配网自动化终端多维度的评价方法

湛江供电局 孙永豪 叶卓航

科学、规范的评价方法可有效面向配电自动化终端设备的作业状态进行测定，在制定一般评价规则与具体检修方法的基础上，形成面向终端设施检查与维修的标准性文件，本文通过建立多维度设备作业运行状态评价体系，以有效为终端设备运行状态的检修与维护工作提供参考。

1 设备状态多维度影响因素分析及作用机理

结合对终端设备自身运行状态的多维度分析，可有效归纳出对其运行状态产生影响的多方位因素，具体包括对设备自身运行与作业过程状态产生影响的时间因素、检修历史条件、设备可靠性状态等，将上述因素作为影响设备健康的决定性因素进行研究。

本文面向终端设备的运行状态，归纳对其进行检修所需的各种监测信息，在此基础上，将各维影响因素进行进一步确定，主要包括针对自动化配电设备终端操作情况，其表现为如下的多维影响因素：一是末端装置工作状态因素，其中有遥控回路状态、电源插件状态、遥信回路状态、CPU插件状态、遥测回路状态、CPU插件状态。二是可靠性状因素（包含：同型号整体可靠性状和平均可靠性状态）。三是时间因素，主要为设备运行年限和设备新旧程度。四是检修历史（包含：家族缺陷、检修次数和故障历史记录）。

本文对上述影响因素分别从设备作业状态因素、时间因素、检修历史条件以及可靠性情况等四个维度进行归纳与分析，各部分的构成内容具体包含：一是终端设备硬件的自身检定信息，囊括了设备作业状态远程遥控插件、CPU插件、设备电源插件以及遥控回路的状态信息等；二是可靠性程度代表设备的作业安全性、稳定性、连续性，若得分越高表明该设备的作业安全性、稳定性与连续性更好；三是时间因素主要涉及各设备的作业年限，相应的由于元器件与环境条件的限制，致使各设备都有最大作业年限，若超过该年限，则设备极易发生运行故障或安全问题；四是检修历史主要是对过去动态性检修状态的概括，应包括对每一次故障发生情况的详细记录。

2 设备状态多维度评估指标体系构建

本次研究面向设备作业状态所建立的多维评价模型具有涉及范围广、囊括的点面多、蕴含要素复杂的整体特点，面向指标的选取必须以设备的具体运行情况为借鉴基础，要抓住评价重点，有的放矢凸显评价主导方向。本次研究以SMART准则的相关要求为基础，提出面向配电自动化终端设备作业状态的评价体系应首先遵循下述原则[1]。

2.1 基于SMART的构建原则

2.1.1 客观性（真实、准确、一致）

评价模型中的各维度评价指标应可以客观、有效的对待考察对象进行映射，以使评价者能够真实掌握设备作业状态；各评价指标的内涵信息与外延的界定应相对准确，各统计口径应保持一致，各项指标数据应保持高度统一性。

2.1.2 系统性（全面、重点、规范）

系统性的原则要求在对设备运行状态进行评价时，应首先将其看作一个系统的评价整体，将评价重点与评价全面性统筹结合，既需要对关键节点进行重点统计，又需要面向整个设备进行全面统计，以有效把握设备运行的整体流程与运行重点，此外对计量指标的使用与设置应该严格保证统一，以期便于后期推广。

2.1.3 实用性（方便、可靠、可比）

指标的可计算性是保证指标可客观量化评价对象、映射评价关系的基础条件，评价体系所需指标数据来源应保证全部依靠电网所拥有的数据，以减少数据获取的困难性，注重对数据的横向与纵向对比，横向是指面向同一时间段内不同地区之间设备的运行状态对比，纵向则与此互补。

2.1.4 科学性（无交叉、无重复）

应保证各评价指标相互关联，但又彼此互不重复，指标之间尽量避免计算交叉，以免发生计量错误，影响计量结果的系统性与准确性，若真实存在某些难以避免交叉性质的计量指标，则应以避重就轻原则为主确定指标归属维度，并将其划分至与其维度相符合的指标维度中[2]。

2.2 多维度评估指标体系

结合上述原则所建立的面向配电自动化终端设备作业状态评估的多维评价体系指标，具体如图2所示。为了实现数值计算的简便性，本文针对一二级评价指标权重的确定最先利用层次分析法，然后按照不同指标权重遵循百分制原则进行各指标总分的确定，最后进行二级指标评分细则的合理制定，针对各二级指标得分按照对应的评分原则进行确定和累加，获取评价等级以及状态评价总分。设备的性能状态应为其进行作业状态区分的基础条件，基于设备性能状态给出设备的作业运行等级，并在此基础上，给予相应的检修策略。

一是设备运行状态良好。设备的技术状态整体情况良好，各部分的性能条件与系统自身对安全运行的条件相符合，设备在设计内容与运行机理方面均不存在缺陷。

二是设备运行状态正常。设备的各项性能条件基本与系统的安全运行要求相符合，并且设备的运行工况整体较未定，对其进行技术检查后未出现显著异常情况。

三是设备处于运行警戒状态。虽然设备在评价过程中并未存在显著的设计与运行异常，并且设备自身的基础性能对其安全运行状态尚未构成影响，但是通过部分设备的检修反馈信息以及对设备回路的检查发现，仍有较多不确定的安全性作业因素，预计在未来作业时间段内对设备的正常作业状态产生不良影响。

