基于解释结构模型的变电设备实物资产效益影响因素分析

付成然，何永秀

（华北电力大学经济与管理学院，北京 102206）

0 引言

随着社会的快速发展，电力企业规模越来越大，电力企业实物资产的运维、改造任务随之越来越繁重［1］。电力发展“十三五”规划提出，到2020年全社会用电量约为6.8万亿～7.2万亿kWh。规划期间，电力工业投资规模达到7.17万亿元，其中变电设备的资产规模最大，约占投资所有资产的70%。由于电网早期投运的许多输变电设备日趋老化，维修成本增加，如何加强变电设备实物资产管理是电力企业亟需解决的问题之一［2］。

近年来，一些学者也在探讨变电设备实物资产效益的影响因素。文献［3］从全寿命周期的角度分析规模结构、健康水平、利用效率、报废退役4个维度对电网实物资产的影响；文献［4］从规模结构、健康水平、利用效率、管理效益4个方面选取了17项指标构建电网实物资产综合价值体系，并利用灰色关联度和理想解法进行求解；文献［5］分析了现阶段电网企业实物资产管理存在的主要问题，从资产管理过程、固定资产清理等方面提出了实物资产的管理方法等。经分析发现，目前大多数文献都是对电网企业实物资产的影响因素进行梳理，没有深层次分析影响因素间的影响机理。

针对电网实物资产管理的特点，提出变电设备实物资产管理影响因素分析模型，研究多种因素对变电设备效益的综合影响。采用鱼骨图分析法，考虑变电设备的可靠性、规模结构、健康水平及利用效率4个维度，总结了变电设备实物资产的影响因素，采用解释结构模型（Interpretive Structural Modeling，ISM）构建变电设备资产效益影响因素的阶层结构图，得到影响变电设备实物资产效益的最终风险、源头风险和过程风险，为变电设备实物资产效益管理提供借鉴和参考［6］。

1 变电设备实物资产效益影响因素

1.1 鱼骨图简介

鱼骨图也被称为因果图，被广泛应用于质量管理中。电力系统的任务之一是为用户提供可靠的电能［7］。在对变电设备实物资产效益影响因素进行分析时，需考虑变电设备的可靠性、规模结构、健康水平及利用效率等因素。变电设备实物资产效益影响因素鱼骨图如图1所示。

图1 变电设备实物资产效益影响因素

1.2 变电设备实物资产效益相关影响因素分析

1.2.1 可靠性

可靠性指标指能够在一定程度上反映变电设备按照规定标准稳定提供电能的能力。通过对变电设备实物资产进行可靠性分析，可以了解实物资产效益与电能可靠性之间的关系，为电网企业在安全和经济方面的协调提供指导［4-6］。

选取万元资产设备故障率、可用系数、用户满意度、频率合格率、非计划停电时间、计划停电时间6个影响因素对变电设备实物资产可靠性进行分析。

表1 变电设备实物资产可靠性影响因素

1.2.2 规模结构

规模结构指标，在一定程度上能反映变电设备实物资产的经济效益，能够反映企业拥有资产的数量以及质量。通过对实物资产进行规模结构进行分析，可以掌握电网企业现有资产整体规模、原值规模等。选取如表2所示的4个影响因素，进而对变电设备的实物资产效益的规模结构因素进行分析。

表2 变电设备实物资产规模结构影响因素

1.2.3 健康水平

健康水平指标是指对变电设备实物资产的停运情况、缺陷情况及检修记录情况等进行分析，在一定程度上能够反映电网实物资产的运行状况及变电设备的健康水平。选取如表3所示的4个影响因素，分别是强迫停运比率、正常状态占比、设备检修次数、设备缺陷比率4个因素进行说明。

表3 变电设备实物资产健康水平影响因素

1.2.4 利用效率

利用效率是指对处于运行阶段的变电设备运行效率进行分析，在一定程度上能够反映变电设备的运行水平和运行效率。如表4，选取年均负载率、资产平均负载率、资产闲置率3个指标对变电设备实物资产的利用效率进行分析。

表4 变电设备实物资产利用效率影响因素

2 基于解释结构模型的变电设备实物资产效益影响因素机理分析

2.1 解释结构模型

解释结构模型（Interpretive Structural Modeling，ISM）是一种能够将人们积累的经验与计算机相结合，将复杂系统分解为简单的子系统要素的建模方法［8-9］，如图 2 所示。 ISM 步骤为：

