電力線路檢修安全等級預評估系統(tǒng)的開發(fā)

張述銘，尤晗旭

(東北電力大學電氣工程學院，吉林吉林132012)

電力系統(tǒng)線路日常的維護和修理工作具有相當高的危險性，并且受外界環(huán)境和操作人員的主觀意識影響比較大，所以僅依靠嚴格的規(guī)章制度并不能完全避免檢修過程中危險事故的發(fā)生。為此，開發(fā)一套針對電力線路檢修工作安全性的預評估系統(tǒng)具有一定的實際意義。然而，由于工作現(xiàn)場情況復雜，對電力線路檢修有影響的因素無法定量化描述，因此，為了尋找電力線路檢修安全性參考依據(jù)，曾有相關(guān)技術(shù)人員提出層次分析法(AHP)，它是將與評價有關(guān)的元素分解成目標、準則、指標等層次，在此基礎(chǔ)之上進行定性和定量分析的評價方法。該方法是應用網(wǎng)絡系統(tǒng)理論和多目標綜合評價方法提出的一種層次權(quán)重分析的方法，特點是在針對影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進行深入分析的基礎(chǔ)上，利用較少的定量信息使決策的思維過程數(shù)學化，從而為多目標、多準則或無結(jié)構(gòu)特性的復雜決策問題提供簡便的評價方法。本文將層次分析法引入電力線路檢修的安全等級預評估中來，并針對典型的線路檢修工作進行評估。［1］

1 評估方法

將電力線路檢修操作作為研究對象，用層次分析法(AHP)作為評估手段，將對檢修有影響的因素劃分為若干個子系統(tǒng)，分層分塊進行權(quán)重計算。

1)分析系統(tǒng)各元素之間的關(guān)系，構(gòu)建遞階層次結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

2)對同一層次元素的重要性和對于上一層次各元素的相對重要性進行兩兩比較，構(gòu)建比較矩陣。首先假定對電力線路檢修安全性有影響的因子有n個，這樣就得到了一個影響因子集合C={c1，c2，c3，…，cn};然后根據(jù)層次結(jié)構(gòu)模型，分層構(gòu)建比較矩陣A=(aij)n×n，該矩陣應滿足如下條件:aij＞0，aij=1/aj(i≠j)，aii=1，i、j=1，2，3，…，n。判斷矩陣的每個因子按1～9及其倒數(shù)作為其衡量尺度，標度如表 1 所示。［2］

圖1 遞階結(jié)構(gòu)模型示意圖

表1 判斷矩陣中各因子標度含義

3)矩陣一致性檢驗。先求出判斷矩陣的最大特征值λmax，再利用AW=λmaxW求出所對應的最大特征向量W，W經(jīng)標準化后即為同層元素中的相應因子對于上一層元素影響重要性的相對重要權(quán)重值。然后進行一致性驗證，利用公式

式中:CR為隨機一致性比例;CI為一致性指標;RI為平均隨機一致性指標，RI的取值如表2所示。當CR＜0.01時，判斷矩陣具有良好的一致性，可以保證比較邏輯的正確性，否則需對判斷矩陣進行調(diào)整［3］。

表2 RI 的取值一覽表

4)層次總排序。利用同層元素所有單排序的結(jié)果，求出針對上一層元素的所有本層次元素的重要性的權(quán)重值，即為層次總排序。計算需要按照從上到下的順序逐層進行［4］。

2 檢修的影響因素及評估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)對電力線路檢修過程的研究，將影響電力線路檢修安全的因素劃分為3部分，分別為設(shè)備因素、環(huán)境因素和人員因素。

2.1 設(shè)備因素

設(shè)備因素主要包括對電力線路檢修安全有影響的幾項與設(shè)備相關(guān)的考察因子，具體的層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 設(shè)備因素層次結(jié)構(gòu)圖

