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评价电力GIS设备安装工程管理水平的方案探析

发布时间:2019-06-11
  摘 要
  
  电力系统 GIS 设备是新建变电站最重要的设备之一,其安装质量关系到电网的安全稳定运行,电力系统 GIS 设备安装工程管理作为安装质量的关键因素,显得尤为重要。
  
  经过三十多年的工程实践经验,国内外的 GIS 安装工程管理不断发展和完善,百家争鸣,百家齐放。电力系统 GIS 设备安装工程管理的评价方法是否科学合理,对于评价和提升GIS 安装质量和工程管理水平有着极为重要的作用。
  
  评价电力系统 GIS 设备安装工程管理水平,在实践中特别是评定施工单位安装工程管理的各项指标时,大部分指标均为定性指标,因此存在较多主观成分,导致评价工作中公正性、公平性和科学性难以得到保证。本文旨在探索和研究建立一套电力系统 GIS设备安装工程管理的评价体系,科学合理地量化评价指标,综合分析工程管理及安装质量的优劣,减少个人主观因素,确保评价工作公平公正,促进电力系统 GIS 安装质量和管理水平的提升。

评价电力GIS设备安装工程管理水平的方案探析
  
  本文主要工作是:通过查阅国内外研究成果并结合 GIS 设备安装工程实际,确定建立模糊灰色综合量化评价模型的技术路线;电力系统 GIS 设备安装工程管理的工艺流程、管理要点梳理,总结出评价指标;运用层次分析法、模糊数学、灰色关联分析法,确定评价指标的量化方法和建立起量化评价体系;通过实际 GIS 设备安装工程介绍了具体计算过程,并论证了量化评价体系的可行性和可靠性。
  
  关键词:GIS 设备;安装工程管理;量化评价;模糊数学;AHP;灰色关联分析。
  
  Abstract
  
  Power system GIS equipment is one of the most important equipment in the new substation. Its installation quality is related to the safe and stable operation of the power grid.
  
  As a key factor of installation quality, the installation project management of power system GIS equipment is particularly important. After more than 30 years of Engineering practice,the management of GIS installation projects at home and abroad has been continuously developed and improved, and a hundred schools of thought contend, and a hundred schools of thought are in full swing. Whether the evaluation method of power system GIS equipment installation project management is scientific and reasonable plays an important role in evaluating and improving the quality of GIS installation and engineering management level.
  
  To evaluate the management level of power system GIS equipment installation project,most of the indexes are qualitative indexes in practice, especially when evaluating the indexes of construction unit installation project management. Therefore, there are many subjective components, which make it difficult to guarantee the fairness, fairness and scientificity of the evaluation work. The purpose of this paper is to explore and study the establishment of a setof GIS equipment installation project management evaluation system for power system,scientifically and rationally quantify the evaluation index, comprehensively analyze the quality of project management and installation through each index, reduce individual subjective factors, and ensure the fairness of evaluation work. Impartiality promotes the improvement of GIS installation quality and management level of power system.
  
  The main work of this paper is as follows: By consulting the research results at home and abroad and combining with the actual situation of GIS equipment installation project, the technical route of establishing the fuzzy grey comprehensive quantitative evaluation model is determined; the process flow and management points of GIS equipment installation project management in power system are sorted out, and the evaluation index is summarized; the application level. Analytical method, fuzzy mathematics and grey relational analysis method are used to determine the quantitative evaluation index and establish the quantitative evaluation system; the specific calculation process is introduced through the actual installation project of GIS equipment, and the feasibility and reliability of the quantitative evaluation system are demonstrated.
  
