基于灰色理论的隔离式断路器安装人工消耗量测算模型构建与实证

耿鹏云+王鑫+王绵斌

摘 要：我国智能电网建设的不断推进，“系统高度集成，结构布局合理，装备先进适用，经济节能环保，支撑调控一体”的新一代智能变电站的目标逐步实现，但由于新一代智能变电站所采用的隔离式断路器，其安装定额尚未进行测算。本文研究一种基于灰色理论的隔离式断路器安装人工消耗量的计算模型的建立，为该设备的消耗定额的编制提供参考。

关键词：智能电网；隔离式断路器；人工消耗量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.172

随着发展智能变电站目标的要求及断路器技术的不断提高，变电站的设计原则由原来的断路器两端设置隔离开关改为将隔离功能集成到断路器中，从而产生了隔离式断路器[1-4]。新的隔离式断路器的应用也对工程中的相关定额测算带来新的要求，本文利用灰色理论隔离式断路器安装环境影响因素分析，结合模糊数学理论提出适用的隔离式断路器的安装人工消耗量测算模型。

1 基于模糊和灰色理论的参数综合相似度确定

对于不确定且具有模糊问题的事物特征，应当引入模糊理论对该事物或现象进行表征。模糊数学理论是由L . A . Zadeh提出的理论体系，其可以通过较为简单的方法对复杂系统进行合乎实际的特征处理。在对多个复杂系统或物体进行处理时，引入贴近度的概念来表示各个模糊集之间的“相近”程度[5-7]。本文拟引入灰色关联度理论进行对隔离式断路器安装定额影响因素进行归集测算，通过叠加灰色关联度值与模糊贴近度值计算综合相似度步骤如下：

海明贴近度、最大最小贴近度，决定曲线的位置贴近程度，这两者重要度相同，因此，可以将两者之和的一半作为曲线的模糊贴近度：

而灰色关联度决定曲线的几何形状相似程度，因此将模糊贴近度M和灰色关联度综合考虑，建立新的评价指标一一综合相似度。模糊贴近度的重要系数为0.8，灰色关联度的重要度系数为0.2，从而得出曲线综合相似度：

式中：，因此，即越大，则两条曲线越接近相似。

2 基于灰色理论的安装定额模糊计算模型构建

2.1 隶属度的确定

为充分表示隔离试断路器安装环境，先将安装地区影响因素特征归集为，主要为地形特点、人工技能掌握状况、气候特点等因素，其中：。其中，表示第i个主要影响因素的元素名称，表示第m个地区第i个主要影响因素对应的隶属度。设综合代表值B，则其在主要影响因素集上的隶属度： 。假定有m个样本代表值，則表示m个样本代表值的集合，而 为在U上的模糊集，其中表示第k个样本代表值的第个主要影响因素的隶属度[8]。

2.2 综合相似度的确定

2.2.1 模糊贴近度的计算

（1）计算海明帖进度：

（2）测算个因素间的最大最小帖进度：

（3）计算模糊帖进度：

2.2.2 计算灰色关联度

ξ通常取0.5。

2.2.3 综合相似度的计算

根据前述内容，综合相似度综合考虑了曲线的位置贴近度和形状相似度[9]，并依照经验认为模糊贴近度和灰色关联度的重要度系数分别为0.8和0.2，由此得出曲线的综合相似度：

2.3 综合代表值的确定

将各个样本代表值按其与综合代表值的综合相似度从大到小依次排序为综合相似度“值越大，则该地区样本代表值与综合代表值特征的相似性越大，同时其值对确定综合代表值的影响也越大。

（1）一般地，设第个代表值为，则其误差为，于是第个代表值可用下式计算：即用第个代表值的误差及其与第个代表值的综合相似度进行修正，修正后的值作为第个代表值的估算值。

（2）按照上面的公式继续推导，可得整个地区综合代表值为：

其中： 为初始预测值，为m个样本代表值的算术平均值：

式中： 表示第个地区样本代表值。若，则上述推导得出的综合代表值计算公式与指数平滑法完全相同，因此，此式具有指数平滑法的特性。

（3）为进一步提高精度，可根据安装工程施工定额的特点，引入一个精度调整系数，其值可由综合代表值与所选地区样本代表值的模糊关系系数决定，值一般小于1。其经验公式为[10-11]：

式中：为综合代表值得模糊关系系数；分别为5个所选地区样本代表值得模糊关系系数。

（4）求解整个地区综合代表值。

3 实证研究

案例选取的110Kv工程基于电子式电流互感器，由于集成全光纤电流互感器的隔离式断路器在安装过程中仅比集成电子式电流互感器的隔离式断路器多一个光纤熔接的步骤。110Kv隔离断路器安装人工消费量测定选择以下具有代表性的工程：江西赣州双龙隔离式断路器安装工程、山西运城绛县中杨隔离断路器安装工程、重庆合川大石变工程、湖北未来城工程、阿克苏市中变电站工程。

3.1 影响因素确定

并结合相应专家的具体意见，确定了测定定额值的影响因素主要包括工人技能掌握状况和自然条件，对于自然条件因素，又分为地形条件和气候条件两个因素。

3.2 建立系统主要影响因素集，确定相应隶属度

选取了包括江西赣州双龙工程、山西运城绛县中杨变电站工程、重庆合川大石变工程、湖北未来城工程、阿克苏市中变电站工程这五个工程的隔离断路器安装定额的样本代表值，并根据前述提到的主要影响因素，确定系统的主要影响因素集为：，即工人技术水平、地形条件和气候条件。

各子地区样本代表值和全国综合代表值特征及相应隶属度关系如表1所示。

3.3 确定综合相似度

（1）计算模糊贴近度。根据公式（3）（4）（5）计算综合代表值Z与样本代表值A， B的海明帖进度，最小最大贴进度，模糊贴进度。

3.4 计算模糊关系系数

3.5 计算综合代表值

（1）选取五个隔离断路器安装工程的样本代表值。

五個工程样本代表值按综合相似度排序，见表2所示。

故计算得出隔离断路器安装工程的本体安装技术工人工工时为8.5089工时。同理，可得到110kV隔离式断路器安装人工工时定额消耗量如表3所示：

4 结论

在当前实际工程费用计算中，隔离式断路器安装费用仅能通过套用相似形式的断路器定额标准，或乘以一定系数来测算，其精确性是不能满足工程实际需要，本文对隔离式断路器安装发生的人工消耗量进行了分析并建立计算模型，为材料和机械台班的消耗量的计算提供参考。为概预算书编制、施工单位投标报价以及竣工结算文件的编制提供了指导依据，有效推进了新设备、新材料的普及与推广应用。

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