CN109754146A - 一种基于系关系分析法的智能电能表健康度综合评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于系关系分析法的智能电能表健康度综合评估方法，步骤⑴分析智能电能表健康度的影响因素，构建智能电能表健康度综合评估指标体系；步骤⑵基于步骤⑴构建的智能电能表健康度综合评估指标，结合系关系分析法求解指标权重值，建立基于系关系分析法的智能电能表健康度评估模型；步骤⑶对智能电能表健康度进行综合评估。本发明构建了智能电能表健康度综合评估指标体系，有效地对区域范围内智能电能表健康度提供了建议和解决方案，避免了人工周期式现场检验工作方式的弊端，可以在线实时为智能电能表的动态检修运维提供科学有效的辅助决策依据。

Description

一种基于系关系分析法的智能电能表健康度综合评估方法

技术领域

本发明属于智能电能表技术领域，尤其是一种基于系关系分析法的智能电能表健康度综 合评估方法。

背景技术

智能电能表是电力企业营销和市场化的重要组成部分，其准确性是维持电力市场公平有 序运转的关键。于是，智能电能表日常运维的一个重要工作是现场检测，当前主要采用固定 周期人工现场检验模式。DL/T448-2000《智能电能表技术管理规程》规定，I类、II类和III 类电能表的现场检验周期分别为3个月、6个月和1年。这种固定周期检验模式未考虑不同 批次不同厂家的智能电能表运行状态随机性，已难以适应电能计量技术和电力公司精细化管 理的要求。其主要原因有：一方面，电网规模不断扩大，智能电能表的应用越来越多，国家 电网公司范围内智能电表已安装数量达到了数亿只，在现有的人力条件下实现全覆盖的周期 性现场检验非常困难。另一方面，传统周期性现场检验工作效率低、过度检测严重和针对性 不强，无法对智能电表进行实时监测和故障预警，也难以及时发现两次现场检验之间出现的 运行故障及原因。

当然，近年来关于智能电能表的状态检测方法，国内外相关专家学者们也进行了一些研 究。一些学者对关口智能电能表的状态评估提出了一套相关理论方法，通过分析拆回表计的 检测数据可以在一定程度上进行故障分析；一些学者从可靠性、经济性、稳定性等多方面对 智能电能表运行情况进行了综合评价；也有学者对智能电表的运行状提出了一套综合评估指 标体系，以及开发了在线的评价平台，一定程度上可以实现同一批次智能电表的好坏评定； 简言之，在国际国内关于智能电表的状态检测，大多数学者从智能电表的运行可靠性入手进 行分析，但是在智能电能表健康度评价方面涉及不多。

同时，随着用电信息采集系统和电力计量生产调度平台的建设，智能电能表运行信息的 在线监测和状态评估已具有了较好的基础数据条件。于是，基于现有系统平台所采集的智能 电能表基础数据，针对原来固定周期现场检验模式的缺陷，实现了对智能电能表健康度综合 评估，为在智能电能表动态检测中提前安排现场检修计划、统筹人力资源等针对性布局提供 辅助决策依据，对电力计量精益化管理工作具有重要的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于系关系分析法的智能电能表 健康度综合评估方法，通过分析智能电能表健康度的影响因素，构建智能电能表健康度综合 评估指标体系，构建智能电能表健康度综合评估指标，结合系关系分析法求解指标权重值， 建立基于系关系分析法的智能电能表健康度评估模型，最终实现对智能电能表健康度进行综 合评估。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于系关系分析法的智能电能表健康度综合评估方法，其特征在于：

步骤⑴分析智能电能表健康度的影响因素，构建智能电能表健康度综合评估指标体系；

步骤⑵基于步骤⑴构建的智能电能表健康度综合评估指标，结合系关系分析法求解指标 权重值，建立基于系关系分析法的智能电能表健康度评估模型；

步骤⑶对智能电能表健康度进行综合评估。

而且，所述步骤⑴的智能电能表健康度综合评估指标体系M包括运行状态指标M₁、配 置方式指标M₂和运行工况指标M₃.。

而且，所述运行状态指标M₁包括智能电能表的设备合格率M₁₁、入网检测成功率指标M₁₂、 运行安装环境的标准化率M₁₃和家族缺陷M₁₄，采用下式计算公式：

M₁₁＝U/N*100％ (1)

