模糊综合评价在配电网设备状态检修研究中的应用

【摘要】内蒙古巴彦淖尔地区供电企业设备状态检修的研究比较缺乏，对状态检修工作中存在问题的应对策略研究仍处于起步阶段，就此提出了建立配网设备评价指标体系，运用层次分析法确定指标权重，模糊综合评价模型对设备状态进行评价。通过巴彦淖尔市乌拉特前旗地区配网设备的实证分析，证明了方法的可行性与实用性。

【关键词】状态检修；层次分析法；模糊综合评价

1.前言

电力是人类社会活动中应用最广、对人们生活影响最大的能源。随我国国民经济的持续发展，高度的生产自动化和社会信息化，人们对电力的依赖也在日益增加，这就促使电力行业要加大对电力系统可靠性的管理力度。我国电力系统重电源建设、轻电网建设，对配电网建设并未能引起足够的重视，从而使配电系统的网架结构薄弱，运行管理水平相对落后，因此配电网经济运行问题的研究具有重要的现实意义。

2.基于层次分析法的模糊综合评价方法

通过层次分析法确定各指标的权重，再利用各指标的模糊综合评价值对配电变压器进行评价和分析。

2.1 指标权重体系分析与确定

层次分析法是建立在系统理论基础上的一种解决实际问题的方法，它的基本思想是将研究对象分为不同的组成因素，按各因素之间的隶属关系，从而形成一个有序的递阶层次结构。通过对同层的各元素进行两两比较来确定每一层次各项因素的权值，使各因素的赋值更加科学、合理，较好地反映了各因素对电网规划项目效果的重要程度。

（1）建立递阶层次结构

将问题中所包含的因素分为不同层次，最高层是目标层，一般是问题的预定目标；中间层是准则层，衡量是否达到目标的判别准则；最低层是指标层，表示决策方案。各层的因素从属于上一层次的因素，是同一层次的因素评价和比较的准则，对下一层次的某些因素起支配作用。

（2）构造判断矩阵

在层次分析法中，通过构造判断矩阵A将每一层次中各因素的相对重要性用合适的数值表示出来。

Ａ＝

构造判断矩阵是根据指标体系自上而下进行，判断矩阵中的元素是表示针对上一层某一因素而言，本层次中各元素之间的相对重要性程度。两因素的相对重要程度由Satty教授提出的“1-9”标度法提供。

（3）单准则排序

对于一个判断矩阵A，计算满足的特征根和特征向量W。其中，λmax即为对应于 的特征向量，它的各个分量Wij即为相应元素的权重，λmax为矩阵最大特征根，应用于进行判断矩阵的一致性检验。

（4）一致性检验

解决实际问题时，人们占据资料通常不完善和认识能力存在局限性，对事物的认识难免有主观片面性。由此构造的判断矩阵会存在偏差而无法完全满足一致性的要求，但判断矩阵偏离一致性条件又应有一个度，为此，须对判断矩阵进行一致性检验，从而把判断矩阵的偏差限制在一定范围内。一般采用CI和RI两个指标进行判定。

①

②随机一致性指标RI可以通过已知的矩阵阶数n确定。对于“1～9”阶判断矩阵，n与RI的关系如表1所示。

（5）层次总排序及一致性检验

层次总排序是指同一层次所有因素对整个总目标的相对重要性的排序权值。由判断矩阵求得的权重值，表示的是各层次指标子系统相对于其上一层某一因素的分离权重值；而Wi是指标体系最末层各具体指标项相对于最高层A的组合权重值。所以有必要将这些分离的权重值组合为各具体指标项相对于最高层的组合权重值。组合权重计算公式为：

Wij为第i个指标第j层的权重值；k为总层次。

2.2 模糊综合评价模型

（1）根据需要和实际情况选择将要进行评价的对象X=｛xk｝（k=1,

2,3……l），对其你更早给出评价。

（2）给出指标集U=｛ui｝（i=1,

2,3……n），建立评价指标体系；指标体系是由表征评价对象各个方而特性及其相互关系的多个指标所构成的具有内在结构的有机整体。

（3）给出评语集

确定评价等级及标准，将定性指标和定量指标结合。

（4）得出变换矩阵R=｛rij｝，进行单因素评判；分别从各个因素评判指标。ui来考虑确定参加评价的对象能够被评为各个评判等级vj的隶属程度rij。

（5）确定评判指标的权数分配A=｛ai｝；权数ai是指单因素ui在总评判指标体系中所起作用大小和相对重要程度的度量，代表了根据ui进行综合评判的能力和贡献程度。有目的地分配和调整各因素的权数可以表现出评价者在评价指标体系上的灵活性和倾向性，及不同评价对象的特殊要求和具体情况。

