基于分割理论的电网工程前期策划与运维阶段预警方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电网建设工程管控技术领域。特别涉及一种基于分割理论的电网工程 前期策划与运维阶段预警方法，具体说是针对电网工程实施阶段的投资监督控制需求，采 用极值理论的方法，对电网工程实施阶段的投资进行动态跟踪、衡量、偏差预警，达到投资 风险监控的目的。
【背景技术】
[0002] 工程项目管理中的重要内容和关键环节是投资管控。在符合进度与质量标准的情 况下，将建设项目的投资控制到批准估算限额范畴中，并及时对偏差进行纠正，进而有效确 保工程项目实现良好的投资目标。
[0003]在工程全寿命周期内，前期规划和后期运维这两个阶段有其本身特殊性，即电网 工程的前期规划决定了整个工程的技术和造价走向，后期运维阶段时间较长以及这两个阶 段造价的可控性。由于电力工程行业内部竞争激烈，社会信用机制不健全，监管不利、缺少 风险意识以及法律观念等各种因素，由于工程规划及运行管理方面的不力的风险较为常 见，研究之有效的投资预警方法刻不容缓。我国目前对于电网工程前期策划与运维阶段的 投资风险的预警与管控，并没有完整、成熟的方法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提出一种基于分割理论的电网工程前期策划与运维阶段预警方 法，其特征在于，包括如下步骤：
[0005] (1)针对电网工程前期策划与运维阶段的资金计划与实际情况，将电网工程的全 寿命周期划分为不同阶段，建立投资监控点集；
[0006] (2)收集投资监控点样本数据，确定初步预警阈值区间最优分割确定阈值；
[0007] (3)引入判别分析，修正预警阈值区间；
[0008] (4)根据电网工程项目实际前期策划与运维阶段的投资计划与实际情况，将监控 的数据进行代入测算，得出预警情况，动态监控，直至电网工程全寿命期结束。
[0009]所述步骤(2)的实施步骤如下所述：
[0010] 1)定义类直径
[0011] 首先按照指标排列成序C[p(n，k)]，并设i/(n，k)的某一类是C[p(n，k)]，其均值向 量为
[0012]p(n,2):{l,2,---,j-l},{j,j+l,---,n} (公式 1)
[0013]贝lj可定义类(Χι，Χ2,···Χη)的直径为
[0014]k<j<η (公式2)
[0015]其中：η是指标数据的总数;k是指标数据的分类数量;j是数据的顺序
[0016]位数;p(n，k)是将η个有序数据分为k类的一种方法;p\n，k)的是p(n，k)的某一类 方法。
[0017] 2)定义目标函数
[0018]设p(n，k)是将η个有序数据分为k类的一种方法，其中分点ii=l〈i2〈'"〈ik〈ik+i=n+1，则可定义目标函数为各类离差平方的总和，
[0019]
[0020]当C[p(n，k)]越小时，各类之间的平方和就越大。因此，最优化分就是使目标函数 达到最小时的划分;D(i，j)为该类的类内离差平方和的计算值。
[0021] 3)计算最优分割
[0022]用Gk-1= {jk-1，jk-1+1，···，n}表示使p(n，2): {1，2，···，j-1}，{j, j+Ι，…，n}达到极小 的分类。在两分割的情况下，所以有
[0023]
[0024] 同理，当k <乜η时，则可用递归法求目标函数
[0025]
[0026]因此，对于η个有序观察数据进行分割时，可先寻找jk使得：
[0027] C[p*(n,k)]=C[p*( jk-1 ,k-l)]+D( j,n)} (公式6)
[0028] 于是得到第k类Gk= {jk，jk+1，…，η}，然后找，使其满足
[0029]C[p*(jk-i,k-l)]=C[p*(jk-l,k-2)]+D(jk-i,n)} (公式7)
[0030] 得到第k-1类Gk-i= {jk-i,jk-i+1,…,η}，依次继续下去，最终求得所需最优k个分割 为
[0031] p*(n,k)= (Gi,G2,---,Gn) (公式 8);
[0032] 4)确定较优分段数
[0033]确定目标函数随分段函数变化函数:C[p(n，k)]_k，该曲线的拐弯处对应的分段数 即为较优的分段数，计算该曲线的斜率差值：
[0034] 0(k)=|(C[p(n,k-l)]-C[p(n,k)])/(k-(k-l))|-|(C[p(n,k)]-C[p(n,k+1)])/ (k-(k-l))I.....................................(公式9)
[0035]预警阈值区间并不是连续的，如表1所示 [0036]表1初步预警阈值区间
