摘  要： 为了对电能质量进行客观、综合地评估，以电能质量分析与监测系统的数据为研究对象，以可拓学与层次分析法为基础，并就可拓层次分析方法加以改进，提出了一种新的电能质量评估方法，并利用实际数据进行了验算，相关分析结果表明这种方法能够有效地区分电能质量等级，并对电能质量进行定性和定量评估。

关键词： 电能质量综合评估;层级分析;可拓学

中图分类号： TM712    文献标识码： A    DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.05.003

本文著录格式：逯玉兰. 基于改进的可拓层次分析法的电能质量综合评估[J]. 软件，2019，40（5）：1620

【Abstract】： In order to evaluate power quality objectively and comprehensively， this paper took the data of power quality analysis and monitoring system for study， a new power quality assessment method based on the improved extension of AHP has been proposed， and used actual data for checking， correlation analysis showed that this method can distinguish the level of power quality， and can evaluate power quality qualitatively and quantitatively.

【Key words】： Power quality integrated evaluation; Analytic Hierarchy Process; Extenics

0  引言

隨着电力行业的发展，电力已经走向了市场化，在市场化的大格局下，作为商品的电能是具有质量属性的。在具有一定程度竞争性的电力行业，电能的质量得到了电力使用者和供电部门的高度关注，日渐复杂和精细的用电环境对电能质量的要求在不断提高，需求也在不断地增加且越来越严格。因此，对电能质量进行有效和合理地衡量和评估，并按质量确定价格将成为一种趋向[1]。虽然世界上各个国家都对电能质量制定了各种标准，但是这种比较笼统的标准只能够衡量电能质量合格与否，却并没有对电能质量进行多方面、精确地衡量[2]。电能质量包括多个指标，因此通过单一的指标对其进行衡量和评估不能够全面地反应其真实的状况。因此，建立一种科学的评估方法对电能质量进行综合、客观地评估是很有必要的。目前，评估方法中，模糊评价居多。谢晋利用模糊算法建立了高校教师评价系统[3];景雯等基于模糊AHP理论建立了学习评价模型[4];贾清泉等在电能质量及其模糊方法评估中给出了各电能质量指标的模糊模型，通过这些模糊模型形成了各指标的隶属度集[5]，并且依据就近选择的方式对电能质量进行等级的判断。使用这种方式进行衡量的时候就需要先设定一个样本指标集合，但是并没有对这些指标之间的关系做出判断;唐会智等在基于模糊理论的电能质量综合量化指标研究中采用模糊综合评价方法对电能质量进行评价，但是对研究中各个指标的权重没有进行严格的规定[6];文献[7]在进行研究的过程中通过一种新型的可拓学的方式对电能质量进行评价;文献[8]在研究过程中建立了一个软件质量评估指标体系，张浩等基于层次分析法进行了共享单车供求匹配分析[9]。本研究将可拓学与层次分析法相结合，对电能质量进行综合评估。

采用传统的层析分析工具对电能质量进行分析主要存在着以下缺陷和不足[5]。

（1）构造的判断矩阵没有弹性。层次分析法的核心环节是构造判断矩阵。通过两两比较评价指标构造的判断矩阵确定指标因素的权重。这种方法直接、简单，其不足之处在于构造判断矩阵的过程中对判断的模糊性缺乏考虑。例如，对矩阵中的两个指标因素进行评估判断的时候，通常情况下认定第一个指标因素比第二个因素重要性要高，两个权重之间的比值一般位于区间[1.5-2.9]之间。在构造判断矩阵时候，如果采用了值“2”，则会导致硬性指标的出现，使得原来可以模糊、浮动变化的的量失去弹性。这样构造的判断矩阵的评估结果不是很合理。

（2）进行一致性检验。如果一致性检验与标准不相符，这就需要对判断矩阵进行重新构造[10]，而且要对各个指标的权重重新进行计算，直到一致性检验达到标准[11-12]。在实践中，为了满足一致性检验，常常需要反复构造判断矩阵，而且判断矩阵的构造严重依赖以往的构造经验。

针对以上两个缺陷，本研究在研究的过程中，将可拓学中的物元模型和关联函数与层次分析法相结合，以电能质量分析与监测系统的相关数据为研究的依据，对其电能质量进行综合评估。

1  建立层次分析结构

虽然世界上各个国家都对电能质量制定了各种标准，然而这种比较笼统的标准只能够衡量电能质量合格与否，却并没有对电能的质量进行多方面、精确地衡量[1]。电能质量是一个多指标体系，是多指标的有机结合，因此通过单一的指标对其进行衡量和评估不能够全面地反应其真实的状况。应该根据电能质量的实际和客观需求，体现电能质量的各方面因素的特性，将其划分成不同的评估要素，在此基础上形成不同的评估层次，科学、综合、全面地评估电能质量。

本研究要对监测到的电能质量进行比较全面和系统地评估，建立对电能质量的评价指标体系十分重要，指标体系中的各个评价指标要能够反映电能质量的客观现实，具备科学性和完备性;其次，指标体系中的各个指标应该易于计算，具备计算可行性[10]。考虑到以上几个方面的因素，本研究只考虑五项稳态电能质量指标，层次分析结构如图1所示。

2  确定各指标的重要程度

针对决策问题，一般可以将其划分为目标层、准则层和方案层。整个决策的总目标由目标层来表达;目标层的实现过程中所涉及到的中间各个环节是通过准则层来表达的。通常情况下，中间环节包含：准则层、约束层和策略层;方案层就是应对问题而采取的各种方法[13-14]。在层次模型中，一般使用作用线来表示各层因素之间的关联性。几位专家组成两个小组根据电能质量层次分析结构图中各项指标，用区间数代替点值数构造各级可拓区间数判断矩阵。例如，对于目标层，第一组专家认为准则层中电压属性与频率属性相比[15]，电压质量与频率质量之间的比重在2.5-3.5间浮动变化（表1），从而计算出可拓区间为<2.5，3.5>，这个区间等同于1-9标度法分析的“3”，但不是整数3，反之，频率质量与电压质量的可拓区间为 ，相当于“1/3”，但不是1/3。第二组专家认为，电压质量和频率质量之间比重在3.6-4.9间浮动变化，得出的可拓区间为 ，频率质量与电压质量相比所得的可拓区间为 。通过这种方法得到的两个可拓区间，与传统的层次分析法相比，判断矩阵具有弹性[10]。

5  结论

本研究将层次分析法与可拓学中的物元模型和关联函数相结合，提出了基于改进的可拓层次分析的电能质量綜合评估法。用可拓学中的3种物元模型（经典域物元、节欲物元、评估物元）对电能质量进行了物元分析，然后结合可拓学中的关联函数理论，将3种物元模型关系进行量化，形成关联值矩阵;然后根据电能质量层次分析结构图中的各项指标，由两个专家组用区间数代替点值数构造各级可拓区间数判断矩阵，这样得到的两个不同的可拓区间数判断矩阵具有弹性，而且合理，根据可拓区间数判断矩阵计算层次单排序和层次总排序，得到最终的权重矢量;最后将关联值矩阵和权重矢量进行合成得到最终的电能质量综合评估等级。通过实证分析证明这种方法能够有效地区分电能质量等级，并对电能质量进行定性和定量评估。

参考文献

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