输变电工程施工质量综合评价指标体系的构建

侯学良， 王 媛

(华北电力大学 经济与管理学院，北京 102206)



输变电工程施工质量综合评价指标体系的构建

侯学良， 王 媛

(华北电力大学 经济与管理学院，北京 102206)

输变电工程作为电力建设项目的重要组成项目，其施工质量的高低直接关系到整个电力行业的发展。然而，随着输变电工程项目数量的不断增长、工程规模的不断扩大，其施工工期也在不断缩减，而这也就导致其施工质量不断出现问题。因此，加强输变电工程施工质量管理不仅仅是电力建设的必然要求，也对电力行业的发展具有深远的实践意义。对输变电工程施工质量的综合评价是对其进行施工质量管理的前提，而完备的指标体系是实现综合评价的必要条件，故本文拟在对输变电工程施工质量存在的问题进行分析的基础上，利用灰色粗糙集模型对繁复的施工质量指标进行筛选，进而实现输变电工程施工质量综合评价指标体系的构建。

输变电； 施工质量； 灰色粗糙集； 指标体系

电力建设项目是国家现代化建设过程中的主导项目之一，输变电工程作为电网工程的关键组成部分，其重要性也是不言而喻的。输变电工程具备很多特殊性能，也是输电和配电的关键枢纽，其质量不仅关乎输变电工程项目自身的运行，而且会影响到整个电力系统的供电质量，甚至会对国家经济和社会进步产生深远影响。输变电工程具有很多特殊性能，其施工过程复杂且工序繁多，对材料性能和设备数量也要求较高[1]，因此施工质量方面易出现各种各样的问题，这也就对提高输变电工程施工质量管理提出了更高的要求。对输变电工程的施工质量进行准确的评价是对其进行施工质量管理的前提，目前国内外在综合评价方面的研究成果很多，但对如何建立可供综合评价使用的指标体系的研究相对较少，这就使得综合评价的结果不够科学合理，故研究输变电工程施工质量综合评价指标体系的构建对于提高其施工质量意义深远。

一、输变电工程施工质量问题分析

输变电工程项目大多是露天作业，受自然条件影响较大，施工条件复杂，工期较长，若从整个施工过程着手来实现质量管理评价指标体系的构建难度会很大，而且也会因工程的复杂度较高造成指标的提取和筛选收到较大阻力，但若将输变电工程按照其施工过程进行分类，对不同施工过程中存在的质量问题进行分析，为指标的提取提供依据。输变电工程主要分为输电工程和变电工程两个部分，输电工程主要是对输电线路的施工，变电工程由土建和电气施工构成，按照不同的施工过程来分析其施工质量问题可以为指标的提取提供更加清晰的依据，为指标体系的建立提供有效参考。

(一)输电线路施工质量问题

输电线路是电网建设的主要部分，承担着为社会经济发展输送能源的任务，其施工质量的高低将对电力系统能否正常运行产生直接影响，施工质量的提高能有效延长电网的使用寿命，提高电网可靠性，并能够是电网的维修和维护成本得到降低，进而提高整个电力建设项目的社会效益。然而，在实际的施工过程中，受地形条件复杂、环境干扰和施工技术水平等因素的影响，输电线路质量易出现各种各样的问题，通过对实际的输电线路工程施工过程的分析，主要归纳出以下几个问题：

(1)对桩位进行复测的偏差大，与设计图纸的数据相去甚远；(2)因受环境影响和技术限制，基础施工的质量差强人意，继而影响后续施工工序的质量[2]；(3)杆塔施工中易出现范围脱节、杆塔倾斜等安装失误的状况；(4)在架线施工中，由于拖地展放的放置方式，导线的绝缘层极易受到磨损[3]；(5)准备工作的不充分导致各施工员的协同作业进程受到不良影响，进而对整个输电线路工程的施工质量产生影响；(6)短路问题是输电线路施工中比较常见的问题，该问题不加重视，严重时甚至会引发爆炸。