  Keywords:   GIS equipment; installation engineering management; Quantitative Evaluation;fuzzy mathematics; AHP; grey relational analysis。
  
  第一章 绪论。
  
  1.1 研究背景及意义。

  
  改革开放以来,电力生产随着经济发展快速增长,电网投资迅速增加,电网规模急速扩大,越来越多的 GIS 设备引入电网之中。相比敞开式或者分散式电气设备,GIS 设备具有占地小、故障率低等优势。近年来,GIS 迅速在城市电网中普及,广泛应用于当今电力系统。
  
  虽然 GIS 设备故障率低,但是一旦发生故障,其造成的后果就比敞开式或者分散式电气设备要严重很多。其维修更为复杂,耗费时间更长,造成的直接和间接经济损失更大。据统计分析,就故障类型占比而言,安装施工不当引发的故障最高,达到了 46%。
  
  这远远超过了排名第二占比 26%的生产厂家制造不当。从统计数据很容易看出,要控制GIS 设备故障的出现,首要就是规范安装施工,严控安装施工质量,这是确保 GIS 设备安全稳定运行的关键所在。
  
  本课题主要探索和研究一套 GIS 设备安装工程管理量化评价体系,建立量化评价模型,量化评价工程管理各项指标,指出各项指标的优劣,有针对性且有效地提升 GIS 设备安装质量及管理水平,具有一定的工程实践及指导意义。
  
  目前的 GIS 设备安装工程管理评价存在不少问题,突出表现在:一方面在实践中特别是评定施工单位安装工程管理的各项指标时,大部分指标均为定性指标,不能定量评价。另一方面,对 GIS 设备安装管理评价体系也尚未建立,目前评价主观性太强而客观性不足。
  
  GIS 设备安装工程管理评价涉及的因素很多,实际上是对存在的各种因素,比如施工组织、期间管理、调试试验质量等,开展综合评价的过程。目前评价主要是依据专家组的主观评价,客观性不足,非常容易出现遗漏和偏差,难以确保其公平和公正。
  
  所以,这就需要用一些数学方法或者计算模型,来进一步完善专家组评价的科学性和系统性,提高评价的精确度。现在广泛使用的评价方法包括:层次分析法(AHP)、灰色关联分析法以及模糊评价法。
  
  (1)层次分析法(AHP)。
  
  这是一种层次权重决策分析方法。即把研究对象(多目标优选问题)作为整体,并把最终目标通过一定规则分解成数个子目标,再将子目标继续分解成更为详细的下一层目标。理论而言,分解层次可为无穷层且越多越好。其中定性指标可进行模糊量化,求解得到各层次的排序,以作为决策寻优的系统方法。
  
  (2)灰色关联分析法。
  
  联系理论认为,世界上任何事物都是互相关联的,其关联度的大小反应了关联程度的紧密。关联度数值越大,说明关联越紧密,反之则越疏远。灰色关联分析法将评价过程作为一个灰色系统,度量因素的紧密程度,特别擅长动态分析。
  
  (3)模糊综合评价法。
  
  此方法是基于模糊数学中的方法(主要是隶属度理论),通过与最优评价空间的相互比较,依据比较得到的值(最优基础值为 1,越接近得到的评价就越高),把定性的评价转化为定量的评价。
  
  层次分析法(AHP)、模糊评价法和灰色关联分析法等将定性指标某种程度上转化为了定量指标,但是评价指标的仍然是由专家直接给出判断,为了降低主观因素造成的影响,有必要寻求科学、合理的方法改进评价过程。基于上述现状,把层次分析法(AHP)以及灰色关联分析进行有机融合,在此基础上提出新型模糊灰色评价模型,将专家评价限定在只对各指标相对重要性对比及各指标优劣的判断,不直接对 GIS 安装工程打具体分,并在工程实际中开展了运用。
  
  1.2 国内外相关研究现状。
  
  1.2.1 国外研究现状。

  
  1944 年,Emblen 在其博士论文中首次对项目评价体系进行了探索,为后续进一步分析奠定了基础[1-2]。
  
  1956 年,Friedman.L 将运筹学方法引入项目评价领域,并将相关论文发表于期刊Operation Research,获得了广泛关注。这是项目评价研究领域的里程碑,此后众多学者开始利用数学模型开展项目评价,获得了较好的效果[3]。
  
