崔高穎，周　玉，鄭愛霞，易永仙，潘　超

（國網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院國家電網(wǎng)電能計量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210019）

用電計量新技術(shù)

基于熵權(quán)的計量技術(shù)監(jiān)督模糊綜合評價方法

崔高穎，周玉，鄭愛霞，易永仙，潘超

（國網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院國家電網(wǎng)電能計量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210019）

電網(wǎng)的信息化、智能化發(fā)展趨勢對計量技術(shù)監(jiān)督工作質(zhì)量提出了更高要求，準(zhǔn)確客觀地評價計量技術(shù)監(jiān)督工作意義重大。目前傳統(tǒng)計量技術(shù)監(jiān)督主要依靠人工，缺乏有效的工具利用已有數(shù)據(jù)評價關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)指標(biāo)。文中提出了基于熵權(quán)的計量技術(shù)監(jiān)督模糊綜合評價方法，建立基于用采系統(tǒng)的指標(biāo)體系，利用指標(biāo)熵值結(jié)合模糊數(shù)學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)了多對象技術(shù)監(jiān)督工作客觀評價和排序，該方法有效提高了各公司技術(shù)監(jiān)督工作的區(qū)分度和相應(yīng)評價工作的準(zhǔn)確性。

技術(shù)監(jiān)督；指標(biāo)體系；熵權(quán)算法；模糊綜合評價

隨著科技進(jìn)步和能源格局的變化，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對電能的依賴程度日益增強(qiáng)。電能計量業(yè)務(wù)貫穿發(fā)電、輸電、配電、用電等各環(huán)節(jié)，服務(wù)于電能貿(mào)易結(jié)算，其準(zhǔn)確度關(guān)系到計量公平公正，直接影響各方的經(jīng)濟(jì)利益，其信息化和智能化也受到社會的廣泛關(guān)注。計量技術(shù)監(jiān)督工作主要通過監(jiān)督計量業(yè)務(wù)各環(huán)節(jié)的關(guān)鍵指標(biāo)和工作質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)用電信息采集系統(tǒng)的高效運(yùn)維，及時發(fā)現(xiàn)并診斷計量裝置異常，規(guī)范計量資產(chǎn)全壽命周期管理等工作?？茖W(xué)、及時、客觀的技術(shù)監(jiān)督方法是保證計量工作順利開展和計量業(yè)務(wù)質(zhì)量的重要手段。

隨著國網(wǎng)公司“三集五大”體系建設(shè)的不斷深化和提升，在新的“大營銷”體系運(yùn)行模式下，一方面，各層級計量業(yè)務(wù)、組織架構(gòu)發(fā)生很大的變化，對新體系下的計量技術(shù)監(jiān)督提出更高要求，其監(jiān)督范圍更廣、管理要求更高；同時，隨著用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)和智能電能表應(yīng)用推廣以及階梯電價的實(shí)施，電能表的質(zhì)量和運(yùn)行可靠性愈來愈受到社會各方的普遍高度關(guān)注。另一方面，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，計量工作面臨的形勢日趨復(fù)雜，業(yè)務(wù)數(shù)量日益增長、業(yè)務(wù)操作更加頻繁，工作差錯、指標(biāo)異常等經(jīng)營風(fēng)險變得突出；同時，電能計量工作具有點(diǎn)多面廣、作業(yè)分散、流程復(fù)雜、時效性高、與客戶接觸點(diǎn)多等特點(diǎn)，如果不加強(qiáng)對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和指標(biāo)的過程監(jiān)督，就會直接影響公司的經(jīng)濟(jì)效益和服務(wù)形象；而傳統(tǒng)計量技術(shù)監(jiān)督工作的開展仍主要依靠人工監(jiān)控協(xié)調(diào)，監(jiān)督手段單一，缺乏有效的監(jiān)督工具，對表計質(zhì)量管理相對薄弱，缺乏對計量工作關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和指標(biāo)的過程監(jiān)督。