式中，M₁₁是设备合格率；U是安装调试成功的设备总数；N是工程中实际安装的设备总数，

M₁₂＝B/C*100％ (2)

式中，M₁₂是入网检测成功率；B是一个批次内抽查的智能电能表成功的总数；C是一个批 次内智能电能表总数，

M₁₃＝D/C*100％ (3)

式中，M₁₃是智能电能表运行安装环境标准化率；D是一个批次内抽查的智能电能表按照 智能电能表安装规程进行标准化安装总数；C是一个批次内智能电能表总数，

式中，M₁₄是产品本身的设计缺陷，是各个供应商提供的基本产品性能数据，从计量生产 调度系统读取该数据，θ是以一年为评估周期，电网企业对电子式互感器供应商的产品情况 进行综合打分，以100分为基准，上一年度发生产品缺陷一次扣除10分，从计量生产调度系 统读取。

而且，所述配置方式指标M₂包括典型配置方式率M₂₁、型号匹配度M₂₂和封闭性能M₂₃，采 用下式计算公式：

M₂₁＝F/D*100％ (5)

式中，M₂₁是智能电能表典型配置方式率；F是同一批次配置有三种以上通信方式的智能 电能表总数；D是同一批次智能电能表的总数，

M₂₂＝X/T*100％ (6)

式中，M₂₂是型号匹配度；X是一定区域范围内同一批次同一厂家同一型号数量最大的智 能电能表总数，T是一定区域范围内的智能电能表总数，

M₂₃＝Y/S*100％ (7)

式中，Y是一个区域内同一批次具有封闭性能的智能电能表总数；S是一个区域内同一批 次智能电能表总数。

而且，运行工况指标包括运行温度M₃₁、运行湿度M₃₂、运行的负荷率M₃₃和运行磁场强度 M₃₄，其中，M₃₁，M₃₂和M₃₄从用电信息采集系统中读取相关数据，M₃₃采用下式计算公式。

M33＝V/Z*100％ (8)

式中，M₃₁是运行的负荷率；V是一定区域范围内同一批次智能电能表每月具有正常数 据的总数；Z是一定区域范围内同一批次智能电能表的安装总数。

而且，所述步骤⑵的系关系分析法求解指标权重值，系关系分析法计算指标权重的过程 包括如下步骤：

步骤2-1：指标重要性排序。假设对一个事物的评价涉及K个评价指标，在序关系分析法 中，按照重要性对K个评价指标建立序关系，

F₁ F₂ F_K (9)

其中F_k,k＝1,,K表示影响评价的第k项因素，F_k-1F_k表示前者重要性高于后者；

步骤2-2：应用序关系评价法依据权重大小决定Fk的最终位置，令ω_k是F_k的权重，并规 定相邻部分F_k-1和F_k的重要性比值为

各因素相互间的重要程度比值，依据所选择的咨询专家意见进行判断。

而且，所述专家意见的判定按照下表进行

其中重要性比值η_k也可以取表中所给数值之间的数，以细化不同因素间的相对重要程度， 根据对各因素进行相对重要性判断后，各部分评分的权值系数可以由式(9)得到，从而获取 各个影响因素的排序，指标的权重值

而且，所述步骤⑶的智能电能表健康度进行综合评估，综合考虑影响智能电能表健康度 的运行状态、配置方式以及运行工况等因素，智能电能表健康度整体评分h表示为

h＝ω_Gg+ω_Kk+ω_Rr (12)

其中，g为智能电能表运行状态评分，k为配置方式评分，r为运行工况评分，ω_G、ω_K和 ω^R分别为运行状态、配置方式、运行工况三部分评分的权值，且有

ω_G+ω_K+ω_R＝1 (13)。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明构建了智能电能表健康度综合评估指标体系，有效地对区域范围内智能电能表 健康度提供了建议和解决方案，避免了人工周期式现场检验工作方式的弊端，可以在线实时 为智能电能表的动态检修运维提供科学有效的辅助决策依据。