2.2 人員因素

人員因素包括對電力線路檢修有影響的與操作人員相關(guān)的幾項考察因子，具體的層次結(jié)構(gòu)模型如圖 3 所示。［5］

圖3 人員因素層次結(jié)構(gòu)圖

2.3 環(huán)境因素

環(huán)境因素包括對電力線路檢修有影響的與工作現(xiàn)場環(huán)境相關(guān)的幾項考察因子，具體層次結(jié)構(gòu)模型如圖 4 所示。［6］

2.4 評估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

將安全指數(shù)層劃分為4個區(qū)段(T1～T4)，考慮安全問題所造成的影響，根據(jù)上述3個評估因子，構(gòu)建評估系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)模型，如圖5所示［7］。

圖4 環(huán)境因素層次結(jié)構(gòu)圖

圖5 評估系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖

3 數(shù)學模型與權(quán)重計算

3.1 數(shù)學模型

根據(jù)現(xiàn)場情況和實際工作經(jīng)驗，為評估因子設(shè)定標準分，并以其作為定量化指標。為此，評估系統(tǒng)的數(shù)學模型為

式中:N為最終的得分數(shù)，pi為第i項因子的權(quán)重數(shù)，Ni為第i項因子的得分數(shù)。

3.2 相關(guān)權(quán)重計算

為了簡化計算過程，采取按塊分步進行權(quán)重計算。根據(jù)圖5的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，設(shè)定E1為0.4，E2為0.6，則F層元素對E層元素的影響如表2、表3所示。同理可分別求的每個因子f對于F層3個元素的影響權(quán)重數(shù)，如表4—表6所示。綜上所述，可求得和權(quán)重如表7所示。

表2 F層元素對E1的影響權(quán)重值

表3 F層元素對E2的影響權(quán)重

表4 f層相關(guān)因子對于F1的影響權(quán)重值

表5 f層相關(guān)因子對于F2的影響權(quán)重值

表6 f層相關(guān)因子對于F3的影響權(quán)重值

表7 線路檢修安全影響因素排序表

4 電力線路檢修安全的綜合評價

根據(jù)表7所示的權(quán)重值排序表，對評估因子設(shè)定與現(xiàn)場情況相符合的標準分，然后根據(jù)評估系統(tǒng)的數(shù)學模型，即可得到相應的打分結(jié)果，構(gòu)建風險處理類別表，并劃分相應的分數(shù)段，如表8所示［8］。

表8 風險處理類別表

根據(jù)所得分數(shù)找到相應的風險等級，即可找到相應的風險處理原則，對相關(guān)操作可起到預判其安全性的作用。

5 結(jié)語

本評價體系所得到的影響檢修安全的要素中，現(xiàn)場操作人員的技術(shù)動作完成程度對檢修安全的影響最大，現(xiàn)場操作人員的受培訓程度次之，與現(xiàn)場實際狀況基本相符，因此，可根據(jù)本評價體系對電力線路檢修操作進行安全評估，從而得到相應的風險等級和風險處理原則。

［1］ 李長君．電氣線路的故障及檢修［J］．江蘇電器，2008(5):63－64．

［2］ 楊澍，初禹，楊湘奎，等．層次分析法(AHP)在三江平原地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價中的應用［J］．地質(zhì)通報，2005，5(24):485－490．

［3］ 胡浪．輸電線路檢修現(xiàn)狀及存在問題分析［J］．機電信息，2011(18):202－203．

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［5］ 能源部安全環(huán)保司，全國有關(guān)電管局，電力局．DL 409－1991電業(yè)安全工作規(guī)程(電力線路部分)［S］．

［6］ 張嘉旻，王凱，馬仁明，等．平行線路間感應問題影響因素研究［J］．華東電力，2011.39(3):411 －414．

［7］ 胡毅，王力農(nóng)，鄒偉．送配電帶電作業(yè)的發(fā)展與標準制定［J］．電力標準化與計量，2003(2):14－18．

［8］ 李熙．城市軌道交通車輛走行部安全評估方法研究［D］．北京:北京交通大學，2011．