四是设备处于运行异常状态。通过相应的检修设备或检修过程检测出设备存在显著性的技术性能缺陷，并且自身的设计机理存在问题，极容易负面影响设备运行的稳定性。

五是设备的警告状态特别严重。分析保护设备在运行中的工作状态显示，因为装置的拒动或者误动经常发生在后期的设备运行中，难以保证系统的安全和稳定性。

表1 配电自动化终端设备状态多维度评估指标

3 配电自动化终端状态评价模型

由于该评价体系涉及多个维度与多个指标，并且指标在构成特点方面的概念呈现层次多样、过程覆盖全面与数据计量单位多样性的特点，因此本文在使用层次分析法的基础上，提出了面向配电自动化终端设备作业状态评价的综合评价方式，如图1所示[3]。

图1

4 层次分析法

层次分析法的核心思想是将评价目标划分的目标层次具备可比性和一定结构层次，如果各影响因素反映在同一目标层次，可以借助相邻的重要性判断矩阵，利用专家经验进行相对重要性的两两判断，分为具有一定结构层次，最后结合多位专家评价结果，在进行算术平均后，得到指标的最终赋权结果，实施步骤如下。

4.1 建立递阶层次结构模型

以本文中的评价对象为例，将配电自动化终端设备作为分析目标，根据评价系统产生的因素构建评价矩阵，全面分析不同因素间的隶属关系和层次关系，在此基础上，进一步划分为不同的分析层次，以有序构建阶梯层次结构模型[4]。

4.2 构造判断矩阵

为保证权重赋予的精准性与有效性，本文针对矩阵中不同元素的相对重要性，可利用1～9级标度法进行有效判断，判断标度法A～I级重要性，A～I的标度含义如下：

A比较重要性相同的两个因素；C前后因素重要性比较，前因素稍重要；E前后因素重要性比较，前因素较重要；G前后因素重要性比较，前因素非常重要；I前后因素重要性比较，前因素绝对重要；B以上两种判断间的对应的中间状态标度值为D、F、G。

本文面向配电自动化终端设备共建设1层次指标4个，各一级指标下又分别设置可以体现评价具体内容的二级对应指标，具体见表2，矩阵中Pij表示第i个因素与第j个因素比较的结果，将一级指标权重作为权重的赋予对象，该维度的评价因素可以具体量化为A={A1,A2,A3,A4}，对应的判断矩阵如公式（1）。二层指标判断矩阵方法一致，在此不再赘述。

4.3 层次单排序及一致性检验

利用归一化特征向量值Wi和最大矩阵的最大特征值λmax，可以获取到基础权重的向量。为保证矩阵的专家主观判断结果与客观事实相符合，需要对矩阵的赋权结果进行一致性检验，一致性检验方法如下：

上式中，将判断指标的一致性设定为CR；同阶一致性的随机指标设定为RI，可以是CI的抽样平均值，数值详见表2。当CR＜0.1时，能够接受一致性，否则就要对矩阵U进行调整。

表2 随机一致性指标平均值RI取值

4.4 层次总排序

按照整体从上至下的原则，对相邻层次间的指标权重进行系统计算，由此得到各指标的组合权重，最后对指标权重依据权重数值的大小进行顺序排列，若某项指标的权重越大，则代表其对设备的运行状态评价重要性越高，否则相反，对判断结果进行一致性检验，以确保结果与相应的分析标准符合[5]。

5 配电自动化终端评价方法

5.1 评分细则

基于《配电自动化实用化验收细则》和《配网设备缺陷定级标准和缺陷库》，必须进行评分细则的合理规划，包括面向网区设备的运行环境和运行状态的融合后的具体评分，见表3。

表3 配电自动化终端评价细则

5.2 评价等级

不同指标评价打分可以按照评分细则进行,设备允许运行的条件是评价配电自动化终端为正常状态；如果显示是注意状态，就要实时监测设备；如果达到异常或者严重的状态，必须马上检修，避免问题扩散。本研究对配电自动化终端状态评价内容包括以下几项的总分和单项扣分要求。

85～100分为正常状态，单项扣分不能超过所在项分值的35%；75～85分为注意状态，单项扣分不能超过所在项分值的35%～50%；60～75为异常状态，单项扣分不能超过所在项分值的50%～60%；60以下为严重状态单项扣分占所在项目分值的60%以上。

6 结论

本文所建立的面向配电自动化终端设备作业状态的多维评价体系，可以有效对设备在作业过程中各阶段所呈现的安全性状态与未来发展趋势进行有效反应与预测，为保证评价体系的可信性、全面性、客观性，本文综合运用了包含层次分析法在内的科学评价方法，评价体系整体上遵循定量与定性相结合的原则，并以SMART准则为评价基础，依据该评价体系所制定的评价分段规则，具有现实可用性与评价可信性，评价方法过程总结如下：

一是根据该终端的具体状况，通过重点目标突出评价指标的整体性，构建多层次的配电自动化终端状态评价体系。二是针对一级和二级的配电自动化终级指标权重，可利用层次分析法确定，并遵循百分制的原则进行各级指标权重的分数计算。三是各个指标的扣除项目可以根据评分规则进行获取，根据最后的评价得分进行设备状态评价等级的确定。

本文本着客观真实的宗旨利用多层次评价模式，进行该系统运行状态不同的方面实施定量和定性的评价。评分规则既实用又操作简便，为配网自动化终端的运行管理和状态维护提供有力支持，为配电自动化终端设备的运行状态管理和后期维护提供策略和方法支持。