2、本发明从区域范围的整体上提出一种基于系关系分析法的智能电能表健康度综合评估 方法，当实际区域内的智能电能表健康度过程中，还受限于运行环境、管理措施等方面的影 响，往往难以进行更加精确的表述。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的， 不能以此限定本发明的保护范围。

一种基于系关系分析法的智能电能表健康度综合评估方法，具体包括以下步骤：

步骤1、分析智能电能表健康度的影响因素，构建智能电能表健康度综合评估指标体系；

其中，智能电能表健康度综合评估指标体系M包括运行状态指标M₁、配置方式指标M₂和运行工况指标M₃.下面分别对三个指标体系进行详细阐述。

运行状态指标包括智能电能表的设备合格率M₁₁、入网检测成功率指标M₁₂、运行安装环 境的标准化率M₁₃和家族缺陷M₁₄，采用下式计算公式。

M₁₁＝U/N*100％ (1)

式中，M₁₁是设备合格率；U是安装调试成功的设备总数；N是工程中实际安装的设备总数。

M₁₂＝B/C*100％ (2)

式中，M₁₂是入网检测成功率；B是一个批次内抽查的智能电能表成功的总数；C是一个批次 内智能电能表总数。

M₁₃＝D/C*100％ (3)

式中，M₁₃是智能电能表运行安装环境标准化率；D是一个批次内抽查的智能电能表按照智能 电能表安装规程进行标准化安装总数；C是一个批次内智能电能表总数。

式中，M₁₄是产品本身的设计缺陷，是各个供应商提供的基本产品性能数据，可从计量生 产调度系统读取该数据。θ是以一年为评估周期，电网企业对电子式互感器供应商的产品情 况进行综合打分，以100分为基准，上一年度发生产品缺陷一次扣除10分，可从计量生产调 度系统读取。

步骤1的配置方式指标包括典型配置方式率M₂₁、型号匹配度M₂₂和封闭性能M₂₃，采用 下式计算公式。

M₂₁＝F/D*100％ (5)

式中，M₂₁是智能电能表典型配置方式率；F是同一批次配置有三种以上通信方式的智 能电能表总数；D是同一批次智能电能表的总数。

M₂₂＝X/T*100％ (6)

式中，M₂₂是型号匹配度；X是一定区域范围内同一批次同一厂家同一型号数量最大的智 能电能表总数。T是一定区域范围内的智能电能表总数。

M₂₃＝Y/S*100％ (7)

式中，Y是一个区域内同一批次具有封闭性能的智能电能表总数；S是一个区域内同一批 次智能电能表总数。

所述步骤1的运行工况指标包括运行温度M₃₁、运行湿度M₃₂、运行的负荷率M₃₃和运行 磁场强度M₃₄，其中，M₃₁，M₃₂和M₃₄从用电信息采集系统中读取相关数据，M₃₃采用下式计算公式。

M₃₃＝V/Z*100％ (8)

式中，M₃₁是运行的负荷率；V是一定区域范围内同一批次智能电能表每月具有正常数据的总 数；Z是一定区域范围内同一批次智能电能表的安装总数。

步骤2、基于步骤1构建的智能电能表健康度综合评估指标，结合系关系分析法求解指 标权重值，建立基于系关系分析法的智能电能表健康度评估模型；

其中，系关系分析法求解指标权重值，系关系分析法计算指标权重的过程包括如下步骤：

步骤2-1：指标重要性排序。假设对一个事物的评价涉及K个评价指标，在序关系分析法 中，按照重要性对K个评价指标建立序关系，即

F₁ F₂ F_K (9)

