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第 2 4 卷 第 2 期 2 0 1 2年 4月 电 力 系 统 及 其 自 动 化 学 报 Pr oce e ding s o f t he CSU EPSA Vo1 2 4 NO 2 Apr 2 01 2 采用模糊综合评判法的电缆过路管敷设模型 朱立蓉 ，吴 炜 ， 李露莹。 ， 李 吴扬。 ， 袁 。 ( 1 上海 电力公 司市 北供 电公 司 ，上海 2 0 0 0 7 2 ； 2 上 海浦 海求 实 电力 新技 术有 限公 司 ，上海 2 0 0 0 9 0 ； 3 天津大学智能电网教育部重点实验室 ， 天津 3 0 0 0 7 2 ) 摘要 ： 模糊综合评判方法 自提 出以来 已经被广泛应用于各种行业和领域 。文中针对电缆过路管 的敷设 方式 ， 以上海市北供电局的管理要求为指导 ， 提 出了基 于模糊综合评判 的电缆过路管敷设模型 。该方法全面考虑 电 缆过路管敷设过程中的各种因素 ， 平衡各 因素 间的复杂关 系， 并将传统方法定性 分析的问题进行量化 ， 为寻找 合理的敷设方案提供 了可靠依据 。研究结果将可充实现有规划导则与排管建设 模式 ， 解决 了目前过路管建设 中 存 在 的实 际 问 题 。 关键词 ： 综合评判 ；电缆过路管 ；模糊 评判 中图分 类号 ： T M7 5 7 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 3 8 9 3 0 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 1 3 2 0 5 La y in g o f Ca b le Cr o s s in g Pip e Ba s e d o n F u z z y Co mp r e h e n s iv e J u d g me n t ZH U Li r o ng 。W U W e i ，LI Lu yi ng ，LI Ha o y a n g。 ，YU AN Zh e 。 ( 1 Sha n gh a i Nor t h p o we r s up ply co mpa n y，Sha n gh a i 2 0 00 72，Chin a； 2 S h a n g h a i P u h a i Qiu s h i Po we r Hig h Te ch n o lo g y Co ，Lt d ， S h a n g h a i 2 0 0 0 9 0 ，C h in a； 3 Ke y L a b o r a t o r y o f S ma r t Gr id( Tia n j in Un iv e r s it y ) ，Min is t r y o f Ed u ca t io n， Tia n j in 3 0 0 0 7 2 ，C h in a ) 随着 经济 的快 速 发 展 和 大 规 模 的城 市 建 设 ， 被 称为 “ 空 中视觉 污染 ”的城 市上 空 架 空线 人 地 改 造被 提 到 了薪 的高 度 ， 特别是 跨越 城市 快速 路及 区 域主干河流的架空线改造势在必行 ， 对电力过路管 的敷设原则和敷设适应性提 出了新的挑战。 目前， 国 内对 电缆 保护 排 管 的建 设 模 式 研 究 主要 为 道 路 收稿 日期 ： 2 0 1 1 1 0 1 2 ； 修回 日期 ： 2 o 1 1 1 2 1 7 排管 ， 对于过路管的敷设适应性原则和发展模式鲜 有研究 ， 使 目前过路管规划建设 方向不够明确， 更 没有针对具体区域的过路管 的量化敷设原则。 另外 ， 由于各个地区的经济发展 、 负荷特性和 负 荷发展 趋势 各有 特点 ， 电力 排管敷 设 现状及 架 空 线入地改造等因素都将影响着过路管的敷设数量， 一 一 一 一 一 一 一 兰拳 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一一一一一一一一 一一一一一一 一一一一一一 一一一一一一 一一一一一一一一 第 2 期 朱 立蓉 等 ： 采用模糊综合评 判法 的电缆过路管敷设模型 1 3 3 为避免跨越城市主要道路和河流重复施工影响城 市正常运转 ， 因此在建设过路管之前 ， 必须对该区 块 进行 深入 的分 析和 科学 的规 划 ， 提 出过路 管量 化 敷设 的原则 ， 有 效地 指导 过路 管规 划建设 发 展方 向 和 发展 模式 ， 最 终获 得 电力 和 全社 会 经 济 、 社 会效 益最 大 化 。 