  1961 年,William Vickrey 首次基于博弈论分析拍卖问题,并于 1962 年提出了“收入等价定理”[4-5],这一方法是项目评价领域的重要成果。
  
  1968 年,Beekeer 提出“最优监督”和犯罪的相关理论。该理论指出在相应约束条件确定后,对于社会整体存在一个“最佳的”惩罚强度[6]。
  
  1986 年,针对“竞争性投标”及“贿赂做法”问题,Michael W.maher 和 Paul J.bee构建了均衡模型[7]。
  
  1987 年,Holmstrom 和 Milgrom 构建了委托代理模型,并分析了激励和约束问题[9]。
  
  解得到各层次的排序,以作为决策寻优的系统方法。
  
  (2)灰色关联分析法。
  
  联系理论认为,世界上任何事物都是互相关联的,其关联度的大小反应了关联程度的紧密。关联度数值越大,说明关联越紧密,反之则越疏远。灰色关联分析法将评价过程作为一个灰色系统,度量因素的紧密程度,特别擅长动态分析。
  
  (3)模糊综合评价法。
  
  此方法是基于模糊数学中的方法(主要是隶属度理论),通过与最优评价空间的相互比较,依据比较得到的值(最优基础值为 1,越接近得到的评价就越高),把定性的评价转化为定量的评价。
  
  层次分析法(AHP)、模糊评价法和灰色关联分析法等将定性指标某种程度上转化为了定量指标,但是评价指标的仍然是由专家直接给出判断,为了降低主观因素造成的影响,有必要寻求科学、合理的方法改进评价过程。基于上述现状,把层次分析法(AHP)以及灰色关联分析进行有机融合,在此基础上提出新型模糊灰色评价模型,将专家评价限定在只对各指标相对重要性对比及各指标优劣的判断,不直接对 GIS 安装工程打具体分,并在工程实际中开展了运用。
  
  1.2   国内外相关研究现状。
  
  1.2.1   国外研究现状。
  

  1944 年,Emblen 在其博士论文中首次对项目评价体系进行了探索,为后续进一步分析奠定了基础[1-2]。
  
  1956 年,Friedman.L 将运筹学方法引入项目评价领域,并将相关论文发表于期刊Operation Research,获得了广泛关注。这是项目评价研究领域的里程碑,此后众多学者开始利用数学模型开展项目评价,获得了较好的效果[3]。
  