(二)变电工程的土建施工质量问题

对于变电工程的土建施工，其工程质量的好坏直接决定了输变电建设的整体功能和性能能否实现，是否会对变电站的稳定性产生影响，尤其对于确保安全和可靠的电力供应有着重要的意义变电土建工程质量的常见问题主要表现为以下几个方面：

(1)由于变电站的选址一般都选在远离民居的较为空旷的地方，譬如荒地、山丘等，这种选址地势起伏不定，因此土方平衡的优化是否达标是影响变电站施工质量的一大因素[4]；(2)变电站的挡土墙通常选择用浆砌块石为原材料，但在施工过程中施工人员有时会因不清楚浆砌块石的操作规程及质量标准，不规范的施工使得挡土墙质量不达标；(3)选址不佳及预估土方不准确都可能会造成变电站室内地面施工遇阻，另外屋面渗漏及门窗不牢靠等也会造成变电站系统故障[5]；(4)变电工程的土建与电气施工是相互关联的两个部分，二者配合不到位不仅会延误工期，进而会影响施工质量；(5)施工部署缺乏针对性会影响前后工序的衔接性，易造成不必要的返工，进而延误工期，若为保证工期赶工，则又会进一步影响施工质量，陷入恶性循环[6]；(6)回填土质量出现问题，不仅仅会对地基造成影响，建、构筑物的质量也随之下降，对变电站的整体施工质量产生较大威胁；(7)在变电站土建施工中，主体结构的渗漏是比较常见且较为严重的问题，易对后期设备安装及运行产生不良影响[7]；(8)在施工过程中，结构防腐工作不合格将对施工质量产生很大影响。

(三)变电工程的电气施工质量问题

变电工程的电气施工质量不仅仅会影响到输变电工程本身，而且也会对整个电力系统的能否正常运行产生影响。电气施工过程工序复杂，通常会由于前期工程所耗费时间较久，导致电气安装工期被压缩，因此这个阶段也是施工质量出现问题与失误频率较高的阶段，主要问题有以下几个方面：

(1)在对变电站进行全站接地施工时，易出现设备本身接地有疏漏、二次回路接地操作不规范、未核对电缆沟数量、构架接地线偏少、设备接地焊点未做防腐处理等问题[8]；(2)在敷设电缆时，常见的问题有标识牌有文字错误或者标示不明、二次回路存在计生回路现象、电缆不合理交叉排列、防火道封堵、CT二次回路开路、PT二次回路短路等[9]；(3)在电气安装设备方面，易出现预设设备线夹的角度与购入的设备存在误差、设备镀锌不均匀、主变压器、并联电抗器等大型设备的固定方式错乱、未将户外所用变低压侧硬母线的绝缘护套开列就进行包裹、继电器的三相跳闸不一致、在调整部分设备的安装位置时垫片使用量过大等问题[10]；(4)购入的材料或设备与预设的安装现场不匹配，这个问题在变电站的电气施工过程是比较常见的；(5)在进行电气安装时易出现很多影响施工质量的细节问题，如忽略设备和管道因道因热胀冷缩或者受外力作用而产生的尺寸误差导致伸缩节的作用无法正常发挥、合闸闭锁的油压回路和重合闸的闭锁油压的不合理合并、紧固法兰螺栓的问题等[11]。

二、基于灰色粗糙集的指标优化模型

建立完善的指标体系是获得有效评价效果的前提，评价指标体系科学、合理，评价结果才会相应地准确与客观。目前，针对评价指标体系的研究较多，借助各种文献资料，已经构建了各种各样的评价指标体系，但由于缺乏科学理论方法的指导，却引发了各类程度不同的问题。因此，实用有效的指标优化方法对于评价指标体系的构建具有重要而深远的意义。本文拟采用灰色粗糙集方法来进行指标的优化筛选，所谓灰色粗糙集就是将灰色理论中的灰色关联聚类和粗糙集中的知识约简相结合，通过这一综合理论建立指标优化模型，实现对指标的优化筛选。