文中提出了一種基于熵權(quán)的計量技術(shù)監(jiān)督模糊綜合評價方法，對多個評價對象的技術(shù)監(jiān)督工作水平進(jìn)行綜合評價和排名。該方法采用來自用電信息采集系統(tǒng)、營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)、省級計量中心生產(chǎn)調(diào)度平臺（MDS）等多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的多維度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，綜合考量與計量業(yè)務(wù)技術(shù)監(jiān)督工作相關(guān)聯(lián)的多級評價指標(biāo)，對多個評價對象的計量技術(shù)監(jiān)督工作開展情況進(jìn)行科學(xué)評估，使得計量技術(shù)監(jiān)督工作更加科學(xué)、客觀、有針對性，同時有效提高計量技術(shù)監(jiān)督工作執(zhí)行效率，保證計量業(yè)務(wù)順利開展。

1　模糊評價和熵權(quán)算法

1.1模糊評價基本模型

模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評價方法，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評價轉(zhuǎn)化為定量評價［1］。由于被評價對象是受多方因素影響的，模糊綜合評價的基本思想就是在對單個因素對被評價對象進(jìn)行評價的基礎(chǔ)上，用模糊數(shù)學(xué)對所有因素做出總體評價，防止信息中途缺失，具有結(jié)果清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能較好的解決模糊的、難以量化的問題，適合各種非確定性問題的解決。

1.2熵權(quán)算法

熵的概念起源于熱力學(xué)，是反應(yīng)系統(tǒng)有序程度的度量，后來由Shannon引入到信息論中表示信息量的不確定性。熵權(quán)法是一種客觀的指標(biāo)權(quán)重確定方法，其基本思路是根據(jù)指標(biāo)變異程度，利用信息熵計算出各指標(biāo)的熵值，再通過熵值對各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行修正，從而得出較為客觀的指標(biāo)權(quán)重［2］。

根據(jù)熵的定義，當(dāng)系統(tǒng)可能處于m種不同狀態(tài)，每種狀態(tài)出現(xiàn)的頻率為pi（i=1，2，…，m）時，則該系統(tǒng)的熵就定義為∶

顯然，當(dāng)pi=1/m（i=1，2，…，m），即各種狀態(tài)出現(xiàn)的概率相同時，熵取最大值。

相應(yīng)的，若依據(jù)n個評價指標(biāo)對m個評價對象進(jìn)行評價，采用熵值作為某指標(biāo)的權(quán)重，則指標(biāo)的信息熵E越大，就表明該指標(biāo)對在對m個對象的評價中貢獻(xiàn)越均衡，指標(biāo)值對不同對象評價的區(qū)分度越小，能為最終決策提供的信息量越小，在綜合評價中所起的作用越小，則其權(quán)重也應(yīng)越小。反之，則權(quán)重也應(yīng)越大。

由上可見，用指標(biāo)熵值賦相應(yīng)權(quán)重僅反映了指標(biāo)在評價對象時的客觀差異度，熵權(quán)本身并不能完全反映指標(biāo)在解決實(shí)際問題時的重要性。

利用模糊數(shù)學(xué)方法和熵權(quán)賦值的方法解決多對象綜合評價問題在其他行業(yè)已有相關(guān)研究［3-6］，電網(wǎng)規(guī)劃中也有將二者結(jié)合的應(yīng)用［7］，但未見將二者結(jié)合并利用多層次隸屬度分級標(biāo)準(zhǔn)對技術(shù)監(jiān)督工作進(jìn)行綜合評價的同類研究。

圖1　計量技術(shù)監(jiān)督評價指標(biāo)體系

表1　指標(biāo)體系末級指標(biāo)定義

2　基于熵權(quán)的計量技術(shù)監(jiān)督模糊綜合評價

2.1明確指標(biāo)體系和評價對象

江蘇省電力計量業(yè)務(wù)技術(shù)監(jiān)督工作主要依據(jù)實(shí)際開展的技術(shù)監(jiān)督工作和用電信息采集系統(tǒng)所收集的數(shù)據(jù)，從4個方面建立指標(biāo)體系對各地市公司（共13個）的技術(shù)監(jiān)督情況進(jìn)行評價，則待評價對象集包含13個評價對象?，F(xiàn)有計量技術(shù)監(jiān)督指標(biāo)體系主要包括：用采系統(tǒng)建設(shè)類指標(biāo)、設(shè)備管理類指標(biāo)、運(yùn)維管理類指標(biāo)、計量業(yè)務(wù)督辦類指標(biāo)。參考基于同類劃分的指標(biāo)評價方法［8］和用電信息采集系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)評估體系［9］，從每個大類選取影響該類工作的關(guān)鍵指標(biāo)，分解為12個末級指標(biāo)，評價指標(biāo)體系如圖1所示。