  1961 年,William Vickrey 首次基于博弈论分析拍卖问题,并于 1962 年提出了“收入等价定理”[4-5],这一方法是项目评价领域的重要成果。
  
  1968 年,Beekeer 提出“最优监督”和犯罪的相关理论。该理论指出在相应约束条件确定后,对于社会整体存在一个“最佳的”惩罚强度[6]。
  
  1986 年,针对“竞争性投标”及“贿赂做法”问题,Michael W.maher 和 Paul J.bee构建了均衡模型[7]。
  
  1987 年,Holmstrom 和 Milgrom 构建了委托代理模型,并分析了激励和约束问题[9]。
  
  1.2.2   国内研究现状。
  
  我国学者和工程人员仍然对工程项目评价方法进行积极的探索[16-20]。
  
  灰色系统理论可以用来分析一个系统中各类因素的聚集关系或者关联程度。特别适用于数据较少,信息缺乏或确定性较弱的系统中[21-24]。
  
  针对各影响因素序列变化的接近关系问题,梅振国开展了相关研究,并提出灰色绝对关联度理论[25]。
  
  针对各影响因素序列变化接近关系问题,唐五湘提出 T 型关联度理论[26]。
  
  党耀国开展了灰色斜率关联度研究[27-28]。
  
  王清印深入研究 B 型以及 C 型关联度,在此基础上构建关联分析模型[29-30]。
  
  熊和金等对灰色关联度公式做了扩展,扩大了其运用范围[31]。
  
  张绍良等人针对典型灰色关联度的计算方法,进行了汇总与比较分析[32]。
  
  李学全等分析了目前灰色关联度的局限性,得出灰色关联度改进量化模型[33-35]。
  
  陈华友等提出新的优化组合预测、预测方法优超、冗余度等相关概念[36-43]。
  
  国内前人的研究致力于评价方法的研究,运用的理论方法特别是灰色关联分析理论对后续的工程项目评价具有很重要的指导意义。
  
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  1.3 研究内容和方法

  1.3.1 研究内容
  1.3.2 研究方法
  
  第二章 电力系统 GIS 安装工程分析
  
  2.1 GIS 设备结构简介
  2.2 GIS 设备安装工序流程
  2.3 GIS 设备安装注意要点

  2.4 本章小结
  
  第三章 模糊灰色关联分析评价模型的建立
  
  3.1 模糊数学的相关概念
  
  3.2 GIS 设备安装评价过程中的层次分析法(AHP)

  3.2.1 原理及特点介绍
  3.2.2 GIS 设备安装评价过程中的层次分析法的步骤
  
  3.3 GIS 设备安装评价过程中的灰色关联分析
  
  3.4 GIS 设备安装评价过程中模糊灰色关联分析模型的构建

  3.4.1 建立初始决策矩阵
  3.4.2 定性指标特征值的模糊确定
  3.4.3 权重的计算
  3.4.4 构建最优灰关联决策矩阵
  3.4.5 指标初值化处理
  3.4.6 关联系数的求解
  3.4.7 关联度的计算
  
  3.5 GIS 设备安装评价过程体系子项的选择及 Delphi 法

  3.6 本章小结
  
  第四章 GIS 设备安装工程评价方法研究
  
  4.1 GIS 设备安装工程评价的指标体系建立

  4.1.1 施工组织
  4.1.2 期间管理
  4.1.3 施工体系管理
  4.1.4 调试试验管理
  
  4.2 AHP 与灰色关联评标在 GIS 设备安装工程管理评价中的应用
  4.2.1 评价指标权重的确定
  4.2.2 初值化处理
  4.2.3 关联系数的计算
  4.2.4 关联度的计算
  
  4.3 结果分析
  
  4.4 本章小结

  结 论

  本文充分分析和研究了 GIS 设备安装工程管理的要求和标准,分析了影响评价的主要因素,并在对这些因素进行深入分析的基础上,建立了 GIS 设备安装工程管理量化评价指标体系。同时,本文将灰色理论中的空间距离概念引入 AHP 理论,通过建立和求解模糊灰色关联模型,得到各个 GIS 设备安装工程与理想安装工程的空间距离,并用关联度对这种空间距离进行了刻画。结合 GIS 设备安装工程实例做了求解,证明其具有较好的可操作性和使用价值。

  本文主要取得了一下几个方面的成绩:

  (1)本文对电力系统 GIS 设备结构、安装工序流程和安装前、中、后应注意的要点进行了全面细致的总结归纳和分析,为 GIS 设备安装工程的实施具有一定的指导作用,也为建立科学、合理、可靠的量化评价体系做了一定的准备。

  (2)评价电力系统 GIS 设备安装工程管理的质量和水平,科学、客观地量化评价指标是极为重要的。本文抛弃了以往选择专家直接打分等方式,本文从建立量化评价指标和量化评价方法来建立电力系统 GIS 设备安装工程管理量化评价体系。

  (3)提出基于 AHP 分析和模糊灰色关联分析相结合的方法对 GIS 设备安装工程进行评价,完善了量化评价理论和方法;通过实际 GIS 设备安装工程介绍了其具体计算过程,并论证了评价方法的可靠性和可行性。

  对 GIS 设备安装工程的评价,是一个具有工程应用价值的领域。本文在建立 GIS设备安装工程管理的量化评价体系上作了一定的努力,但是仍然有一些问题没有深入研究讨论,需要今后进一步研究。

  (1)评价指标体系的合理性是 GIS 设备安装工程管理评价是否科学的关键。本文所建立的 GIS 设备安装工程管理评价指标体系在征求不少专家意见的基础上总结得到的,但是 GIS 安装工程较为复杂,需要进一步提升和完善。

  (2)评价指标的量化词集,类型较为单一,量化定义较为初级,造成评价结果存在一定程度上的局限性,在此方面需要进一步研究和丰富。

  (3)构建最优决策矩阵时,每项评价指标的最优值是从很有限的三个 GIS 设备安装工程项目中得到的。样本空间过小,需要扩大样本空间范围,收集更多数据,可以使得评价更有依据,得到更加可靠的评价结论。

  参考文献

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