以看出，評(píng)價(jià)指標(biāo)“相與相電氣間隙”“相與相之間爬電距離”“帶電部件與裸露導(dǎo)電部件之間電氣間隙”“帶電部件與裸露導(dǎo)電部件之間爬電距離”的聯(lián)合權(quán)重值最大，說明上述評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)項(xiàng)目“電氣間隙及爬距距離”對(duì)于低壓電纜分支箱的質(zhì)量評(píng)價(jià)最重要；評(píng)價(jià)指標(biāo)“主開關(guān)在閉合位置時(shí)統(tǒng)計(jì)與不同級(jí)的帶電部位間，主回路與控制回路電阻”“各帶電部件與主接地（金屬支架）之間電阻”“帶主開關(guān)在閉合位置時(shí)ABC三相與主接地絕緣電阻”“主開關(guān)在閉合位置是ABC 三相金屬外殼之間絕緣電阻”的聯(lián)合權(quán)重值居第2 位，說明這些評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)項(xiàng)目“絕緣電阻測試”在低壓電纜分支箱的質(zhì)量評(píng)價(jià)中居第2位；同理，其他試驗(yàn)項(xiàng)目按重要性得出的排序?yàn)椤敖^緣試驗(yàn)”“電柜體尺寸、厚度、材質(zhì)檢測”“防護(hù)等級(jí)檢驗(yàn)”、“結(jié)構(gòu)外觀檢查”。

表4 各評(píng)價(jià)指標(biāo)的聯(lián)合權(quán)重值

通過上述分析可以看出，本方法利用低壓電纜箱分支箱質(zhì)量評(píng)價(jià)的歷史數(shù)據(jù)，通過主客觀相結(jié)合的組合賦權(quán)策略，能夠計(jì)算出低壓電纜箱分支箱質(zhì)量與評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)權(quán)重，進(jìn)而獲得了試驗(yàn)項(xiàng)目重要性排序。

3 結(jié)語

物資質(zhì)量評(píng)價(jià)是保障入網(wǎng)物資質(zhì)量有效舉措。針對(duì)當(dāng)前物資質(zhì)量評(píng)價(jià)工作中亟須解決的如何優(yōu)化檢測項(xiàng)目，提高檢測效率，快速檢出質(zhì)量不合格設(shè)備的問題，提出了一種物資質(zhì)量動(dòng)態(tài)智慧評(píng)價(jià)方法，該方法依靠數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，緊扣物資質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，采用主客觀相結(jié)合的數(shù)據(jù)分析及評(píng)估方法對(duì)各項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目及評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行組合賦權(quán)，通過挖掘物資質(zhì)量與評(píng)價(jià)指標(biāo)蘊(yùn)含的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以優(yōu)化物資質(zhì)量評(píng)價(jià)試驗(yàn)項(xiàng)目，提高質(zhì)量不合格設(shè)備檢出效率。

采用主客觀相結(jié)合的組合賦權(quán)策略，允許對(duì)檢測項(xiàng)目優(yōu)先級(jí)及評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行主觀調(diào)整，能夠充分發(fā)揮物資質(zhì)量評(píng)價(jià)專家經(jīng)驗(yàn)，能夠充分利用物資質(zhì)量評(píng)價(jià)大數(shù)據(jù)，通過客觀理論計(jì)算來挖掘物資質(zhì)量與評(píng)價(jià)指標(biāo)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)關(guān)系，強(qiáng)調(diào)物資質(zhì)量評(píng)價(jià)的客觀性。

具體應(yīng)用算例表明，該方法能夠挖掘出物資質(zhì)量與評(píng)價(jià)指標(biāo)蘊(yùn)含的關(guān)聯(lián)關(guān)系，優(yōu)化物資質(zhì)量評(píng)價(jià)檢測項(xiàng)目，從而提高質(zhì)量不合格設(shè)備檢出效率，對(duì)于物資質(zhì)量評(píng)價(jià)工作具有重要的指導(dǎo)意義。