基于故障樹(shù)法的配電網(wǎng)調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

郭志和(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司肇慶供電局,廣東肇慶526100）

基于故障樹(shù)法的配電網(wǎng)調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

郭志和
(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司肇慶供電局,廣東肇慶526100）

電力調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)是風(fēng)險(xiǎn)管理的分支。利用故障樹(shù)理論快速找出與電力調(diào)度系統(tǒng)危險(xiǎn)性成正比的最小割集中的基本事件，通過(guò)分析解決基本事件，達(dá)到減少配電網(wǎng)調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)的目換，在調(diào)度實(shí)踐中是可行的方法。

故障事；配電網(wǎng)；調(diào)度；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

1　電力調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)管理概念

電力調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)管理是風(fēng)險(xiǎn)管理一個(gè)分支。風(fēng)險(xiǎn)管理理論是在二十世紀(jì)三十年代在繼承事故學(xué)理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，研究對(duì)象一般是電力系統(tǒng)、工程、電力企業(yè)危險(xiǎn)與安全隱患等.通過(guò)對(duì)危險(xiǎn)和隱患事件鏈的因果性、過(guò)程性，實(shí)施危險(xiǎn)源分析、風(fēng)險(xiǎn)分析、評(píng)價(jià)與控制，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)防電力安全事故、保障電力調(diào)度安全，達(dá)到提高供電可靠性和電能質(zhì)量的目的。

為了保證電網(wǎng)的安全可靠性，調(diào)度員要依據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行合理的操作，形成一套完善的操作流程與控制方法，能有效地提高調(diào)度的安全性。但以往的研究多數(shù)是偏向智能校核而對(duì)調(diào)度操作的風(fēng)險(xiǎn)忽略不計(jì)，在實(shí)踐中無(wú)法真正規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。因此，從調(diào)度操作角度來(lái)評(píng)估調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)管理越來(lái)越受到關(guān)注，故障樹(shù)原理就是其中一種。

2　配電網(wǎng)調(diào)度環(huán)節(jié)分析

配電網(wǎng)調(diào)度是供電局電力調(diào)度中心日常工作的一部分，也是一個(gè)循環(huán)的過(guò)程。首先由調(diào)度員根據(jù)運(yùn)行需求或者運(yùn)行值班人員根據(jù)運(yùn)行的實(shí)際情況要求值班調(diào)度員發(fā)出調(diào)度指令。在緊張的情況下也會(huì)收到上級(jí)部門(mén)的隔級(jí)發(fā)出的調(diào)度指令，操作人員在執(zhí)行的同時(shí)應(yīng)當(dāng)迅速報(bào)告級(jí)值班設(shè)備員并做好相關(guān)的紀(jì)錄以備查檔。配網(wǎng)運(yùn)行單位接到調(diào)度機(jī)構(gòu)指令后，如果判斷會(huì)危及人身安全時(shí)可以拒絕執(zhí)行操作。操作模式通常有直接操作、委托操作、配合操作、轉(zhuǎn)令操作和許可操作五種。

目前多數(shù)供電局使用配網(wǎng)生產(chǎn)管理綜合信息平臺(tái)具備設(shè)備管理、停電管理、兩票管理等多種功能，在滿足配電網(wǎng)日常運(yùn)行工作方面是足夠的。受到網(wǎng)絡(luò)安全的影響，配電只能獲得主網(wǎng)EMS系統(tǒng)的WEB瀏覽功能，不能獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，使得配電網(wǎng)自動(dòng)化程度較以大幅提高。運(yùn)行人員應(yīng)當(dāng)通過(guò)SCADA配網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)各線路、開(kāi)關(guān)站、箱變等設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，掌握這些設(shè)備的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，監(jiān)視配變出線潮流。

3　故障樹(shù)法在配電網(wǎng)調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的應(yīng)用

3.1故障樹(shù)分析法

故障樹(shù)分析法是通過(guò)建立邏輯因果關(guān)系，利用邏輯門(mén)符號(hào)、事件符號(hào)、轉(zhuǎn)移符號(hào)等描述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)象中的各事件間存在的因果關(guān)系，是安全系統(tǒng)工程分析方法之一，被廣泛應(yīng)用到各安全領(lǐng)域。配電網(wǎng)調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用故障樹(shù)分析法，從操作角度上看，故障可以因硬件設(shè)備缺陷和性能惡化引起，也可以因軟件和操作人員失誤引起損壞故障。故障樹(shù)分析法程序如下：熟悉系統(tǒng)/調(diào)查事故→確定頂上事件→建造故障樹(shù)（收集系統(tǒng)資料/調(diào)查原因事件）→修改化簡(jiǎn)故障事→定性或定量分析→制定安全措施。

3.2某供電局配電網(wǎng)調(diào)度安全事故模型分析

盡管在近年來(lái)某供電局配電網(wǎng)調(diào)度工作運(yùn)行情況良好，未發(fā)生重大安全事故。但由于長(zhǎng)期受到資金、人才的限制，支持配電網(wǎng)調(diào)度業(yè)務(wù)的軟、硬件系統(tǒng)并不完善，存在著諸多的安全隱患。文章某供電局的調(diào)度環(huán)節(jié)因素導(dǎo)致誤操作作為故障樹(shù)的頂事件，由此建立起事故案例模型進(jìn)行分析。