(一)灰色粗糙集理论

设有n个观测对象，每个观测对象有m个特征数据，得到的序列如下：

对所有的i≤j,i,j=1,2,…,m，计算出Ai与Aj的灰色绝对关联度Aij。

(3)

得特征变量关联矩阵B如下：

(4)

其中，Aii=1,i=1,2,…,m。

(二)指标的约简

指标的约简主要是通过对指标的分类来实现，如果获得的分类结果不受某些指标的制约，则证明该指标是可约简的。在对指标进行分类时，可以通过灰色聚类分析的方法，利用界定不同的临界值λ来获得不同的分类结果。为了使临界值λ的选取更加科学合理，这里采用F统计量确定λ最佳临界值。

(5)

(6)

作F统计量

(7)

其中：

(8)

F统计量的分子表示类与类之间的距离，分母表示类内样本间的距离。因此，若想更好地体现类与类之间的差异性，可以通过加大类之间的距离来实现，也就是说，F值越大，则得到的分类结果也就更佳。若F>F∂(r-1,n-r)(∂=0.05)，则由方差分析可知得到的类别间的差异性是显著的，分类结果的合理的[15]。通过灰色聚类分析得到最佳分类之后，就可以利用粗糙集的知识约简来对指标进行约简了，具体的计算过程将在实例中进行说明。

表1 输变电工程施工质量综合评价指标体系初建

类别系具体指标输电线路工程施工质量基础工程施工质量杆塔工程施工质量架线工程质量桩位复测准确度接地工程质量短路发生频率光缆施工质量工程相关资料变电工程土建施工质量主体结构施工质量构、支架基础及设备基础施工质量电缆沟施工质量变电站室内地面及屋面等的施工质量挡土墙施工质量回填土质量道路施工质量结构腐蚀预防效果变电工程电气施工质量电气设备施工质量二次接线施工质量安装材料与安装现场的匹配程度变压器及电抗器系统施工质量电缆敷设施工质量接地装置施工质量电气设备本身质量母线装置施工质量互感器施工质量串联补偿装置施工质量无功补偿装置施工质量避雷器施工质量屏柜及端子箱施工质量

三、输变电工程施工质量综合评价指标体系

(一)指标体系初建

在第二章中对输变电工程施工质量存在的问题进行了重点分析研究，结合前人对输变电工程的研究成果，再根据这些问题可以对输变电工程施工质量的综合评价指标进行提取，实现指标体系的初建，指标体系初建结果如表1所示。

(二)指标的优化筛选

由表1可以看出，输变电工程施工质量管理所涉及的指标众多，指标彼此之间极有可能存在交叠性，为摒除指标冗余度等问题，可以通过第四章所建立的基于灰色粗糙集的指标优化模型对上述指标进行优化。这里以输变电工程中的输电线路工程部分为例进行施工质量管理综合评价指标的优化，其他过程可依照此方法依次进行。

输变电工程中的输电线路工程施工质量管理方面在指标体系初建过程中共提取了8个指标，下面就这8个指标(用Xi表示，i=1,2,…,8)请6位相关研究专家(用aj表示，j=1,2,…6)对这些指标可相互约简的可能性进行打分，打分结果如表2所示(打分结果以指标两两之间可以约简的百分比来表示，为表达的方便，将以小于等于1小数形式进行记录)。

表2 指标约简打分结果

分数指标a1a2a3a4a5a6X11.000.620.740.830.470.96X20.970.861.000.890.840.95X31.000.570.890.930.630.91X40.960.671.000.920.890.90X50.820.701.000.810.790.88X61.000.570.790.870.690.87X71.000.720.830.800.510.97X80.790.410.580.300.131.00