1）确定系统因素集。阅读文献及相关材料，并结合德尔菲等方法确定系统要素，确定系统因素集，记为：

2）形成意识模型。根据确定的系统因素集，判断

3）生成邻接矩阵。为了建立系统的ISM模型，将所有直接二元关系的总和构成邻接矩阵Aij。

4）生成可达矩阵。可达矩阵指的是用矩阵的形式来表示有向连接图各节点可以达到的程度，计算可达矩阵M，计算公式为

式中：I为单位矩阵。

5）阶层划分。因素ri的可达集合P（ri）表示受因素ri影响的集合，影响因素ri的因素集合定义为因素ri的先行集合 Q（ri）。 如果 P（ri）∩Q（ri）＝P（ri），则 ri为最高级因素，即满足该条件的因素为同一阶层L1。以此类推，得到不同的阶层 L2，L3，…，Lk，k 为阶层总数。

6）生成层次结构图。将不同的因素划分为不同的层次后，用有向图的形式来表示系统的层次结构。因素之间的二元关系，0代表因素间没有影响，1代表两个因素有影响。任意两个因素ai和aj之间的直接二元关系可以表示为：

图2 ISM模型工作流程

2.2 变电设备实物资产效益影响因素识别

根据鱼骨图的分析，主要从可靠性、规模结构、健康水平和利用效率4个方面确定变电所设备实物资产效益影响因素，得到18个影响变电设备实物资产效益的影响因素，如表5所示。

2.3 基于解释结构模型的影响因素层次结构

根据解释结构模型构建过程，确定每一个因素直接影响的其他因素，列出各因素直接影响因素如表6所示。

表5 影响变电设备实物资产效益的因素分类

表6 变电设备影响因素之间的关系

根据变电设备实物资产效益影响因素之间关系，可将其表示成如公式（4）所示的邻接矩阵A，其中Aij矩阵中数值为1表示第i行对应的风险因素对第j列的风险因素有直接影响，数值为0则表示没有影响。

根据邻接矩阵中所给出的要素及其相互关系表，随后进行布尔矩阵的运算，可以得到可达矩阵M，如公式（5）所示。

要对可达矩阵进行层次划分，需先求出先求要素的可达集和先行集Q（ri）。

可达集P（ri）：对于要素 ri，其可达到的要素集合称为ri的可达集，如表7所示。

先行集Q（ri）：对于要素ri，可达到其的要素集合称为ri的先行集。

表7 要素的可达集与先行集

P（ri）∩Q（ri）＝P（ri）由可达矩阵按照阶层划分原则，得到第1层为

对N－L1进行第2级划分，得到第2层为

以此类推，得到下面几层分别为：

图3 变电设备实物资产效益因素的阶层结构

如图3所示，向上的箭头表示逐层影响，按照ISM模型对变电设备实物资产效益影响因素进行分析，将影响因素分为6个层次［8］。层次不同，代表对变电设备实物资产效益的影响力不同，层次越低，代表对变电设备实物资产效益的影响程度越大。

由图3可以看出，影响变电设备实物资产效益的最直接因素是频率合格率、资产后续支出率、设备缺陷比率、资产平均负载率以及资产闲置率5个因素。万元资产设备故障率是影响变电设备实物资产效益最基础的因素，是最深层次的影响，所以需要加强对变电设备的管理，降低其故障率。风险传递链表明风险包括最终风险、源头风险和过程风险，上述18个风险分属这3类。源头风险是电力公司需要首先加强防范的风险，处于3类风险最开始，是产生其他风险的根源；过程风险处于另外两类风险之间，可对两类风险产生影响；最终风险是指最后导致的风险，并对实际的变电设备资产效益产生影响。

3 结语

影响变电设备实物资产影响因素众多，探讨不同影响因素间的关系成为必要。采用鱼骨图分析了变电设备实物资产效益影响因素，综合考虑变电设备实物资产的生命周期的各个环节，选取可靠性、规模结构、健康水平、利用效率4个维度对实物资产效益进行评价。建立ISM模型对变电设备实物资产效益影响因素进行分析。探讨变电设备实物效益影响因素的结构层次关系，通过分析得到一个结构化模型，划分了影响变电设备资产效益的最终风险、源头风险和过程风险。