配網自動化終端多維度的評價方法

湛江供電局 孫永豪 葉卓航

科學、規范的評價方法可有效面向配電自動化終端設備的作業狀態進行測定，在制定一般評價規則與具體檢修方法的基礎上，形成面向終端設施檢查與維修的標準性文件，本文通過建立多維度設備作業運行狀態評價體系，以有效為終端設備運行狀態的檢修與維護工作提供參考。

1 設備狀態多維度影響因素分析及作用機理

結合對終端設備自身運行狀態的多維度分析，可有效歸納出對其運行狀態產生影響的多方位因素，具體包括對設備自身運行與作業過程狀態產生影響的時間因素、檢修歷史條件、設備可靠性狀態等，將上述因素作為影響設備健康的決定性因素進行研究。

本文面向終端設備的運行狀態，歸納對其進行檢修所需的各種監測信息，在此基礎上，將各維影響因素進行進一步確定，主要包括針對自動化配電設備終端操作情況，其表現為如下的多維影響因素：一是末端裝置工作狀態因素，其中有遙控回路狀態、電源插件狀態、遙信回路狀態、CPU插件狀態、遙測回路狀態、CPU插件狀態。二是可靠性狀因素（包含：同型號整體可靠性狀和平均可靠性狀態）。三是時間因素，主要為設備運行年限和設備新舊程度。四是檢修歷史（包含：家族缺陷、檢修次數和故障歷史記錄）。

本文對上述影響因素分別從設備作業狀態因素、時間因素、檢修歷史條件以及可靠性情況等四個維度進行歸納與分析，各部分的構成內容具體包含：一是終端設備硬件的自身檢定信息，囊括了設備作業狀態遠程遙控插件、CPU插件、設備電源插件以及遙控回路的狀態信息等；二是可靠性程度代表設備的作業安全性、穩定性、連續性，若得分越高表明該設備的作業安全性、穩定性與連續性更好；三是時間因素主要涉及各設備的作業年限，相應的由于元器件與環境條件的限制，致使各設備都有最大作業年限，若超過該年限，則設備極易發生運行故障或安全問題；四是檢修歷史主要是對過去動態性檢修狀態的概括，應包括對每一次故障發生情況的詳細記錄。

2 設備狀態多維度評估指標體系構建

本次研究面向設備作業狀態所建立的多維評價模型具有涉及范圍廣、囊括的點面多、蘊含要素復雜的整體特點，面向指標的選取必須以設備的具體運行情況為借鑒基礎，要抓住評價重點，有的放矢凸顯評價主導方向。本次研究以SMART準則的相關要求為基礎，提出面向配電自動化終端設備作業狀態的評價體系應首先遵循下述原則[1]。

2.1 基于SMART的構建原則

2.1.1 客觀性（真實、準確、一致）

評價模型中的各維度評價指標應可以客觀、有效的對待考察對象進行映射，以使評價者能夠真實掌握設備作業狀態；各評價指標的內涵信息與外延的界定應相對準確，各統計口徑應保持一致，各項指標數據應保持高度統一性。

2.1.2 系統性（全面、重點、規范）

系統性的原則要求在對設備運行狀態進行評價時，應首先將其看作一個系統的評價整體，將評價重點與評價全面性統籌結合，既需要對關鍵節點進行重點統計，又需要面向整個設備進行全面統計，以有效把握設備運行的整體流程與運行重點，此外對計量指標的使用與設置應該嚴格保證統一，以期便于后期推廣。

2.1.3 實用性（方便、可靠、可比）

指標的可計算性是保證指標可客觀量化評價對象、映射評價關系的基礎條件，評價體系所需指標數據來源應保證全部依靠電網所擁有的數據，以減少數據獲取的困難性，注重對數據的橫向與縱向對比，橫向是指面向同一時間段內不同地區之間設備的運行狀態對比，縱向則與此互補。

2.1.4 科學性（無交叉、無重復）

應保證各評價指標相互關聯，但又彼此互不重復，指標之間盡量避免計算交叉，以免發生計量錯誤，影響計量結果的系統性與準確性，若真實存在某些難以避免交叉性質的計量指標，則應以避重就輕原則為主確定指標歸屬維度，并將其劃分至與其維度相符合的指標維度中[2]。

2.2 多維度評估指標體系

結合上述原則所建立的面向配電自動化終端設備作業狀態評估的多維評價體系指標，具體如圖2所示。為了實現數值計算的簡便性，本文針對一二級評價指標權重的確定最先利用層次分析法，然后按照不同指標權重遵循百分制原則進行各指標總分的確定，最后進行二級指標評分細則的合理制定，針對各二級指標得分按照對應的評分原則進行確定和累加，獲取評價等級以及狀態評價總分。設備的性能狀態應為其進行作業狀態區分的基礎條件，基于設備性能狀態給出設備的作業運行等級，并在此基礎上，給予相應的檢修策略。

一是設備運行狀態良好。設備的技術狀態整體情況良好，各部分的性能條件與系統自身對安全運行的條件相符合，設備在設計內容與運行機理方面均不存在缺陷。

二是設備運行狀態正常。設備的各項性能條件基本與系統的安全運行要求相符合，并且設備的運行工況整體較未定，對其進行技術檢查后未出現顯著異常情況。

三是設備處于運行警戒狀態。雖然設備在評價過程中并未存在顯著的設計與運行異常，并且設備自身的基礎性能對其安全運行狀態尚未構成影響，但是通過部分設備的檢修反饋信息以及對設備回路的檢查發現，仍有較多不確定的安全性作業因素，預計在未來作業時間段內對設備的正常作業狀態產生不良影響。

