电力通信网运行质量评价指标体系构建及评价方法研究

叶东东*，郭 焕

（1.国网西藏电力有限公司拉萨公司，西藏 拉萨；2.国网西藏电力有限公司信息通信公司，西藏 拉萨）

1 电力通信运行过程分析

电力通信网是为了支撑电力系统正常运行的实体网络，主要由两部分组成，包括线路和设备，为了保障电力系统中的通信业务运行正常，各线路设备交互运行，共同完成通信任务[1]。电力通信网运行质量的影响因素众多，一方面与通信网硬件系统的建设程度、网络架构以及建设质量有关，另一方面也与业务能力以及网络可靠性有关[2]。由于现有的生产制造水平基本稳定，所以硬件系统的质量一般与通信线路以及通信设备的建设程度相关，当然，建设的合理性也是其中重要的部分，合理的网络架构是高效通信的重要前提。通信业务是通信网的最终目的，只有业务能力过关，才能保证通信网成为电力系统的支撑保障。整个电力通信网运行模式如图1 所示。

图1 电力通信网运行模式

根据对电力通信网运行模式的分析，影响运行质量的因素大致包括电力通信网建设内容、运行方式管理、日常运维规模以及业务状态等。根据影响因素的原理可以将其分为两大类，管理类和技术类，其中管理类多与组织机构以及人为管理因素有关，相对来说不易量化，而且此部分影响因素一般都是间接对电力通信网运行质量产生影响。而技术类影响因素一般与电力通信网运行质量直接相关，多为本体因素，本文涉及的运行质量评价因素均为技术类。

2 构建多维度电力通信网运行质量指标体系

2.1 电力通信网运行质量指标选取原则

为了使得电力通信网运行质量评价工作科学合理的进行，电力通信网运行质量评价指标选取是一项重要工作，指标并不是越多越好，可能有些指标并不适合用来评价电力通信网运行质量，也可能有些指标会出现冗余现象，有一部分指标则不好统计，难以分析，也不便用来作为评价标准[3]。本文确定指标选取的原则如下。

2.1.1 全面原则

选取的评价指标能够系统全面反映评价目标，这是对指标体系整体的要求，本文通过对电力通信网整体运行模式的分析，从设备运行状态，线路运行状态，业务运行状态以及运维支撑质量四个方面对电力通信网运行质量进行评价。

2.1.2 简明原则

指标并不是越多越好，指标数量过多会导致指标出现重复，指标之间出现相关性，会影响权重计算，因此指标体系需要简洁明了。

2.1.3 可计算原则

选取的指标应尽可能准确反映问题，因此，这些指标也需要可以计算出来，这样才使得评价结果更为合理，选取技术类指标既能充分全面反映运行质量，也能进行客观计算。

2.2 电力通信网运行质量评价指标体系构建

本文将应用层次分析法来（AHP）初步构建电力通信网运行质量评价指标体系[4]。根据上文对电力通信网运行模式的分析，将电力通信网运行质量评价按照该层次结构分解，分解成设备运行状态，线路运行状态，业务运行状态以及运维支撑质量四个维度的问题，对于层次分析法来说，电力通信网运行质量是目标层，上述四个维度是准则层，指标层即为各个维度下的指标，我们称之为三级指标[5]。

综合以上四个方面，初步选出评价指标，如表1所示。

表1 电力通信网运行质量评价指标体系

2.3 指标权重计算

由于不同指标对于评价结果影响程度不同，因此评价时需要给不同指标赋予不同的权重，从而使得评价结果更加准确。本文通过将模糊法与AHP 法的优势结合起来形成FAHP，FAHP 法具体实现过程如下：

首先，采用1-9 标度法进行赋值，构建模糊一致性矩阵，矩阵元素aij的赋值规则如表2 所示。

表2 模糊一致性矩阵赋值规则

通过建立的模糊一致性矩阵，指标权重计算公式如下

其中，aij为一致性矩阵的元素，i，j=1，2，…，k。但是，上式的wsi需要进行归一性处理

其中，wi为第i 项指标的归一化主观权重。

3 评价指标基本效用函数设计

通过对收集到的电力通信网运行质量评价指标进行分析，首先利用计算方法的不同将指标类型分为4 种，包括规模类、故障类、比例类及时间类。为了方便对这些指标进行量化，通过设计效用函数来对这些指标值进行计算。

3.1 规模类指标效用函数

规模性类指标用来表征电力通信网中运行设备及线路的规模。例如，“设备数量”指标的取值一般是大于1 的整数；其数量大小与通信网所属单位的规模大小呈正相关关系。为了对规模类指标进行有效评价，采用线性效用函数表达为

其中，xl和xr为效用区间的两个边界值，取评价目标中的最小值和最大值。

3.2 故障类指标效用函数

故障类指标表示电力通信网发生故障的概率。例如，“设备故障率”指标的取值一般小于1，指标值越小，说明网络运行越稳定。故障类指标呈现出无规律性，故采用Sigmoid 效用函数表示。故障类指标效用函数的基本形式为

其中，nf为指标x 进行对数变换的结果；a、b 为有效区间，通过人为经验确定。

3.3 比例类指标效用函数

比例类指标是指通过百分比来统计的指标。例如，光纤覆盖率、高负载光缆占比、通信直流电源双重化率等。此类指标的取值范围为[0，1]，指标之间大部分都是相互影响的，且多为效益增长型，采用线性效用函数表达为

其中，xl和xr为效用区间的两个边界值，取评价目标中的最小值和最大值。

3.4 时间类指标效用函数

时间类指标利用时间来衡量该项指标的好坏程度。例如，“故障间隔时间”表示为故障发生的间隔时间，时间越短系统稳定运行能力越强，否则，稳定运行能力越差。时间类指标取值范围为[0，+∞]，效用函数表示为

其中，nf为指标值x 经对数变换后的结果；a 和b为待定参数，有效用区间来确定。

4 算例分析

为了验证上述方法可靠性，计算指标权重后，利用效用函数及评价目标的边界值进行统计计算，统计7 个评价对象（S1，S2，...，S7），与传统标准化评价矩阵法对比结果如图2 所示。

图2 评价结果对比

由图2 可知，效用函数法评价出的结果与传统的标准化矩阵法基本一致，但是效用函数法较为灵活，为电力通信运行质量评价中较为复杂的评价环境提供了便利。而且效用函数中的边界值取决于当前评价目标，使得评价结果更为贴近当前目标，也使得效用函数评价结果更适用于电力通信网运维单位之间的等级划分。

5 结论

综上所述，从设备运行、线路运行、业务支撑以及运维保障四个方面构建电力通信网运行质量评价指标体系，利用层次分析法进行指标权重计算，通过7个评价对象进行统计计算对比，验证本文所构建的指标体系能够全面综合反映电力通信网的运行状态，对于电力通信网运行质量评价来说具有实际意义，为电力通信网运行管理提供依据。