其中F_k,k＝1,,K表示影响评价的第k项因素，F_k-1F_k表示前者重要性高于后者。

步骤2-2：应用序关系评价法依据权重大小决定F_k的最终位置。令ω_k是F_k的权重，并规 定相邻部分F_k-1和F_k的重要性比值为

各因素相互间的重要程度比值，依据所选择的咨询相关专家意见进行判断，专家判定按 照表1进行。

表1相邻部分重要程度比值判断方法

其中重要性比值η_k也可以取表中所给数值之间的数，以细化不同因素间的相对重要程度。 根据选择的专家，对各因素进行相对重要性判断后，各部分评分的权值系数可以由式(9)得 到，从而获取各个影响因素的排序，即指标的权重值。

步骤3、对智能电能表健康度进行综合评估。

综合考虑影响智能电能表健康度的运行状态、配置方式以及运行工况等因素，智能电能 表健康度整体评分h可表示为

h＝ω_Gg+ω_Kk+ω_Rr (12)

其中，g为智能电能表运行状态评分，k为配置方式评分，r为运行工况评分。ω_G、ω_K和 ω_R分别为运行状态、配置方式、运行工况三部分评分的权值，且有

ω_G+ω_K+ω_R＝1 (13)

下面以天津津南区智能电能表案例为例，对本发明的一种基于系关系分析法的智能电能 表健康度综合评估方法进行实施应用，以验证本发明方法的可行性和有益效果。

依托计量生产调度平台、用电信息采集系统以及营销业务应用系统所采集的信息，依据 智能电能表健康度综合评价方法，选定2017年5月1日为例，以一天为单位对1200只智能 电能表进行一次健康度评价。根据智能电能表健康度评估的指标体系和权重计算方法，对以 上的样本进行分析，先对智能电能表健康度评估指标权重进行逐一计算，从而确定各指标的 权重，如下表1所示；然后，在实际用户风险评估过程中，设定参考目标分为100分制，根 据实际情况对智能电能表健康度综合评估的各项指标进行求值；最后将实际评分数值与权重 进行相乘，并将所有指标求和，从而得到智能电能表健康度评估分数。

表2.智能电能表健康度综合评估分值

从表2中不难发现，在上述智能电能表健康度评估结论中，维数权重较大的是运行工况， 属于运维中的重点；而运行状态和配置方式则是相对小一些，也是第一次安装就已经确定。

在后续的智能电能表健康度综合评估应用中，针对以上定性结论，应积极采取一些相应 措施，尽量将风险和影响因素降低到最低。在实际的智能电能表运维过程中，现场的安装环 境需要进行实时数据检测，为延长智能电能表的使用寿命、保证智能电能表的健康具有较大 的作用。

以上所提出的这些对应措施，一定程度上可以对智能电能表运维检修提供有力的依据， 但是存在人为干扰因素较多、实施难度较大、可操作性较难等特点，因此，要确保实际工作 的顺利推进，需要依据相关法律法规制定合理规范的规章制度，也需要探究新型的管理模式。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本 发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的 范围不局限于实施例所公开的内容。

Claims (8)

1.一种基于系关系分析法的智能电能表健康度综合评估方法，其特征在于：

步骤⑴分析智能电能表健康度的影响因素，构建智能电能表健康度综合评估指标体系；

步骤⑵基于步骤⑴构建的智能电能表健康度综合评估指标，结合系关系分析法求解指标权重值，建立基于系关系分析法的智能电能表健康度评估模型；

步骤⑶对智能电能表健康度进行综合评估。

2.根据权利要求1所述的基于系关系分析法的智能电能表健康度综合评估方法，其特征在于：所述步骤⑴的智能电能表健康度综合评估指标体系M包括运行状态指标M₁、配置方式指标M₂和运行工况指标M₃.。

3.根据权利要求2所述的基于系关系分析法的智能电能表健康度综合评估方法，其特征在于：所述运行状态指标M₁包括智能电能表的设备合格率M₁₁、入网检测成功率指标M₁₂、运行安装环境的标准化率M₁₃和家族缺陷M₁₄，采用下式计算公式：

M₁₁＝U/N*100％ (1)

式中，M₁₁是设备合格率；U是安装调试成功的设备总数；N是工程中实际安装的设备总数，

M₁₂＝B/C*100％ (2)