（6）由于通常的评价对象的评价指标体系具有多层次的结构，故应运用多层次模糊综合评判模型式来求得最终综合评判结果B。

3.实证分析

（1）调查配电变压器指标重要性

指标重要性调查是层次分析法确定权重的重要准备工作，对巴彦淖尔电业局前旗供电分局的五位专家进行了意见咨询，用同样的评价标准对配电变压器的重要性进行打分，确定指标对X33类设备的重要程度。结果如表2总分所示。按照分数标准进行等级划分，{（小于30），（30，35），（35，40），（40，45），（45，50）}对应评语集{不重要，较不重要，一般，较重要，很重要}，可得到各类指标的重要程度划分。

（2）层次分析法确定权重

将重要性判断结果和专家意见结合可得观察测量类指标的判断矩阵A，计算指标层各组指标的权重向量为

，

，

，

，

同时进一步可以得到特征向量：

。

AW＝

计算特征值

=4.02

CI=λmax－n/n-1=0.007

通过矩阵阶数n，确定随机一致性指标RI。当n=4时，RI=0.90，CR=CI/RI=0.007/0.90=0.007＜0.10，认为A-C判断矩阵具有可以接受的满意一致性。对其他两个子集指标进行同样的相对重要性判断，使用层次分析法确定其权重，最终得到新的指标体系的权重，如表2所示。

对子类进行权重计算可以得到权重分配表，如表3所示。

（3）计算模糊综合评判值

选取乌拉特前旗供电分局所辖部分的变压器15台作为研究对象，其中13台为正常状态，3台为注意状态，2台为异常状态，无严重状态的配电变压器。

a）选取一台配电变压器（编号01，状态为注意），邀请市局5位专家对其状态进行进行评价。

U={渗漏油U1，声响U2，油标油位U3，吸湿器U4}，V={正常V1，注意V2，异常V3，严重V4}，得到评定矩阵R。对R的各元素除以评价代表人数5，即得模糊关系矩阵R。

根据各个指标的权重，可得到权系数矩阵为，得到模糊评价集B，

B=（0.07,0.55,0.19,0.19）*

=(0.4,0.348,0.356,0.148)

归一化处理B=(0.32,0.28,0.28,0.12)

将评分等级{正常，注意，异常，严重}还原成评分集{95,80,65,

50}，以模糊评价格集B为行向量，评分集为列向量，两者进行乘法复合，即得到总评分集C：

C=(0.32,0.28,0.28,0.12)*(95,80,65,50)T=77

b）其他项目评价

通过这种方法，可以得到其他几项的总项目评分集：历史统计指标得分67.6；外观指标得分70.5；红外检测指标得分71。

c）计算总分

配电变压器01总分=77*0.3+71*0.3+70.5*0.2+67.6*0.2=72.01，对应区间评语集为注意。具体评价结果如表4所示。

可见评价正确率达到100%，并且状态分数比状态等级包含更多信息。

4.结论

通过层次分析法来确定设备状态指标的权重，新的权重体系结合了电网专家的观点与地方电网的特色，使权重体系更具有实际的意义。然后对设备状态进行模糊综合评价，使客观与主观相结合，评价结果更适合下一步的决策。采用较客观有效的评价方法，对于配网设备状态检修是十分重要的。

参考文献

[1]崔驰.衡水城市配网设备状态评价研究[硕士学位论文].河北保定:华北电力大学,2009.

[2]高磊.配电网检修计划的优化研究[硕士学位论文].华北电力大学,2010.

[3]刘振勇.配电网设备状态检修模型研究[硕士学位论文].华北电力大学,2009.

[4]李煜.农村配网运行检修管理的建议[J].电力设备,2006.

[5]陈书芳.邢台供电公司绩效评价体系及应用研究[硕士学位论文].河北保定:华北电力大学,2007.

作者简介：

张继胜（1971—），男，华北电力大学在读工程硕士研究生，电气工程师，研究方向：电网规划、电力系统自动化等。

王学峰（1970—），男，送电线路高级技师，研究方向：输配电线路电网规划设计、输配电线路状态检修等。