电网物资质量动态智慧评价方法研究及应用

云玉新，辜 超，赵笑笑，刘传彬，赵富强，张晓星

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东 济南 250003；2.国家电网有限公司技术学院分公司，山东 济南 250002；3.武汉大学电气与自动化学院，湖北 武汉 430072）

0 引言

电网是为社会经济发展提供电力供应的重要基础，电网安全必须有高质量的电网设备。当前质量强国已成为国家战略，为促进电网设备质量提升，电网公司持续深化入网物资质量管控，为电网安全运行奠定健康设备基础［1-4］。电网物资质量评价是保障入网物资质量，促进装备质量提升的有效举措［5-8］。近年来，为开展电网物资质量评价，国家电网有限公司设置了三级物资质量检测中心，不断强化各级检测中心检测能力建设，入网物资质量检测力度逐年增强。在网省公司层面，每年进行物资检测上万件，完成了巨量的检测试验工作。

为规范物资质量评价工作，多项工作标准与制度规范得以制定与发布。例如，国家电网有限公司发布了涵盖电网设备和材料的27 大类（34 小类）物资，覆盖了电网主要一次设备和材料。由于电网设备长期运行在高电压工况下，为全面考核其质量水平，需要进行的检测试验项目较多，比如电容式电压互感器试验项目有24 项，电缆附件有20 项［9-10］。当前，在物资质量评价实际工作中，均按照标准规范规定的试验项目串行进行，由于试验项目绝大多数为高压试验，需要操作较笨重的试验检测设备，且部分试验须达到规定的试验时间，按部就班地串行完成单台设备试验项目耗时较长。如何优化检测项目，快速检出质量不合格设备，提高检测效率，成为物资质量评价工作亟须解决的问题。

1 电网物资质量动态智慧评价方法

考虑到入网物资质量检测具有批次性、时效性、区域性等特点，必然会关联到相关检测试验项目及试验结果，这就要求物资质量评价试验项目及评价指标应是动态的。本文提出的电网物资质量动态智慧评价方法依靠数据驱动，运用大数据分析方法，利用大量的历史数据与实时数据，紧扣物资质量评价检测数据的特点，通过主客观相结合的数据分析及评估方法来对各项试验项目及评价指标进行组合赋权，以获得物资质量的动态评价指标，优化检测项目，提高质量不合格设备检出效率。

采用主客观相结合的组合赋权策略，一是允许对检测项目优先级及评价指标权重进行主观调整，能够充分发挥物资质量评价专家经验；二是充分利用物资质量评价大数据，通过客观理论计算来挖掘物资质量与评价指标的内在关联关系，强调物资质量评价的客观性。主观赋权方法采用序关系分析法计算评价指标的主观权重值，客观赋权法使用熵值法得到其客观权重值，然后将两个方法计算得出的权重值通过几何平均法的方式得出一个新的联合权值，这种方式兼具主观赋权方法和客观赋权方法的优点，赋权结果更加全面可靠。所提出的电网物资质量动态智慧评价方法如图1所示。

图1 电网物资质量动态智慧评价方法逻辑

应用序关系分析法确定主观权重的流程如下［11-13］：

首先，确定评价指标集｛a1，a2，…，ax｝的序关系（x为评价指标集中指标总个数），综合考虑各评价指标所对应历史数据及专家经验，对各项评价指标进行排序，不合格比例最高的确定为第一序列，其次为第二序列，依次往下进行指标排序。

对于评价指标ai的相对重要程度可用其对应的权重之比来进行表示，记作ri，其表达式为

式中：wi为评价指标ai的权重。ri取值可参考表1。

表1 ri赋值参考表

指标权重值为

炳发呀！我今年是十九岁了，我难道一点儿不知道吗？每次看到天上的月亮圆了，花园里的花开了，想起我们的青春年少……

则由序关系分析法确定的主观权重值记为w1=［w1，1，w1，2，…，w1，j］。

客观权重由熵值法来计算。熵值法［14-16］是一种客观赋权法，仅依赖于数据本身的离散性，但使用前需要对指标的数据进行归一化处理。另外，需要考虑到正向指标与负向指标，因此对于正、负向指标需要采用不同的算法进行数据标准化处理。对m个样本，n个指标，则aij为第i个样本的第j个指标的数值（i=1，…，m；j=1，…，n）。

