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摘要:

在設備風險評估中，計算設備的資產和風險通常要計算要素的權重。層次分析法經常被用來求取權重。其通常采用某一位專家的意見，其主觀判斷的隨意性難免會使決策結果可信度大大降低。采用群決策的方式確定各因素的權重，由多位專家參與到評估的過程中來，集合多位專家的意見，對專家意見可信度進行客觀的賦權，減少了某一位專家在決策過程中的主觀性，提高了求得的權重的可信度，風險評估的結果可用程度提高。

關鍵詞:

風險評估;群決策;權重

隨著電網的不斷壯大，電氣設備的急劇增加，原始的檢修計劃不能滿足當前的要求，狀態檢修應運而生。狀態檢修(ConditionBasedMain-tenance，CBM)從設備的實際狀態出發來制定檢修計劃，大大減少了人力、物力。而基于風險的檢修由于綜合考慮能較為全面地考慮各種決策因素(包括效益、風險和費用)和結合各種方法的長處，逐漸受到了研究人員的重視。在設備風險評估中層次分析法(AnalyticHi-erarchyProcess，AHP)［1］是一種經常被用到的多目標決策分析方法。AHP是美國匹茲堡大學的薩蒂(Satty)教授于上世紀末提出的一種能將定性分析和定量分析相結合的系統分析決策方法。將與決策有關的因素分解成目標、準則、方案等層次，對同層的要素用量化方法進行相對重要性標度，形成判斷矩陣，得出權重，最后進行一致性檢驗并且排序。分層后再對問題進行定性和定量有機結合分析，最終使得決策有了量化依據，使得決策更有說服力。

在實際的設備風險評估的過程中，現有評估方法在面對綜合評價指標賦權和定性數據定量化問題的處理上都是以某位專家或標準直接給出權重的值，沒有現實說服力。而且很多目標決策中雖然用到了層次分析法求取權重，但是往往也只是以某位專家給出的判斷矩陣得到最終的權重值。由于專家的名望、地位、所屬專業和對決策問題的熟悉程度不同，某一位專家的判斷存在隨意性，這樣專家主觀判斷的隨意性難免會使決策結果可信度大大降低。為了減少這種主觀性，本文采用AHP群決策方法(GAHP)進行評估。由多位專家參與到評估的過程中來，將多位專家的意見進行集合，然后對專家意見可信度進行客觀的賦權，減少了某一位專家在決策過程中的主觀性。

1設備的風險評估

風險的定義是后果及其發生的可能性［2］。綜合考慮變壓器設備資產、資產損失程度及設備故障發生的概率，其風險模型［3］定義。設備的平均故障率是設備發生故障的平均概率，可以根據歷史數據和狀態評價的結果通過建模得到。根據文獻［4］，設備風險可以從設備損失、人身環境損失、電力系統損失和社會損失等4個獨立的方面來計算，這4個因素稱為設備的風險因素。因此設備的資產損失程度可由下式(2)計算得到。資產損失程度是從風險因素(設備自身、人身環境、電網損失和社會損失)各方面綜合計算故障所造成的資產損失度。某一要素的資產損失度。

2GAHP的聚合判斷矩陣

2．1AHP法計算權重使用層次分析法時，首先將所要分析的問題層次化［5］，最終求出低層次對高層次的權重。首先，根據實際情況構建層次模型;然后針對上一層次的某因素得到本層次所有因素間的相對重要程度矩陣，即判斷矩陣;最后，計算最大特征根λmax所對應的特征向量，作為對于上一層某因素而言的本層次與之有聯系的因素的重要性次序的權重。一般地，為了衡量判斷矩陣的可接受程度［6］，要對單層次排序進行一致性檢驗。在本次的評估系統中，我們將層次分析法的模型分為兩層。對于計算資產的層次結構模型，目標層定義為資產，將影響資產值大小的設備自身價值、所供用戶等級、設備重要性作為指標層元素;對于計算資產損失度的層次結構模型，目標層是資產損失程度，指標層是各風險因素，包括設備自身損失、社會損失、人身環境損失和電網損失。