在 明确 敷设 电缆 过 路管 的用 地性 质 及 有 无 电 缆排管等基础条件后 ， 可通过评判方法从众多种敷 设方案中确定一种最为合理经济的敷设方案 。 由于 影 响敷 设方案 的因素众 多 ， 所 以本质 上这 是 一个 多 指标 的综合评判问题 。 本文尝试使用模糊综合评判 的方 法对 电缆 过路 管 的敷设 模 型进行 研究 。 1 模糊综合评 判 模糊综合评判方法是从多个指标对被评价事 物 的隶属 等级 状况 进行 综合 性评 判 的一种 方法 ， 它 把被 评价 事物 的变 化 区 间做 出划 分 ， 又对 事物 属于 各个等级的程度做出分析 ， 这样就使得对事物的描 述更加深入和客观 ， 故而模糊综合评判方法既有别 于常 规 的多指 标评 价方 法 ， 又有 别于 强制 的打 分方 法 。 1 1 评 判 模型 模糊综 合 评判 法包 括 以下几 个要 素 2 j 。 ( 1 )因素集 。 U 一 “ 1 ， 2 ， ， ( 1 ) 这里 的 是 被 评判 事物 的指 标 ， 表 明从 哪 些 方 面 来评 判描 述 。 ( 2 )评判 集 。 V 一 l， 2 ， ， ( 2 ) 这里 的评语 是指 对被 评 判事 物 变 化 区 间 的 一 个划分 ， 即评判等级 。 专家针对方案某一 因素的 初 始评 判结 果 即为某 一评 语 ， 本文 方法 正是 利用 这 一 模糊评判的手段来避免精确评判的不确定性 。 ( 3 )方案 总数 Z 和专 家 总数 h。 ( 4 )方案评判矩阵， 将针对各个方案所收集的 专家评判结果进行整合 ， 即可形成各个方案的评判 矩 阵 R ， 其 中， 1 k z 。 ( 3 ) m k r m 1 r m 2 r ，瑚J 此矩阵表示针对方案 k在因素集 u中的因素 “ 对应于评判集 V中的评语 的隶属关系。 其中， 模糊关系矩阵中的数值由下式确定 ： 一 e h ( 4 ) 式 中 ， 是针 对某 一方 案 的因 素 “ ， 得 到 对 应评 语 的专家人数； 显然， h 。 J= 1 1 2 评判 方 法 针 对上 述模 型 ， 若 可 确定 因素集 U的权 重 向量 A ， 则 可 以输 出一个 评判 结果 向量 B 。 B一 Ao R ( 5 ) 其中 0是一个合成算子。 从理论上说， 算子有很多， 此处使用加权平均型算子 ( ， +) l3 ， 该算子在使 用 中的计 算方 法如 下 ： b j一 ( a l r o ) ( 6 ) i l 该方 法不 仅考 虑 了所有 因素 的影 响 ， 而 且保 留 了单因素评判的全部信息 ， 是模糊综合评判 中常用 的算子之一。 选择 了合成算子之后， 将权重 向量 A 与模糊矩阵R合成即得到该方案 的模糊评判结果 向量 为 口 。 针对 z 个 方 案要 重复 评判 z 次 ， 以进 行结 果对 比。 1 3 模 糊评 判数 量化 若要将模糊 的评判结果数量化 ， 则需首先确定 评 判 集 V 的数 量 化结果 G G L g 1 ， g 2 ， ， g ( 7 ) 然 后将 其 与针对 某一 方案 的评 判结 果 向量 B 进行加权平均处理 ， 从而得到最终结果 C 。 具体 的 处 理方 法是 ： C 一 B： G ( 8) 该 模 糊 评判 方 法 中有 三 个 量 需通 过 专 家 意见 收集来 获取 ， 分 别为 R 、 A 和 G。 其 中 ， R 可 由专 家 针 对某 一个 方 案 的评 价 意见直 接得 出 ， A 和 G 则需 综合各个专 家意见方可得到 ， 具体可采用 De lp h i 法 等方法 ， 此处不加赘述。 2 电缆过路管敷设问题分析 电缆过路 管 由于敷 设 地 区的用地 性质 的不 同 ， 负荷水平的不同， 以及现状条件有所差异 ， 在进行 评判之前应该分类处理 ， 这样才能使评判有意义。 对不同类别的过路管敷设进行模糊综合评判， 得到 可能的众多方案 中最适合该方案的一种。 过路管的 分 类如 图 1所示 。 对典 型区域 的过 路管敷设 现状 进行对 比分 析 ， 得 到如 下结 论 ： ( 1 )由于缺 乏具 体 的 过 路 管 敷 设 原 则 和 敷 设 1 3 4 电 力 系 统 及 其 自 动 化 学 报 第 2 4卷 规划， 过路管的敷设具有很 大的随机性 和不确定 性 。 过 路管 用孔 数种 类 很 多 ， 过路 管 敷 设 无 量化 的 原则指 导 。 ( 2 ) 路 口过路 管 的 敷 设 数 量 与 有 无 电缆 排 管 关系 密切 。 如果 道路 上 有 电缆 排 管敷 设 ， 过 路 管 的 使用量会相应减少 ； 但电缆排管代替不了过路管。 ( 3 ) 过 路管 敷设 孔数 与负 荷 性 质有 密 切关 系 ， 商业 区路 口过 路管 的用 量高 于居住 区 。 居住 区根 据 建设 年代 的不 同 ， 过 路管 的敷 设 有 一 定 的差 别 ， 老 型 居住 区过路 管敷 设量 较 少 。 ( 4 )随着商 办 区和 居 住 区供 电 可靠 性 要 求 逐 渐 提高 ， 智 能 电网建 设 迫 在 眉 睫 ， 现 状 过路 管敷 设 中往往未考虑留有一定的裕量及检修孔 。 ( 5 )路 中过路 管布 置与 有无 排 管 、 区域 用 地性 质关系不大， 最大实用性孑 L 数为 4 孑 L 。 由现状 的分 析 可 以看 到 ， 路 中过 路管 的情 况 比 较简单 ， 下 面将 只讨 论 路 口过 路 管 ， 以下 提 到 的过 路管均指路 口过路管。 图 1 过 路 管 现 状 分 类 Fig 1 Ca t e g o r y of cr o s s r o a d pip e 3 基 于模 糊 综合 评 判 的 电缆 过路 管 敷 设 模 型 由于 目前 过 路 管 的 敷 设 没 有 统 一 的标 准 、 对 于过路 管敷 设的评判 受到众 多 因素 的影 响 ， 模糊 综 合 评判 能够 较好 的适 应这类 问题 ， 将 多指 标 的问题 进 行定 量 的评价 ， 并 客 观 的 体现 专 家 意 见 。 首 先 要 建 立一 个针 对 过 路 管敷 设 的 评 价 指 标 体 系 ， 见 图 2 。 以便 在众 多 可能 的敷 设 方案 中得 到 一个 最 符 合 环 境要 求 并且 经济 可行 的方案 。 3 1 确定 因素 集 因素集 即为直接 参 与评判 的指标 。 对 于过 路管 的敷设 方案 可 以从三 个方 面分 析 。 ( 1 ) 方案与环境因素的契合度 由于商办 区用 电需 求 明显 大 于居住 区 ， 其 通 过 的电缆条数一般也大于居住区， 因此过路管用量也 会较大 ； 另 外有 排管 经 过 的 路 口， 原 则 上 过路 管 的 用量应 少 于无排 管通 过 的路 口 。 ( 2 )方案与技术要求 的符合度 根据上海习惯性施工方法 ， 若电源方向为东西 方向， 则道路南侧 为电缆和过路管 的主要敷设方 向 ， 北 侧则 为次 要敷 设 方 向 ； 若 电源 方 向为 南北 方 向 ， 则道 路东侧 为 电缆 和过 路 管 的主 要敷 设 方 向 ， 西侧 则 为次要 敷设 方 向 。 在 次 要 敷设 方 向 ， 应 尽量 减少电缆迂回敷设 ， 一般要比主要敷设方 向过路管 数 量少 。 此外 ， 该 地 区负 荷 发 展 的 预期 也 是 影 响 过 路 管敷 设孑 L 数 的选择 。 ( 3 )方案 的工程 经 济性 过 路 管敷设 孔 数 直接 影 响 工 程成 本 ， 同 时 ， 敷 设 孔 数的 多少也 决 定 了施 工 土 方 以及 土地 资源 的 占用等方面问题 。 随着智能 电网建设 的快速发展 ， 为智能通信和检修预 留一些孔也是必要的。 l 指 标 体 系 1 I I 环 境 契 合 度 H技 术 要 求 符 合 度 H 工 程 经 济 性 图 2 过路管敷设评判指标体 系 Fig 2 Ev a lu at io n ind e x s y s t e m o f C R OS S r o a d pip e 3 2 计 算各 分类 中方 案的模 糊 结果 向量 对 过路 管 的各种 分类 ， 分别 用模 糊综 合评 判来 计算其结果向量 。 对各个分类分别进行模糊综合评 判 ， 在众多可能的方案 中确定一种最优方案。 由专 家 打分确 定模糊 关 系矩 阵是最 关键 的一 环 ， 必 须 由 经验丰富的专家认真确定 ， 从而保证整个评判的有 效 性和 可信度 。 3 3 计 算评判 结果 向量 确定敷 设 方案 对 可 能 出现 的几个 方 案 得 到 的评 判结 果 向量 进 行加 权计 算 ， 得 到 一 个综 合 得 分 并 进 行 排序 。 最 终 得 出该 种 情况下 过 路管敷 设方 案 。 4 算例分析 以上海市北商办区为例 ， 考虑已存在道路排管 敷 设 的路 口作为算 例 分析对 象 。 现有 四种 针对某 商 办 区路 口的实 际 过 路 管 敷 设 方 案 ： 方 案 1在 路 口 东、 南 、 西 、 北四个方 向敷设过路管的孔 数分别 6 、 8 、 6 、 6 ； 方案 2在路 口东 、 南 、 西 、 北四个方向敷设过 第 2 期 朱 立蓉等 ： 采用模糊综合评判法 的电缆过路管敷设模型 1 3 5 路管的孔数分别 6 、 8 、 8 、 6 ； 方案 3 在路 口东 、 南 、 西、 北 四个方向敷设过路管的孔数分别 6 、 8 、 6 、 8 ； 方案 4在 路 口东 、 南 、 西 、 北 四个方 向敷 设 过路 管 的孔 数 分别 6 、 8 、 8 、 8 。 