其中，除電能表庫存超周期率、電能表運(yùn)行超周期率為反向指標(biāo)（指標(biāo)值越小越好）外，其余指標(biāo)均為正向指標(biāo)（指標(biāo)值越大越好）。各類指標(biāo)含義及計算方法如表1所示。

2.2評價矩陣標(biāo)準(zhǔn)化

式中：fij表示第i個評價對象的第j項(xiàng)指標(biāo)，max f'ij和m in f'ij分別為指標(biāo)ui的最大值和最小值。式（1）適用于正向指標(biāo)，式（2）適用于反向指標(biāo)的情況，通過以上公式得到指標(biāo)值的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。

2.3熵權(quán)法計算指標(biāo)權(quán)重

依據(jù)n個評價指標(biāo)對m個評價對象進(jìn)行評價，形成原始評價矩陣為R=（rij）mxn，則對某個評價指標(biāo)rj有信息熵：

2.4構(gòu)造模糊評價矩陣

設(shè)指標(biāo)體系的評價集為V=｛vl，v2，v3｝=｛優(yōu)秀（一級），良好（二級），一般（三級）｝，評價集中各值表明當(dāng)前評價對象通過其評價指標(biāo)對相應(yīng)評語的隸屬度。模糊評價方法中評價集的確定需選定合適的隸屬度函數(shù)，才能計算出指標(biāo)集U到評價集V的模糊映射R。根據(jù)各指標(biāo)的閥值確定各指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2　隸屬度分級標(biāo)準(zhǔn)%

各指標(biāo)隸屬度函數(shù)的計算方法如下，其中一級隸屬度函數(shù)：

二級隸屬度函數(shù)：

三級隸屬度函數(shù)：

式中：xi為用電信息采集各末級指標(biāo)的實(shí)際值；u（xi）為xi的隸屬度分值；ai為xi的一級隸屬度閥值；bi為xi的二級隸屬度閥值；ci為xi的三級隸屬度閥值。

由此可以得出每個評價對象的模糊評價矩陣為：

2.5得到綜合評價結(jié)果

根據(jù)模糊評價的基本模型，利用2.3中得到的各指標(biāo)的權(quán)重wj組成權(quán)重因子組成包含12個權(quán)重值的模糊子集A=（w1，w2，…，w12），以及2.4中得到的模糊評價矩陣，通過矩陣運(yùn)算得到最終評價集V上的模糊子集B，即：

其中，

對B進(jìn)行歸一化運(yùn)算即

得到B=（b1，b2，b3），即可確定當(dāng)前評價對象對于評價集中各評語的隸屬度。

由于用指標(biāo)熵值作為權(quán)重僅反映了指標(biāo)在評價對象時的客觀差異度，熵權(quán)本身并不能完全反映指標(biāo)在解決實(shí)際問題時的重要性。文中為每一級隸屬度賦予一個分值進(jìn)行量化，將各指標(biāo)模糊評價的隸屬度與具體評價分值相結(jié)合，計算出第i個評價對象的客觀評價指數(shù)S為：

3　應(yīng)用算例分析

目前，江蘇省電力計量業(yè)務(wù)技術(shù)監(jiān)督工作主要依據(jù)計量技術(shù)監(jiān)督指標(biāo)評價體系，應(yīng)用基于商圈的模糊綜合評價方法對各地市的計量技術(shù)監(jiān)督工作進(jìn)行綜合評價和排序，對提升江蘇省電力計量技術(shù)監(jiān)督工作具有現(xiàn)實(shí)意義。

根據(jù)評價指標(biāo)體系中12個末級指標(biāo)對江蘇13個地市公司電力計量技術(shù)監(jiān)督工作進(jìn)行評價，可以得到各地市公司相關(guān)評價指標(biāo)的具體數(shù)據(jù)。各地市評價指標(biāo)具體數(shù)值主要依據(jù)用電信息采集系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)計算得到，如表3所示。