2．2GAHP聚合專家意見專家們根據自己的經驗給出兩兩比較的判斷矩陣，通常我們要對專家們的意見進行聚合，現有的聚合方式有兩種［5，7］:聚合個人判斷(AIJ)與聚合個人排序(AIP)。AIJ是集結群中多個專家的判斷矩陣形成一個單一的群體判斷矩陣，從而采用數學的方法求取權重;而AIP集結每個個體的單排序以形成群排序。當專家們以團隊的方式進行決策時宜采用AIJ，專家們以個人的形式進行決策時宜采用AIP。在實際中，專家們大都是以團隊的形式進行決策的，所以在這里選用AIJ的方式進行聚合。當集結n個個體的判斷時，即使假設每個n元矩陣都滿足互反性，也只有幾何均值法滿足Pareto最優原則以及同質性(即如果每個個體的判斷的比率都是t倍，那么集結后的結果也是t倍)，因此必須用幾何均值法來進行AIJ［8-9］。在聚合時涉及到的專家權重可分為固有靜態權重和隨機動態權重兩部分。固有靜態權重和專家的名望、地位、專業和對決策問題的熟悉程度等因素相關，而隨機動態權重則由專家們所給出的最終判斷結果的可信度決定。在本文中假設專家們的固有靜態權重相同，只考慮他們的隨機動態權重。某位專家所給出的判斷矩陣與其他專家的判斷矩陣的相似程度越大，說明該專家的可信度越高，那么該專家的隨機動態權重也就越大。在聚合專家意見時，采用判斷矩陣形成的向量夾角分析，得出專家的隨機動態權重，然后再進行聚合運算，得到聚合判斷矩陣。共識度矩陣是專家組群決策的最終評判矩陣，在得到共識度矩陣的過程中每位專家的動態權重作為其指數分配，所得出的結果融合了n位專家的不同意見。但是在計算的過程中，共識度矩陣同樣要滿足一致性檢驗，即CR小于0．1。如若不滿足要求，各位專家給出的判斷矩陣需做出修改，直到所得到的共識度矩陣滿足要求為止。最后，同樣地以AHP法求取層次單排序，得出各因素的權值。

3實例分析

在本例中我們假設有3位專家，對于如下圖1中的T1而言，變壓器參數為35kV/63MVA，帶70%一、二類負荷，有7%的概率發生某類停運故障并導致設備損壞和線路停運。T1的資產、資產損失以及風險要素損失概率情況分別如表2、3、4所示。3．1配電變壓器資產評估對于配電變壓器資產評估的層次結構模型，三位專家給出的判斷矩陣。

3．2配電變壓器資產損失度評估根據表3和表4計算變壓器資產損失度。其中根據歷史數據進行統計計算，得到設備故障引起要素在不同程度等級上的損失概率。

3．3計算設備總風險值計算設備總風險值之前，我們先要求出各風險要素的權重。計算方法與資產要素權重相同，根據三位專家給出的判斷矩陣，最終得到風險要素權重，對于風險要素層次結構模型，三位專家給出的判斷矩陣。根據國家電網公司輸變電設備狀態評價導則匯編［10］，所得的風險值為1～10之間的數值。數值越大表明風險值越高。對于風險值大于3的設備屬于高風險設備，應該引起高度注意，優先安排檢修，而T1風險值小于3，無需優先安排檢修。

4結論

采用層次分析方法對風險因素進行量化時，所得的結果跟專家的經驗和對系統的認識相關，會存在較大的個人偏好，對系統的評估也存在一定的偏差。所以文中在確定設備資產和各風險要素的權重時，采用群決策的方式，考慮多位專家的意見，并采用加權幾何平均的方式將多位專家的判斷矩陣聚合形成共識矩陣，從而降低了因個人偏好而引起的主觀性，使評估的結果準確性得到了提高。

參考文獻

［1］SaatyTL．Theanalysishierarchyprocess［M］．NewYork:McGraw-Hill，1980．

［2］微軟公司．MS風險管理指南［M］．美國:微軟公司，2004．

［3］國家電網公司．電網公司輸變電設備風險評估通用辦法［Z］．2011．

［4］MoubrayJ．石磊，譯．以可靠性為中心的維修［M］．北京:機械工業出版社，1995．

［5］陳治宏，盧國明，吳曉華，等．基于AHP的群決策風險評估方法［J］．計算機應用，2009，29(S1):125-127．

［6］董玉成，陳義華．層次分析法(AHP)中的檢驗［J］．系統工程理論與實踐，2004(7):105-110．

［7］黃玉清，梁靚．機器人導航系統中的路徑規劃算法［J］．微計算機信息，2006，22(07-2):259-261．

［8］AczelJ，SaatyTL．Proceduresforsynthesizingratiojudg-ments［J］．JournalofMathematicalPsychology，1983，27:93-102．

［9］AczelJ，RobertsFS．Onthepossiblemergingfunctions［J］．MathematicalSocialSciences，1989，17:205-243．

［10］國家電網公司．國家電網公司輸變電設備狀態評價導則匯編［Z］．2008．

作者：張靜 趙亞清 單位：新能源電力系統國家重點實驗室