1.计算灰色关联矩阵

由上表计算出与的灰色绝对关联度，则可得到如下灰色关联矩阵：

2.根据第4章中给出的灰色聚类法和F统计量法，计算得到6组打分结果的最佳分类：当临界值λ=0.91时，分类情况为：

3.指标约简

找出删除X指标的分类，用灰色聚类的方法进行分类。计算得到的各种最佳的分类情况如下：

表3 输电线路工程施工质量指标体系

子类别具体指标输电线路工程施工质量基础工程施工质量杆塔工程施工质量架线工程质量接地工程质量

输变电工程其他施工部分的综合评价指标的优化方法可依照上述方法依次求得，这里对计算过程不再过多赘述，对整个输变电工程施工质量管理综合评价指标体系的构建结果如下表4所示。

表4 输变电工程施工质量综合评价指标体系

类别系具体指标输电线路工程施工质量基础工程施工质量杆塔工程施工质量架线工程质量接地工程质量变电工程土建施工质量主体结构施工质量构、支架基础及设备基础施工质量电缆沟施工质量变电站室内地面及屋面等的施工质量回填土质量结构腐蚀预防效果变电工程电气施工质量电气设备施工质量二次接线施工质量变压器及电抗器系统施工质量电缆敷设施工质量接地装置施工质量母线装置施工质量互感器施工质量串联补偿装置施工质量无功补偿装置施工质量避雷器施工质量

四、总结

输变电工程由于其施工的特点，其质量问题也成了普遍关注的问题，为提高施工质量，降低输变电项目的安全事故，论文从施工质量综合评价指标的角度，分析了输变电建设项目施工过程中存在的影响施工质量管理的问题，并重点运用灰色粗糙集的相关理论，系统地研究了输变电工程施工质量综合评价指标体系构建的全过程，为输变电工程施工质量管理提供了科学的依据。

本文只是系统地研究了基于灰色粗糙集的指标体系筛选过程，而对于权重确定以及综合评价方法并没有进行深入探讨，未来可以对粗糙集方法与可拓理论、模糊集进行杂合,共同应用于综合评价进行研究,今后应进一步深化对粗糙集与其它方法的杂合机理的研究,并拓展到将粗糙集与灰色系统理论、神经网络理论、支持向量机等进行杂合,共同用于输变电工程施工质量的综合评价过程。

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(责任编辑：杜红琴)

The Construction of A Comprehensive Evaluation Index System on Power Transmission And Transformation Project Construction Quality

HOU Xue-liang, WANG Yuan

(North China Electric Power University，Institute of Economics and Management, Beijing 102206,China)

Power transmission and transformation project is an important project of electric power construction project, the construction quality is directly related to the development of the whole electric power industry. However, growth in the number of power transmission and transformation project, the continuous expansion of engineering, the construction period is also shrinking, which leads to the growing problem in the construction quality. Therefore, strengthen quality management of power transmission and transformation project construction is not only the inevitable requirement of electric power construction, but also has profound practical significance to the development of electric power industry. Construction quality of power transmission and transformation project of comprehensive evaluation is the prerequisite to carry on the construction quality management and perfect the index system is the necessary condition to realize comprehensive evaluation, so the paper, on the basis of the analysis of existing problems in the construction of power transmission and transformation project quality, uses the rough set model for the construction quality index for screening of heavy and complicated, thus realizes the power transmission and transformation project construction quality of the construction of the comprehensive evaluation index system.

power transmission and transformation; the construction quality; grey rough set; the indicator system

2017-04-21

国家自然科学基金“大型建设工程项目实施状态的分级诊断与综合评判关键技术及其应用研究”(71171081)；北京市自然科学基金“大型建设工程项目实施状态诊断方法及其关键应用技术研究”(9162014)。

侯学良,男,华北电力大学经济与管理学院教授,博士生导师;王媛,女,华北电力大学经济与管理学院硕士研究生。

F417.61

A

1008-2603(2017)03-0041-06