对于存在理想最优值的指标，计算其样本值与理想值之差的绝对值，将此值作为处理后的样本值投入后续计算，计算公式为

式中：aov为该项指标理想最优值。

对于能够直接判断的指标则跳过式（3）直接进行后续计算。此外，为了避免熵值计算过程中对数的无意义，对于标准化处理后出现的0 值，为每一个0值加上0.01。

正向指标为

应用熵值法首先需计算第j项指标内第i个样本数据所占该指标的比重为

然后计算得到第j项指标的熵值为

从而得到各指标的权重为

由熵值法计算得到的客观权重记为w2=［w2，1，w2，2，…，w2，n］。

在得到了相应评价指标的主观权重w1和客观权重w2，然后采用几何平均法得到几何平均数，即得到指标的组合赋权的权重为W=［W1，W2，…，Wn］，其中

2 算例分析

低压电缆分支箱主要作用是将电缆分接或转接，主要起电缆分接作用和电缆转接作用。相较于其他电网物资，电缆分支箱的评价指标数量适合本文方法论述和展示，因此，本文以低压电缆分支箱为例，介绍所述方法的具体应用。选取低压电缆分支箱试验项目绝缘试验、绝缘电阻测试、主回路电阻测试、电气间隙与爬电距离、结构外观检查、防护等级检验中的主回路与控制回路间电阻、绝缘电阻、相间电气间隙、带电部件与裸露导电部件的电气间隙、相间爬电距离、带电部件与裸露导电部件的爬电距离等评价指标进行电缆分支箱的质量评价。详细的低压电缆分支箱的试验项目及评价指标如表2 所示，记低压电缆分支箱的评价指标为Ax。

表2 低压电缆分支箱的试验项目及评价指标

低压电缆分支箱的检测数据，按照l个指标整理，并将每台设备的z组检测数据按照试验时间顺序从上至下排列。记低压电缆分支箱的试验项目为T，给出1个低压电缆分支箱的检测数据示例如表3所示。

表3 低压电缆分支箱的检测结果

根据低压电缆分支箱的检测数据，在序关系分析法中依次将主回路电阻设为第1 序列，绝缘电阻设为第2 序列，电气间隙及爬电距离为第3 序列，防护等级检验、电柜结构外观材质检测等试验项目下的各项指标依次排序并设置相对重要度，如表1 相对重要程度定义方法，设置第1序列较第2序列的重要度为1.2，第2 序列较第3 序列重要度为1.2，相对重要性相同时设置为1。序关系及相对重要程度设置完毕，可由式（2）计算得出由序关系分析法定义的各评价指标主观权重值。对于各评价指标的客观权重值，运用熵值法即式（3）—式（7），并参考相关标准的标准值，可得出各评价指标的客观权重值，这里，与标准值偏差越大，样本数据差异度越大，离散度越大，那么该熵值也越大，代入式（8）计算之后得到的客观权重值也越大。

将得到的各评价指标在序关系法下的主观权重值和熵值法下的客观权重值代入式（9），即可求得各项评价指标的联合权重，如表4 所示。由表4 可以看出，评价指标“相与相电气间隙”“相与相之间爬电距离”“带电部件与裸露导电部件之间电气间隙”“带电部件与裸露导电部件之间爬电距离”的联合权重值最大，说明上述评价指标对应的试验项目“电气间隙及爬距距离”对于低压电缆分支箱的质量评价最重要；评价指标“主开关在闭合位置时统计与不同级的带电部位间，主回路与控制回路电阻”“各带电部件与主接地（金属支架）之间电阻”“带主开关在闭合位置时ABC三相与主接地绝缘电阻”“主开关在闭合位置是ABC 三相金属外壳之间绝缘电阻”的联合权重值居第2 位，说明这些评价指标对应的试验项目“绝缘电阻测试”在低压电缆分支箱的质量评价中居第2位；同理，其他试验项目按重要性得出的排序为“绝缘试验”“电柜体尺寸、厚度、材质检测”“防护等级检验”、“结构外观检查”。

表4 各评价指标的联合权重值

通过上述分析可以看出，本方法利用低压电缆箱分支箱质量评价的历史数据，通过主客观相结合的组合赋权策略，能够计算出低压电缆箱分支箱质量与评价指标的关联权重，进而获得了试验项目重要性排序。

3 结语

物资质量评价是保障入网物资质量有效举措。针对当前物资质量评价工作中亟须解决的如何优化检测项目，提高检测效率，快速检出质量不合格设备的问题，提出了一种物资质量动态智慧评价方法，该方法依靠数据驱动，紧扣物资质量评价检测数据的特点，采用主客观相结合的数据分析及评估方法对各项试验项目及评价指标进行组合赋权，通过挖掘物资质量与评价指标蕴含的关联关系，以优化物资质量评价试验项目，提高质量不合格设备检出效率。

采用主客观相结合的组合赋权策略，允许对检测项目优先级及评价指标权重进行主观调整，能够充分发挥物资质量评价专家经验，能够充分利用物资质量评价大数据，通过客观理论计算来挖掘物资质量与评价指标的内在关联关系，强调物资质量评价的客观性。

具体应用算例表明，该方法能够挖掘出物资质量与评价指标蕴含的关联关系，优化物资质量评价检测项目，从而提高质量不合格设备检出效率，对于物资质量评价工作具有重要的指导意义。