根据所选定的评判指标对 四个方案 进 行评 判 ， 选 择 一个得 分 最高 的方 案作 为最 终 的商 办 区路 口过 路管 敷设 模 型 。 4 1 评 判 的初始 条件 在 进行模 糊 评判 之前 ， 首先 确定 评判 的因素集 和 评判 集 。 ( 1 )因素集 。 U一 “ ， ， 。 一 环境契合度 ， 技术要求 符合 度 ， 工 程经 济性 ) ( 9 ) ( 2 ) 评 判集 。 V一 l， 2 ， 。 ， 一 优 ， 良， 中 ， 差 ) ( 1 0 ) ( 3 ) 方 案 总数 z 一 4 ， 专家 总数 h= = = 1 0 。 然后 ， 利 用 D e lp h i法对 专家 意 见进 行 统 一 ， 从 而得 出 因素集 权重 及评 判集 数量 化对 应结 果 。 ( 1 )由于 技 术 要求符 合 度 相对 更 为重要 ， 而 环 境 契合度 与 工 程经 济 性 重 要 程 度 相 当。 因 此权 重 向量 为 ： A E o 3 0 4 0 3 ( 2 ) 评 语数 量 化结果 为 优 ， 良， 中 ， 差 ) ： 9 0 ， 8 O ， 6 O ， 5 0 ) ， 故 G一 1- 9 0 8 0 6 0 5 O 。 4 2 方案 评判 在此 基础 上 ， 即可 针 对 各个 方 案 进 行评 价 ， 算 例 只给 出方案 1的详 细计算 过程 ， 其 他方 案则 直接 给 出评判 结果 。 ( 1 )由 1 O 位 专家 打分 为方 案 1 进 行评 价 ， 并确 定模 糊关 系矩 阵 。 表 1所示为 1 0位专家对于因素集 中的指标进 行打分的情况 。 例如 ： 1 0位专家 中有 6人认为方案 1的 环境契合度 这一指标可以评为 优 ， 那么对 应表 格 中填 写 6人 。 表 1 方案 l 专家打分情况 Ta b 1 Ex p e r t e v a l u a t io n r e s u l t s f o r p r o j e ct 1 ( 2 ) 得 到专 家打 分表 之后 ， 则 可得 到 方 案 1的 模糊 关 系矩 阵 。 1 V 2 7 J 3 U 4 1厂 O 6 0 2 O_ 2 O R1一 2 l 0 4 0 5 0 1 0 I “ 。L O 5 0 3 0 1 0 1 j ( 3 ) 用 加权 平均 型算 子得 到评 判结 果 向量 ： B l E 0 4 9 0 3 5 0 1 3 0 0 3 ( 4 ) 将评判结果向量转化为最终结果 ， 可得 c 一 81 4。 方案 2和方案 3的计算过程类似 ， 其评判结果 向量 分别 为 。 方案 2 ： B 2 一 E o 3 7 0 4 4 0 1 6 0 0 3 方案 3 ： B。 一 E o 2 7 0 3 5 0 3 5 0 0 3 方案 4 ： B 一 E o 3 4 0 2 9 0 3 4 0 0 3 分别计算得到的最终结果分别为 ： C 一 7 9 6 ， C3 74 8， C4 75 7。 将 评判结果向量转化为用单一数值表示的最 终结果 的得分 可见方 案 1 得分 最 高 ， 因此 选取 方案 1作为 商办 区有排 管 时 的过 路管 敷设模 型 ， 见 图 3 。 细化 分析 原 因有如下 三 点 ： 过路管敷设孔数多寡与电源方 向相符； 非电源方 向已存在排管敷设的方位过路管 孔 数经 济 合理 ； 方案整体经济性与预留余量协调合理。 图 3 商办区有排管通过时过路管敷设结果 Fig 3 Re s ult o f la y in g o f cr o s s r o a d pip e in b us ine s s a r e a 5 结 语 本 文将 模 糊综 合评 判 方法 应 用 于 电缆 过路 管 敷设模 型的研究 中 ， 很好 地适 应 了评判 指标 的不确 定性 ， 并 且在深 入 客观地 描述 电缆 过路 管敷 设方 案 的同时， 为敷设方案决策提供理论依据 。 通过引入 模糊综合这一数学方法 ， 使得传统电缆敷设中定性 问题定量化 ， 对电缆过路管的施工和管理具有实际 意 义。 