3.1數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化

將各地市評價指標(biāo)具體數(shù)值代入式（2）、（3）計算，得到?jīng)Q策矩陣的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果，如表4所示。

3.2信息熵和指標(biāo)權(quán)重計算

將決策矩陣標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果代入式（4）計算，得到各指標(biāo)的信息熵，代入式（5），得到各評價指標(biāo)的權(quán)重向量，如表5所示。

3.3隸屬度計算和模糊評價矩陣

已知各地市指標(biāo)數(shù)據(jù)（見表3），可計算出相關(guān)隸屬度函數(shù)和評價分值，取一級水平100分，二級水平90分，三級水平70分，可得出相應(yīng)評價等級。以地市公司G為例，如表6所示。

3.4客觀評價指數(shù)的確定

將公司G的12個評價指標(biāo)分值和各指標(biāo)的權(quán)重值帶入式（12）：

表3　各地市指標(biāo)情況%

表4　決策矩陣的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

表5　評價指標(biāo)信息熵及權(quán)重向量

表6　評價分值

可計算出地市公司G計量技術(shù)監(jiān)督評價指標(biāo)體系中綜合指標(biāo)的客觀評價指數(shù)S為82.48。同理，可計算出全省各地市公司采集成功率的客觀評價指數(shù)，如表7所示。

表7　各地市客觀評價指數(shù)

4　結(jié)束語

文中所介紹的計量技術(shù)監(jiān)督綜合評價方法依據(jù)用電信息采集系統(tǒng)采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過綜合電能計量裝置運(yùn)行狀況中的各指標(biāo)因素，結(jié)合熵權(quán)值以及模糊數(shù)學(xué)的評價方法，關(guān)聯(lián)多項(xiàng)評價指標(biāo)對各地市公司的電能計量技術(shù)監(jiān)督工作開展情況進(jìn)行了客觀評價，經(jīng)過驗(yàn)證，該評價體系有效提高了電能計量技術(shù)監(jiān)督工作中多指標(biāo)多維度評價的準(zhǔn)確性和各地市公司工作開展的區(qū)分度。

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A Fuzzy Com prehensive Evaluation M ethod Based on Entropy W eight for M etering Technical Supervision

CUIGaoying，ZHOU Yu，ZHENG A ixia，YIYongxian，PAN Chao
（StateGrid Key Laboratory of Electric EnergyMetering，State Grid Jiangsu Electric Power Company Electric PowerResearch Institute，Nanjing 210019，China）

The currentdevelop tendency to informatization and intelligenceof powergrid puts forward stricter requirementon metering technical supervision.It is very important to evaluate the technical supervision w ork accurately and objectively，but most traditional evaluation onmetering technicalsupervision ismanualand lack of effective tools to assess the indicators of key nodesusing existing data.Thisarticle proposesa fuzzy comprehensivemethod，which employs calculated entropy weight of key indices from the Electric Energy Information Acquisition System to build an indicator architecture and then obtainsan accurate evaluation and ranking result of different technical supervision w ork according to the fuzzy com prehensivemethod. The proposed method effectively enhances the discrimination of technical supervision work and improves the accuracy of corresponding evaluation.

technicalsupervision；indicatorarchitecture；entropyweightalgorithm；fuzzy comprehensiveevaluation

TM 711

A

1009-0665（2016）05-0014-05

崔高穎（1980），女，山東沂水人，高級工程師，從事電力信息化和智能用電技術(shù)研究工作；

周玉（1982），男，江蘇鎮(zhèn)江人，工程師，從事電測量技術(shù)和用電信息采集技術(shù)研究工作；

鄭愛霞（1968），女，河南溫縣人，研究員級高級工程師，從事研究電網(wǎng)技術(shù)和計量管理技術(shù)研究工作；

易永仙（1988），男，浙江蒼南人，工程師，從事研究電測量技術(shù)和用電信息采集技術(shù)研究工作；

潘超（1989），男，江蘇南京人，從事用電信息采集技術(shù)研究工作。

2016-07-07；

2016-08-15