電氣誤操作人因風(fēng)險(xiǎn)量化研究綜述*

吳錦源，權(quán)少靜，江浩俠，陳　岸（.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東中山　58400；.廣州市奔流電力科技有限公司，廣東廣州　50640）

電氣誤操作人因風(fēng)險(xiǎn)量化研究綜述*

吳錦源1，權(quán)少靜1，江浩俠2，陳岸1
（1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東中山528400；2.廣州市奔流電力科技有限公司，廣東廣州510640）

摘要：綜述了對(duì)電氣誤操作問題的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了誤操作中人和物的影響以及相關(guān)的防止措施?；谌艘蛞蛩匾呀?jīng)成了電氣誤操作的主要致因，總結(jié)現(xiàn)階段電氣操作中的人因可靠性分析現(xiàn)狀，指出研究中存在的一些問題和不足，最后提出了人因風(fēng)險(xiǎn)量化研究研究中亟待解決的幾個(gè)問題。

關(guān)鍵詞：電氣誤操作；人因可靠性；量化

*中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目（編號(hào)：K-GD2013-0178）

0　引言

安全生產(chǎn)是電網(wǎng)企業(yè)的生命線，而預(yù)防電氣誤操作一直是安全生產(chǎn)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。電氣誤操作輕則使設(shè)備跳閘，對(duì)用戶造成停電，重則損壞設(shè)備，造成人身傷亡，直接威脅電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性[1]。

一般來說，引發(fā)誤操作的基本因素是自然環(huán)境、人和物（設(shè)備）。隨著科技的進(jìn)步，電力系統(tǒng)設(shè)備的不斷更新，電網(wǎng)設(shè)備的智能化水平不斷提高，變電站的運(yùn)行環(huán)境也得到很大程度的改善，人為風(fēng)險(xiǎn)因素日益凸顯，尤其在事故擴(kuò)大階段。

誤操作事故表面上是隨機(jī)的、突發(fā)的，實(shí)質(zhì)上有著必然性、可預(yù)防性。研究誤操作事故，最重要的是找出其背后的共同原因和一般規(guī)律?？紤]到人因失誤對(duì)于電氣誤操作的重要影響，弄清誘發(fā)運(yùn)行人員錯(cuò)誤操作的影響因素就顯得極為重要。通過研究人因失誤的發(fā)生機(jī)制，從而找出應(yīng)對(duì)和解決人因失誤的方法，可以使得人因失誤降到安全生產(chǎn)可以接受的水平。

本文通過綜述國內(nèi)外關(guān)于電氣誤操作以及人因失誤理論的研究現(xiàn)狀，指出目前存在的問題，并提出可能的解決辦法或進(jìn)一步的研究方向。

1　電氣誤操作預(yù)防措施

電氣誤操作的定義為：電氣專業(yè)在進(jìn)行調(diào)度、執(zhí)行改變系統(tǒng)運(yùn)行方式或設(shè)備由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的電氣倒閘操作、繼電保護(hù)整定、投入、退出、改投裝置過程中出現(xiàn)的違反《電網(wǎng)調(diào)度管理規(guī)程》、《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程》、《繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》和不符合運(yùn)行邏輯等失誤行為[2]。

通常電氣誤操作包括：誤調(diào)度，發(fā)電、變電、配電、用電專業(yè)的電氣誤操作，繼電保護(hù)“三誤”（誤碰、誤接線、誤整定）。

電氣誤操作的致因主要有人的因素以及物的因素，而預(yù)防電氣誤操作的根本就是盡量消除操作過程中人的不安全行為以及物的不安全狀態(tài)。

消除人的不安全行為關(guān)鍵是要提高操作人員的素質(zhì)，增強(qiáng)個(gè)人安全意識(shí)，加強(qiáng)責(zé)任心，提高運(yùn)行人員的業(yè)務(wù)能力[3-5]，制定相應(yīng)的防誤操作措施，抓好各項(xiàng)規(guī)章制度的貫徹執(zhí)行和落實(shí)，規(guī)范變電站電氣操作規(guī)程的制定標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格執(zhí)行倒閘操作票制度，把誤操作消滅在萌芽狀態(tài)[6-8]。為此，電網(wǎng)公司發(fā)布了《安全生產(chǎn)工作規(guī)定》、《變電運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)》、《電氣操作導(dǎo)則》和《電氣工作票技術(shù)規(guī)范》等管理規(guī)范，指導(dǎo)企業(yè)科學(xué)地進(jìn)行安全管理工作，幫助操作人員更規(guī)范的操作進(jìn)行電氣操作，降低風(fēng)險(xiǎn)。另外，監(jiān)護(hù)操作制度的不合理也會(huì)誘發(fā)惡性誤操作。文獻(xiàn)[9]針對(duì)變電倒閘操作采用“監(jiān)護(hù)人唱票、操作人復(fù)誦”的模式存在著監(jiān)護(hù)制度執(zhí)行不力，監(jiān)護(hù)者以及操作人直接存在相互依賴、溝通不足等問題，提出了“一人獨(dú)立操作，一人監(jiān)督”和“一人操作、一人協(xié)助”兩種新的操作模式，解決了操作人員存在依賴心理、監(jiān)護(hù)不到位等問題。