[0037]
[0038]所述步骤(3)引入判别分析，修正预警阈值区间包括：
[0039] 1)定义新样本与类之间的距离
[0040]由于经典Fisher算法的聚类原则是保证有序性不被破坏的前提下使类内离差平 方和最小，类间离差平方和最大，所以新样本的归入同样应保持形成新类后，新类内离差平 方和最小，新类间离差平方和最大。以平方欧式距离作为样本与类之间的距离度量可以保 持原有聚类原则，且平方欧式距离为经典Fisher算法中定义类直径所用到的距离，所以采 用平方欧式距离作为新样本与类之间的距离是合理的。定义平方欧氏距离如下
[0041] d(x,Gi) = (χ-μι)2 (公式 10)
[0042] 其中:Gi表示类，其均值为W，X为新样本。
[0043] 2)定义判别函数和判别规则
[0044] W(x) =d(x，Gi)_d(x，G2) (公式 11)
[0045] 判别规则:若W(x)>0,则新样本归入62类，否则归入&类。修正预警 [0046 ] 阈值区间以使其连续，如表3 -1、3 - 2所示(其中：Ci<0，bi20)。
[0047]若正在实施的电网工程投资监测节点Κ0(Κ0Ε{Κ1，Κ2，···，Κη})的投资偏差值为pO，p〇e{C3~c2}，则投资监测节点Κ0的警情为"整改"。
[0048] 表2最终预警区间
[0049]
[0050] 表3-1前期策划阶段投资监控点体系
[0051]
[0052]
[0053] 表3-2运维阶段投资监控点
[0054]
[0055]
[0056] 本发明有益效果是本发明能够有效地进行投资风险预警，从而使电网工程项目在 前期策划与运维阶段的投资风险进行及时的预警，为电网工程项目的投资风险控制的研究 提供一定的基础。
【附图说明】
[0057] 图1为基于最优分割理论的电网工程前期策划与运维阶段投资预警方法工作流程 图。
【具体实施方式】
[0058] 本发明提出一种基于分割理论的电网工程前期策划与运维阶段预警方法，下面结 合附图和实施例予以说明。如图1所示的具体步骤如下：
[0059] 第一步:针对电网工程实施阶段中的资金使用计划与实际投入计划情况，建立投 资监控点集；
[0060] 第二步:投资监控点数据采集
[0061] 据第一步中所述，电网工程前期规划决策阶段投资监控点的选取是基于工程实践 中前期规划过程中发生的合同包，每一个合同包就是一个待监控点，本案例采用主设备安 装工程合同包作为监控点，记为K1，选择该监测节点的投资额偏差比，设为A0。再根据历史 工程记录选取2013-2014两年度10个同类工程的投资概算资料，需要再特别说明的是，所谓 同类工程是指同要预警的新建工程一样都是小型工程，这样可以最大程度保证采用历史工 程的数据用于目标工程预警的可行性。计算监测节点K1投资额超支比数据，具体形式如表4 所示，由于电网主设备安装工程技术已日趋成熟，行业标准较为规范，超支情况出现也随之 减少。
[0062] 表4历史同类工程检测节点超支表
[0063]
[0065]第三步:数据最优分割
[0066]依据最优分割基础理论所述，将表4所示的各个历史同类工程中K1节点单位超支 比数据从小到大排序，构成一向量，将此均值向量输入最优分割理论计算器计算出如表5所 示数据。其中构成的向量如下：
[0067](0.01%,0.32 %,1.56 %,3.12%,3.78 %,4.56 %,4.89 %,6.44 %,7.32 %, 9.65%),
[0068]表5最优分割基础理论计算结果
[0069]
[0070]表3-6中，k表不分割段数，C[p(n,k)]表不分为k类时的类内离差平方总和，k越大， 贝lJC[p(n，k)]越小，表示各类之间的平方和就越大，此时数据列分出的类中各类内数据更加 集中，而各类间最大程度分离。如前文所述，为了寻求最佳分类数，要构造Kk)，当i3(k)达到 最大时所对应的k即为最优分段数。可见，本案例中，当分段数为4段时为最优分段。在k= 4 处，函数(：[?(11，10];出现拐点。所以，最优分割为{1-3}，{4-7}{8-9}，{10}。从而可以得到 相应的阈值范围，如表6所示。
[0071] 表6变电站工程费用偏差率预警阈值
[0072]
[0073]根据预警理论体系部分可知，基于最优分割基础理论的理论缺陷，对该基础理论 的优化是该体系不可缺少的一部分，下边通过案例来说明判别分析理论如何解决这一缺陷 问题的。例如，根据最优分割基础理论得到的结果，5%不在最优分段得到的类内，这就需要 判别5%究竟属于哪一类。为此，根据前文优化理论，引入判别分析理论来将5%归类。
[0074]判别该数据属于哪一类，引入判别函数1(4=