基于层次分法的电力通信网状态检修评价方法*

邱细虾,刘智聪,周勇彪,黄 丰

（广东电网公司佛山供电局，广东佛山,528000）

0 引言

通信网络的正常运行对于电力网络运行和维护有着至关重要的作用。尤其在智能电网的建设中，通信网络和系统对电力系统起着显著的基础支撑作用。因此，需要对于电力通信网络设备需要进行更科学合理的检修，以保证通信网络具备优良的工作状态和性能，保障电力正常供应。

文章提出了一种状态检修的评价方法，该方法基于层次分析法(AHP,Analytic Hierarchy Process)的基本思想，采用闭环反馈的方式调整状态参数权重，使评价结果尽量合理。同时，该方法对设备状态进行静态评价和动态趋势评价，从而对设备的维护和检修提出合理科学的建议。

1 电力通信网设备状态检修的意义

电力通信设备的现行检修方法主要依靠计划检修的模式，按照预设的固定检修周期对设备进行检查。设备的检修周期制定主要依靠主观推测，易导致通信设备出现过度检修或检修不足，从而造成检修费用浪费，或通信设备隐患无法及时消除，运行的稳定性可靠性无法达标。

状态检修是一种主动实施的一种设备检修方式。状态检修对通信设备状态以及状态变化趋势进行合理分析，从而推断通信设备当前健康状况，应当采取的对应处理，以及该设备今后检修内容和时间的安排。

2 层次分析法(AHP)基本思想

层次分析法(AHP)一种定性分析和定量分析相结合的系统分析方法。通过将复杂问题分解为各评价指标的组合，对各评价指标进行两两对比，形成反应各评价指标间相对重要性的判断矩阵A=(aij)。阵A为正互反矩阵，但并不能保证满足判断矩阵的一致性。因此，该方法需要反复进行一致性检查和重构判断矩阵，大大增加了确定指标权重的工作量。

大量研究针对对层次分析法的缺陷进行了改进。其中一种方法是通过对判断矩阵进行处理，使其变换成相容矩阵。该方法不仅能可以避免反复构造判断矩阵，而且能保证矩阵的一致性，从而简化确定指标权重的过程。

文章将采用基于层次分析法的相容矩阵方法对电力通信网设备的状态进行评价，从而推断出合理的维修和检修建议。

3 电力通信网设备状态检修评价模型

电力通信网设备状态检修评价方法的核心是状态评价模型。该模型规定了：在对通信网设备进行状态检修时所需要采集的状态参数；各状态参数的权重计算；设备状态最终评分如何产生；如何根据设备状态评分结果和评分结果在时间维度上的动态变化趋势来分析检修处理建议；以及，如何通过闭环反馈，进行判断矩阵的调整。

该评价模型的关键在于：设备状态评价的计算；基于闭环反馈的判断矩阵优化；动态分析设备状态评价结果。

3.1 设备状态评价的量化计算

根据层次分析法，为对设备状态进行合理全面的评价，可以根据设备类型，总结出影响其性能指标的若干方面，再对每个方面总结出具体的可做数值评价的状态参数。

以综合数据网中的路由器为例。路由器状态由为其性能状态、配置状态以及运行状态三部分组成。

1)路由器性能状态参数包括：路由器CPU工作状态；内存占用状态；设备温度状态；电源状态；风扇状态；主板状态等。

2)路由器配置状态参数包括：路由器基本配置；安全配置；接口配置；接口配置；路由协议配置等。

3)路由器运行状态参数包括：设备日志状态；路由协议运行状态；流量状态等。

根据相容矩阵方法，构建路由器状态参数的始判断矩阵A=(aij)，并计算出其相容矩阵B=(bij)。根据状态检修中录得的各项状态参数数值，可以计算各设备的状态评价分值。

3.2 基于闭环反馈的判断矩阵优化

层次分析法通过两两对比状态参数相对重要性，主要依靠以往经验判断，具有一定的随机性。为了使判断矩阵更合理准确，可以考虑利用建立设备状态的训练集数据，通过比较量化计算结果与训练集数据的差异，形成反馈，从而调整判断矩阵中某些元素数值，使权重分配尽量合理，状态评价结果更贴近实际。

设有某设备的训练数据，其标准状态分值为ε，若其量化计算结果为R。计算D = ε-R,比较计算结果与标准分值的差别。如果D值大于0，则表示存在某些被扣分状态参数项，其数值所占权重偏大；如果D值小于0，则表示存在某些被扣分状态参数项，其数值所占权重偏小。

出于简化算法考虑，每次利用反馈调整判断矩阵只针对一项状态参数权重，其算法表示如下所示：

3.3 设备状态的动态评价

对电力通信网设备采用传统层次分析法得出的评价结果，是关于该设备在某一时刻状态的静态评价。而状态检修的目的即为根据设备状态，合理安排设备检修周期和检修项目。因此需要对设备状态进行动态评价，分析其历史状态数据，推断其状态变化趋势，预测在设备状态达到某一告警阈值前安排检修。

在设备连续两次状态检修之间，定义设备状态评价结果的变化速率qi。在有足够多的历史数据的前提下，可以使用线性回归预测模型，对第i+1次状态检修时的状态变化速率进行预测。根据预设的该设备状态的预警阈值V，因此可以预测应当在t时间前，应当安排对该设备的下一次状态检修。

通过对设备状态评价的动态分析，推断下一次状态检修的时间，可以防止固定周期检修所造成的多度检修和检修不足，可以在保障设备正常工作的同时，有效降低设备检修成本。

4 系统实现

本章介绍对上述状态检修评价方法的编程实现。系统采用C#为编程语言，采用MySQL为后台数据库，系统分为用户输入界面、业务处理、系统输出三大部分。系统结构如图1所示。

图1 状态评价方法系统实现结构图

5 总结

文章提出了一种基于层次分析法的状态评价方法。该方法采用相容矩阵避免了传统层级分析法反复检查判断矩阵一致性，以及修改判断矩阵的负担。方法提出一种利用反馈调整判断矩阵的方法，通过训练数据集修正在初始构造判断矩阵时的不合理性。此外，该方法提出了一种利用时间维度的历史状态数据，对设备状态进行预测，从而给出设备检修时间安排的合理建议。原型系统被编程实现来验证该方法的可行性和有效性。该系统在进行完善后，有望被电力公司采纳，投入生产运行，用以进行电力通信网设备的状态检修工作。

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