物的不安全狀態(tài)主要包括設(shè)備對(duì)電氣誤操作的影響，同時(shí)防誤系統(tǒng)的完備程度也會(huì)有較大的影響。文獻(xiàn)[10]將色彩功效學(xué)引入現(xiàn)場(chǎng)操作設(shè)備，對(duì)一次設(shè)備、二次設(shè)備以及地線等采用不同顏色進(jìn)行標(biāo)示，可達(dá)到提高直觀效果，避免操作出錯(cuò)的效果。

防誤系統(tǒng)中，設(shè)備信息的采集是基本，信息的正確與否對(duì)于后續(xù)操作起著至關(guān)重要的作用。文獻(xiàn)[11]介紹了一種壓板智能化的方法，利用反射式光纖傳感器實(shí)現(xiàn)了壓板狀態(tài)的可靠檢測(cè)和識(shí)別，制定了典型壓板投退規(guī)則，并將其嵌入防誤系統(tǒng)，形成一、二次防誤整體解決方案，實(shí)現(xiàn)了壓板狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)，解決了壓板誤投退及漏投退問題。文獻(xiàn)[12]采用Hough變換來檢測(cè)標(biāo)志牌邊框，通過投影法進(jìn)行標(biāo)志牌字符分割的原理，對(duì)標(biāo)志牌進(jìn)行實(shí)時(shí)視覺識(shí)別，進(jìn)而定位操作人員的變電站防誤操作系統(tǒng)，系統(tǒng)通過便攜式視頻捕獲設(shè)備獲取當(dāng)前間隔的標(biāo)志牌實(shí)時(shí)視頻，并進(jìn)行識(shí)別，從而結(jié)合操作票判斷是否走錯(cuò)間隔，從而達(dá)到防止誤入非工作間隔、智能開鎖等作用。還有學(xué)者提出了通過保護(hù)測(cè)控裝置對(duì)線路殘壓和母線電壓的判別來判斷對(duì)側(cè)接地線（刀閘）是否在合入狀態(tài)[13]。

隨著智能電子裝置、遠(yuǎn)動(dòng)程序化控制的發(fā)展，智能化防誤系統(tǒng)也有了更深入的研究。文獻(xiàn)[14]介紹了一個(gè)基于IEC61850的變電站防誤操作系統(tǒng)，站控層的五防軟件支持IEC61850并與監(jiān)控后臺(tái)集成一體，快速生成防誤操作規(guī)則；間隔層實(shí)現(xiàn)防誤模型解析，并可實(shí)時(shí)采集開關(guān)量和模擬量，結(jié)合線路實(shí)時(shí)狀態(tài)完成防誤邏輯判斷。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的開放性、互操作性和基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的面向通用對(duì)象的變電站事件(GOOSE)快速傳輸機(jī)制為間隔層設(shè)備之間的信息共享提供了前提保障，是防誤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵[15-19]。其他一些智能倒閘操作防誤閉鎖系統(tǒng)：FY2000LY[20]、集控型防誤操作系統(tǒng)[21]、基于D5000平臺(tái)的調(diào)度一體化智能防誤系統(tǒng)[22]等也各有自己的優(yōu)勢(shì)。這些智能系統(tǒng)為電氣提供了有效的安全防誤支持。

針對(duì)操作票系統(tǒng)，也有學(xué)者提出了自己的見解。文獻(xiàn)[23]提出了一、二次設(shè)備建模的智能防誤操作票系統(tǒng)，通過對(duì)二次保護(hù)設(shè)備進(jìn)行拓?fù)浣?、?guī)則庫管理以及操作票與檢修票閉環(huán)管理等設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)圖形完整拓?fù)浞治龉δ?、智能推理生成操作票功能和根?jù)檢查票生成操作票功能，提高了防誤操作票系統(tǒng)的智能化水平。

隨著電網(wǎng)設(shè)備以及系統(tǒng)的智能化水平提高，變電站的運(yùn)行環(huán)境得到很大程度的改善，大大降低了系統(tǒng)以及設(shè)備導(dǎo)致誤操作發(fā)生的幾率。但是惡性誤操作還是時(shí)有發(fā)生，其中人為風(fēng)險(xiǎn)因素日益凸顯。因此，電氣操作中存在的人為可靠性問題亟待更深入的研究，這對(duì)于電網(wǎng)中規(guī)范操作行為、保證運(yùn)行安全和人身安全具有重要意義。