四是設備處于運行異常狀態。通過相應的檢修設備或檢修過程檢測出設備存在顯著性的技術性能缺陷，并且自身的設計機理存在問題，極容易負面影響設備運行的穩定性。

五是設備的警告狀態特別嚴重。分析保護設備在運行中的工作狀態顯示，因為裝置的拒動或者誤動經常發生在后期的設備運行中，難以保證系統的安全和穩定性。

表1 配電自動化終端設備狀態多維度評估指標

3 配電自動化終端狀態評價模型

由于該評價體系涉及多個維度與多個指標，并且指標在構成特點方面的概念呈現層次多樣、過程覆蓋全面與數據計量單位多樣性的特點，因此本文在使用層次分析法的基礎上，提出了面向配電自動化終端設備作業狀態評價的綜合評價方式，如圖1所示[3]。

圖1

4 層次分析法

層次分析法的核心思想是將評價目標劃分的目標層次具備可比性和一定結構層次，如果各影響因素反映在同一目標層次，可以借助相鄰的重要性判斷矩陣，利用專家經驗進行相對重要性的兩兩判斷，分為具有一定結構層次，最后結合多位專家評價結果，在進行算術平均后，得到指標的最終賦權結果，實施步驟如下。

4.1 建立遞階層次結構模型

以本文中的評價對象為例，將配電自動化終端設備作為分析目標，根據評價系統產生的因素構建評價矩陣，全面分析不同因素間的隸屬關系和層次關系，在此基礎上，進一步劃分為不同的分析層次，以有序構建階梯層次結構模型[4]。

4.2 構造判斷矩陣

為保證權重賦予的精準性與有效性，本文針對矩陣中不同元素的相對重要性，可利用1～9級標度法進行有效判斷，判斷標度法A～I級重要性，A～I的標度含義如下：

A比較重要性相同的兩個因素；C前后因素重要性比較，前因素稍重要；E前后因素重要性比較，前因素較重要；G前后因素重要性比較，前因素非常重要；I前后因素重要性比較，前因素絕對重要；B以上兩種判斷間的對應的中間狀態標度值為D、F、G。

本文面向配電自動化終端設備共建設1層次指標4個，各一級指標下又分別設置可以體現評價具體內容的二級對應指標，具體見表2，矩陣中Pij表示第i個因素與第j個因素比較的結果，將一級指標權重作為權重的賦予對象，該維度的評價因素可以具體量化為A={A1,A2,A3,A4}，對應的判斷矩陣如公式（1）。二層指標判斷矩陣方法一致，在此不再贅述。

4.3 層次單排序及一致性檢驗

利用歸一化特征向量值Wi和最大矩陣的最大特征值λmax，可以獲取到基礎權重的向量。為保證矩陣的專家主觀判斷結果與客觀事實相符合，需要對矩陣的賦權結果進行一致性檢驗，一致性檢驗方法如下：

上式中，將判斷指標的一致性設定為CR；同階一致性的隨機指標設定為RI，可以是CI的抽樣平均值，數值詳見表2。當CR＜0.1時，能夠接受一致性，否則就要對矩陣U進行調整。

表2 隨機一致性指標平均值RI取值

4.4 層次總排序

按照整體從上至下的原則，對相鄰層次間的指標權重進行系統計算，由此得到各指標的組合權重，最后對指標權重依據權重數值的大小進行順序排列，若某項指標的權重越大，則代表其對設備的運行狀態評價重要性越高，否則相反，對判斷結果進行一致性檢驗，以確保結果與相應的分析標準符合[5]。

5 配電自動化終端評價方法

5.1 評分細則

基于《配電自動化實用化驗收細則》和《配網設備缺陷定級標準和缺陷庫》，必須進行評分細則的合理規劃，包括面向網區設備的運行環境和運行狀態的融合后的具體評分，見表3。

表3 配電自動化終端評價細則

5.2 評價等級

不同指標評價打分可以按照評分細則進行,設備允許運行的條件是評價配電自動化終端為正常狀態；如果顯示是注意狀態，就要實時監測設備；如果達到異常或者嚴重的狀態，必須馬上檢修，避免問題擴散。本研究對配電自動化終端狀態評價內容包括以下幾項的總分和單項扣分要求。

85～100分為正常狀態，單項扣分不能超過所在項分值的35%；75～85分為注意狀態，單項扣分不能超過所在項分值的35%～50%；60～75為異常狀態，單項扣分不能超過所在項分值的50%～60%；60以下為嚴重狀態單項扣分占所在項目分值的60%以上。

6 結論

本文所建立的面向配電自動化終端設備作業狀態的多維評價體系，可以有效對設備在作業過程中各階段所呈現的安全性狀態與未來發展趨勢進行有效反應與預測，為保證評價體系的可信性、全面性、客觀性，本文綜合運用了包含層次分析法在內的科學評價方法，評價體系整體上遵循定量與定性相結合的原則，并以SMART準則為評價基礎，依據該評價體系所制定的評價分段規則，具有現實可用性與評價可信性，評價方法過程總結如下：

一是根據該終端的具體狀況，通過重點目標突出評價指標的整體性，構建多層次的配電自動化終端狀態評價體系。二是針對一級和二級的配電自動化終級指標權重，可利用層次分析法確定，并遵循百分制的原則進行各級指標權重的分數計算。三是各個指標的扣除項目可以根據評分規則進行獲取，根據最后的評價得分進行設備狀態評價等級的確定。

本文本著客觀真實的宗旨利用多層次評價模式，進行該系統運行狀態不同的方面實施定量和定性的評價。評分規則既實用又操作簡便，為配網自動化終端的運行管理和狀態維護提供有力支持，為配電自動化終端設備的運行狀態管理和后期維護提供策略和方法支持。