1 3 6 电 力 系 统 及 其 自 动 化 学 报 第 2 4卷 参考 文献 ： 1 2 3 4 I s 王 巨 川 ， 章 前 ， 王 刚 ( Wa n g J u ch u a n ， Z h a n g Qi a n ， Wa n g G a n g ) 多 指 标 模 糊 综 合 评 判 ( Mu lt i t a r g e t s p r o b le m b y f u z z y co mp r e h e n s i v e e v ca lu a t i o n ) J 昆 明理工大学 学报 ( J o u r n a l o f Ku n mi n g Un i v e r s it y o f S cie n ce a n d Te ch n o lo g y )， 1 9 9 8， 2 3 ( 4 )： 6 9 7 1 邹春伟( Z o u C h u n w e i) 道路 工程 中的模 糊综 合评判 法 ( Ap p l ica t i o n s o f f u z z y co mp r e h e n s i v e a s s e s s me n t i n t e ch n o lo g y o f h i g h wa y e n g i n e e r i n g ) J 安徽 建筑 工业学院学报 ： 自然科学版 ( J o u r n a l o f An h u i I n s t i t u t e o f Ar ch it e ct u r e& I n d u s t r y ) ， 2 0 0 4 ， 1 2 ( 1 ) ： 7 4 7 8 葛少 云， 阎大威 ， 董智 ( G e S h a o y u n ， Y a n D a we i， D o n g Z h i) 基 于模糊综 合评判 的城市电网电缆 化改造 ( Ur ba n e le ct r ic ne t wor k ca b ling r e con s t r u ct ion ba s e d o n f u z z y co mp r e h e n s i v e j u d g me n t ) J 现 代 电力 ( Mo d e r n Ele ct r ic Po we r )， 2 00 5， 22( 3 )： 3 7 4 0 刘学 毅( L iu Xu e y i ) 德 尔菲法在交 叉学科 研究 评价 中 的 运 用 ( De l p h i t e ch n i q u e i n t h e a s s e s s me n t o f i n t e r d i s ci p l in a r y r e s e a r ch ) J 西南 交通 大学 学报 ： 社 会科 学版( J o u r n a l o f S o u t h we s t J i a o t o n g Un i v e r s i t y ： S o cia l S cie n ce s ) ， 2 0 0 7 ， 8 ( 2 )： 2 1 2 5 杨 永 萍 ， 李 宝栋 ， 常 文 春 ( Ya n g Yo n g p in g ， L i B a o d o n g ， C h a n g We n ch u n ) 基于模 糊综合 评判 方法 的 研 究及 应用 ( S t u d y a n d a p p l ica t i o n o f f u z z y s y n t h e s i z e j u d g me n t me t h o d ) J 兰州 工业 高等 专科 学校 学 报 ( J o u r n a l o f La n z h o u Po ly t e ch n i c C o l le g e ) ， 2 00 6， 13( 3 )： 4 9 5 2 6 张晓平( Z h a n g X ia o p i n g ) 模 糊综 合评 判理论 与应 用 研 究 进 展 ( Ad v a n ce in f u z z y co mp r e h e n s iv e e v a lu a t io n me t h o d s t h e o r y a n d a p p l i ca t io n ) E J 山东建筑 工程 学 院学 报 ( J o u r n a l o f S h a n d o n g Un i v e r s i t y o f Ar ch it e c- t ur a l a n d En gine e r in g)， 2 0 03， 1 8( 4)： 9 0 9 4 7 王道勇 ( Wa n g D a o y o n g ) 模糊 综合 评判 的失 效 与消 除 ( Lo s t e f f ica cy a n d i t s r