2　電氣誤操作人因可靠性分析

人因失誤具有重復(fù)性、潛在性、可修復(fù)性，而人具有學(xué)習(xí)的能力，因此，分析人因失誤的根本原因，尋求人因事件的防范策略，降低人因失誤幾率有較大可行性。

人因可靠性分析[24]HRA(Human Reliability Analysis)的研究開始于20世紀(jì)50年代，根據(jù)時(shí)間以及方法的發(fā)展可以分為三代，第一代主要是通過假設(shè)檢驗(yàn)等手段來確定任務(wù)差錯(cuò)概率分布，并通過相應(yīng)的影響因子進(jìn)行調(diào)整，得到最終的人因可靠度。其中較有代表性的是THERP(Technique forHu?man Error Rate Prediction)方法[25]以及HCR(Human Cognitive Reliability)方法[26]等。這些方法著重利用結(jié)構(gòu)化建模和數(shù)學(xué)計(jì)算等方式追求“精確”的分析結(jié)果，在人為差錯(cuò)機(jī)理分析和認(rèn)知過程建模等方面普遍存在一些不足。第二代方法更多的是從認(rèn)知方面著手，強(qiáng)調(diào)外部條件等其他外在因素對(duì)人因失誤的影響，來描述人為差錯(cuò)產(chǎn)生的機(jī)理。主要的代表方法是ATHEANA(A Technique for Human Event?Analysis)方法[27]以及CREAM(Cognitive Reliability and Error Analysis Method)方法[28]等。而第三代方法是在前兩代方法的理論基礎(chǔ)上，利用仿真建模，在虛擬環(huán)境里進(jìn)行模擬，主要方法有COSI?MO(Cognitive SimulationModel)[29]和IDAC(Informa?tion，Decision，and Action in Crew Context)[30]。

目前電力系統(tǒng)人為風(fēng)險(xiǎn)因素的安全研究主要集中在發(fā)電廠，特別是核電廠方面；而變電領(lǐng)域的人因可靠性及安全研究還比較少。電氣誤操作事故原因是綜合的，其中跳項(xiàng)或漏項(xiàng)操作、單人無監(jiān)護(hù)或者無票操作是主要原因。對(duì)于這些事故，除了設(shè)備、操作事件以及天氣環(huán)境等客觀因素，人為的因素主要包括：技術(shù)水平、工作態(tài)度、精神身體狀況、管理制度以及調(diào)度指令等[5-8、31-32]。針對(duì)這些人為因素，主要是從內(nèi)部機(jī)制、技能提升[33]等原因進(jìn)行預(yù)防。

這些對(duì)于人因可靠性的分析大多只限于簡單分析和事故統(tǒng)計(jì)，提出的預(yù)防措施也比較抽象，不能起到比較好的指導(dǎo)作用。鑒于電氣誤操作的危害性較大，為提高電力人為操作可靠性，減少惡性誤操作、人身傷害事故的發(fā)生，迫切需要對(duì)人因失誤機(jī)理進(jìn)行深入研究，并發(fā)展一種針對(duì)電網(wǎng)的人因事件分析方法，能全方面地考慮分析人因失效的各類原因，量化計(jì)算人為可靠性，并預(yù)防控制各類電力操作的風(fēng)險(xiǎn)，給出降低人為失效率的具體措施，以保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。文獻(xiàn)[34]依據(jù)心理學(xué)領(lǐng)域的REASON模型，建立了變電運(yùn)行人因事故分析的擬REASON模型，提出了事故鏈上的六個(gè)要素，包括環(huán)境、信息、組織、危險(xiǎn)點(diǎn)、監(jiān)護(hù)人、操作人。針對(duì)這六個(gè)要素提出防止變電運(yùn)行人因事故發(fā)生的具體措施，并指出各方面安全措施的協(xié)調(diào)是追求“事故零目標(biāo)”的必然要求。該模型為人因事件分析提供了指導(dǎo)性方法有利于尋找引發(fā)人因事件的根本原因，但是未對(duì)各要素進(jìn)行具體的量化分析。文獻(xiàn)[35]基于CREAM追溯法，建立了變電運(yùn)行人因失效模型，提出了適用于變電運(yùn)行人因失效事件分析的“后果-前因”追溯表及追溯分析方法，分析結(jié)果可進(jìn)一步對(duì)變電運(yùn)行管理進(jìn)行改進(jìn)和完善，以減小人因失誤概率。文獻(xiàn)[36]借鑒了核工業(yè)領(lǐng)域的人為可靠性分析模型，結(jié)合電力操作特點(diǎn)和已有的安全相關(guān)的規(guī)章制度，給出9類通用效能條件的評(píng)估細(xì)則，提出一種基于CREAM的電網(wǎng)人為操作可靠性定量分析方法，通過對(duì)各通用效能條件進(jìn)行專家評(píng)分，利用模糊CREAM計(jì)算，得到特定環(huán)境下的人為差錯(cuò)概率，為人為因素量化提供了一個(gè)有效的方法。