式中，M₁₂是入网检测成功率；B是一个批次内抽查的智能电能表成功的总数；C是一个批次内智能电能表总数，

M₁₃＝D/C*100％ (3)

式中，M₁₃是智能电能表运行安装环境标准化率；D是一个批次内抽查的智能电能表按照智能电能表安装规程进行标准化安装总数；C是一个批次内智能电能表总数，

式中，M₁₄是产品本身的设计缺陷，是各个供应商提供的基本产品性能数据，从计量生产调度系统读取该数据，θ是以一年为评估周期，电网企业对电子式互感器供应商的产品情况进行综合打分，以100分为基准，上一年度发生产品缺陷一次扣除10分，从计量生产调度系统读取。

4.根据权利要求2所述的基于系关系分析法的智能电能表健康度综合评估方法，其特征在于：所述配置方式指标M₂包括典型配置方式率M₂₁、型号匹配度M₂₂和封闭性能M₂₃，采用下式计算公式：

M₂₁＝F/D*100％ (5)

式中，M₂₁是智能电能表典型配置方式率；F是同一批次配置有三种以上通信方式的智能电能表总数；D是同一批次智能电能表的总数，

M₂₂＝X/T*100％ (6)

式中，M₂₂是型号匹配度；X是一定区域范围内同一批次同一厂家同一型号数量最大的智能电能表总数，T是一定区域范围内的智能电能表总数，

M₂₃＝Y/S*100％ (7)

式中，Y是一个区域内同一批次具有封闭性能的智能电能表总数；S是一个区域内同一批次智能电能表总数。

5.根据权利要求2所述的基于系关系分析法的智能电能表健康度综合评估方法，其特征在于：运行工况指标包括运行温度M₃₁、运行湿度M₃₂、运行的负荷率M₃₃和运行磁场强度M₃₄，其中，M₃₁，M₃₂和M₃₄从用电信息采集系统中读取相关数据，M₃₃采用下式计算公式。

M33＝V/Z*100％ (8)

式中，M₃₁是运行的负荷率；V是一定区域范围内同一批次智能电能表每月具有正常数据的总数；Z是一定区域范围内同一批次智能电能表的安装总数。

6.根据权利要求2所述的基于系关系分析法的智能电能表健康度综合评估方法，其特征在于：所述步骤⑵的系关系分析法求解指标权重值，系关系分析法计算指标权重的过程包括如下步骤：

步骤2-1：指标重要性排序。假设对一个事物的评价涉及K个评价指标，在序关系分析法中，按照重要性对K个评价指标建立序关系，

F₁ F₂ F_K (9)

其中F_k,k＝1,,K表示影响评价的第k项因素，F_k-1 F_k表示前者重要性高于后者；

步骤2-2：应用序关系评价法依据权重大小决定Fk的最终位置，令ω_k是F_k的权重，并规定相邻部分F_k-1和F_k的重要性比值为

各因素相互间的重要程度比值，依据所选择的咨询专家意见进行判断。

7.根据权利要求6所述的基于系关系分析法的智能电能表健康度综合评估方法，其特征在于：所述专家意见的判定按照下表进行

其中重要性比值η_k也可以取表中所给数值之间的数，以细化不同因素间的相对重要程度，根据对各因素进行相对重要性判断后，各部分评分的权值系数可以由式(9)得到，从而获取各个影响因素的排序，指标的权重值

8.根据权利要求2所述的基于系关系分析法的智能电能表健康度综合评估方法，其特征在于：所述步骤⑶的智能电能表健康度进行综合评估，综合考虑影响智能电能表健康度的运行状态、配置方式以及运行工况等因素，智能电能表健康度整体评分h表示为

h＝ω_Gg+ω_Kk+ω_Rr (12)

其中，g为智能电能表运行状态评分，k为配置方式评分，r为运行工况评分，ω_G、ω_K和ω_R分别为运行状态、配置方式、运行工况三部分评分的权值，且有

ω_G+ω_K+ω_R＝1 (13)。