綜合而言，對(duì)于電氣誤操作中的人為因素研究經(jīng)歷了兩個(gè)階段，第一個(gè)階段就是根據(jù)誤操作事件統(tǒng)計(jì)出來的事故原因?qū)ζ溥M(jìn)行定性研究，針對(duì)這些研究提出宏觀的預(yù)防策略，可以一定程度降低人為誤操作發(fā)生的概率，但是針對(duì)性不夠強(qiáng)。為了更好地指導(dǎo)防誤工作，需要對(duì)人為因素進(jìn)行量化，現(xiàn)階段已有學(xué)者做了相關(guān)的研究，也提出了具有啟發(fā)性的模型和方法。但是總體來說相關(guān)的研究有待深入。

3　有待深入研究的問題

電氣誤操作的危害性較大，而設(shè)備智能化水平的提高也使得人為因素成了誤操作的主要致因。研究電氣操作中的人為可靠性也成為了電力安全生產(chǎn)的迫切需求。結(jié)合當(dāng)前人因可靠性方面研究現(xiàn)狀的分析，下一步將需要著重研究以下問題。

（1）其他領(lǐng)域的人因可靠性研究比較深入，研究方法以及模型較多，但是輸變電領(lǐng)域的人因可靠性研究主要停留在定性研究和企業(yè)安全規(guī)章制訂上，定量研究比較少，亟需結(jié)合其他領(lǐng)域的研究成果，更加深入地開展相關(guān)研究工作。

（2）開發(fā)電氣操作相關(guān)的人因風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控系統(tǒng)的軟件以及手機(jī)APP應(yīng)用，給出電氣操作作業(yè)的人身安全風(fēng)險(xiǎn)的量化指標(biāo)和指示，實(shí)時(shí)評(píng)估下一次電氣操作的可靠性，解決變電運(yùn)行所關(guān)心的人為操作失誤概率和操作風(fēng)險(xiǎn)問題，通過劃分操作風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等方式對(duì)失誤概率較高的電氣操作提供警示信息，在此基礎(chǔ)上給出詳細(xì)的降低人為操作風(fēng)險(xiǎn)的方法，從而確保電力安全運(yùn)行。

（3）在現(xiàn)有的理論基礎(chǔ)上，研究COSIMO或者IDAC方法在仿真電氣操作過程，進(jìn)行可靠性分析，對(duì)電氣操作中的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行模擬分析，協(xié)助判斷重大失誤事件，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控。

4　結(jié)語

電氣誤操作事故發(fā)生的成因和過程有著極其復(fù)雜的因素，而隨著設(shè)備智能化的發(fā)展，人因可靠性在安全生產(chǎn)中也扮演著更加重要的作用。文章總結(jié)了人和物在電氣誤操作中的影響，以及現(xiàn)階段針對(duì)人因和物因的防誤措施。歸納了現(xiàn)階段電氣操作中人因可靠性的研究現(xiàn)狀和不足，在此基礎(chǔ)上，從理論研究和軟件應(yīng)用提出進(jìn)一步的研究方向，對(duì)人因可靠性量化研究具有重要的參考價(jià)值。

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(編輯：阮毅)

Survey on Quantification of Human Factor Risk in Electric Misoperation

WU Jin-yuan1，QUAN Shao-jing1，JIANG Hao-xia2，CHEN An1
（1.Guangdong Power Grid Co.，Ltd.，Zhongshan Power Supply Bureau，Zhongshan528400，China；2.Guangzhou Power Electrical Engineering Technology Co.,Ltd.，Guangzhou510640，China）

Abstract:Present research situation of electric misoperation is surveyed，and the impact and protective measures of human and equipment in electric misoperation are summarized.Based on the human factors have become the main cause of the electric misoperation，the present research situation of human reliability analysis is summarized，and some problems and shortcomings are pointed out.On the basis，some research topics are proposed for research on quantification of human factor risk in electric misoperation.

Key words:electric misoperation；human reliability；quantification

作者簡介：第一吳錦源，男，1980年生，廣東中山人，碩士，工程師。研究領(lǐng)域：變電運(yùn)行管理。

收稿日期：2015－05－04

DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2015.08.004

中圖分類號(hào)：TM71

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009－9492 (2015 ) 08－0013－04