在假想調(diào)度事故模型中，本案的頂上事件便“誤操作事件”。確定頂上事件后，就對(duì)開(kāi)始對(duì)造成該事件的原因找出來(lái)，包括直接原因和間接原因，如機(jī)械故障、環(huán)境因素、人為因素等等。在這案例中，故障的原因主要由兩方面組成：一是由于自動(dòng)化程度不高，軟件支持系統(tǒng)不完善導(dǎo)致機(jī)械故障；二是調(diào)度令有誤導(dǎo)致運(yùn)行單位值班員誤操作。

令T表示誤操作，A1表示人為因素；A2表示機(jī)械故障；B1表示調(diào)度令有誤；B2表示執(zhí)行錯(cuò)誤調(diào)度令；B3表示自動(dòng)化程度不高；B4表示軟件支持系統(tǒng)不完善；C1表示審票不允許；C2表示圖紙更新不及時(shí)；C3表示調(diào)度術(shù)語(yǔ)不規(guī)范；C4表示運(yùn)行單位值班人員未拒收，D1未及時(shí)送票；D2運(yùn)行單位未拒收；X1工作量大；X2人員配置不足；X3安全意識(shí)薄弱；X4未按時(shí)考核；X5口誤或諧音；X6字跡不工整；X7人員素質(zhì)不高；X8按令人無(wú)受令資格；X9無(wú)閉鎖裝置；X10無(wú)四遙；X11通訊設(shè)備故障；X12危險(xiǎn)點(diǎn)數(shù)據(jù)不完善。由表及里，由外至內(nèi)對(duì)各種事件因果、邏輯關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果如下：第一步，T直接原因由人為因素和機(jī)械故障兩種，由于閉鎖裝置或者電腦鑰匙的作用下，單純?nèi)藶檎`操作是不會(huì)導(dǎo)致事件的發(fā)生，反之單純機(jī)械故障也會(huì)不導(dǎo)致事件發(fā)生。因此兩個(gè)原因與T存在著“與門(mén)”關(guān)系，即T=A1?A2

第二步，自動(dòng)化程度不高和軟、硬件支持系統(tǒng)不完善任何一種原因都會(huì)導(dǎo)致機(jī)械故障事件發(fā)生，即關(guān)系表達(dá)為A2=B3+B4。

第三步，只有運(yùn)行值班人員執(zhí)行值班調(diào)度員發(fā)出錯(cuò)誤的指令，事故才能發(fā)生。因此它們的關(guān)系是A1=B1?B2。

第四步，調(diào)度指令出現(xiàn)錯(cuò)誤，必然是審票不充分導(dǎo)致判斷錯(cuò)誤、失誤或圖紙更新不及時(shí)導(dǎo)致調(diào)度員誤發(fā)調(diào)度令，因此，他們的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是“或門(mén)關(guān)系”，即B1=C1+C2。

第五步，審票不充分只能是未及時(shí)送票并且運(yùn)行單位又沒(méi)接收才會(huì)發(fā)生，因此他們是“與門(mén)”關(guān)系，即C1=D1?D2。

第六步，未及時(shí)送票可能是因?yàn)楣ぷ髁看笫拐{(diào)度員超負(fù)荷工作或者是人員配備不足，也是“與門(mén)”關(guān)系，即D1=X1?X2。

至此，X1，X2，……X12都是基本事件，同理可得到樹(shù)型結(jié)構(gòu)。按以上六個(gè)步驟繪制事故樹(shù)如下：

故障樹(shù)結(jié)構(gòu)函數(shù)表達(dá)式為：

T=A1+A2=B1B2(B3+B4)=(C1+C2)C3?C4[(X9+X10)+(X11?X12)] =(D1?D2+X1?X2)(X5+X6)(X7+X8)[(X9+X10)+(X11+X12)]=[X1?X2(X 3+X4)+(X1?X2)](X5+X6)(X7+X8)[(X9+X10)+(X11?X12)]。

為了求出所有最小的割集，需要對(duì)事故樹(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行化簡(jiǎn)，找出15個(gè)最小割集如下：

K1={X9};K2={X10};K3={X11,X12};K4={X1,X2,X5,X7};K5={X1,X2,X5,X8};K6={X1,X2,X6,X7};K7={X1,X2,X6,X8};K8={X1,X2,X3,X5,X7};K9={X1,X2,X3,X5,X8};K10={X1,X2,X3,X6,X7};K11={X1,X2,X3,X6,X8};K12={X1,X2,X4,X6,X7};K13={X1,X2,X4,X5,X8};K14={X1,X2,X4,X5,X7};K15={X1,X2,X3,X6,X8}.

K1～K15代表著系統(tǒng)的15個(gè)危險(xiǎn)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)這15個(gè)危險(xiǎn)點(diǎn)的掌握，能快速預(yù)測(cè)事故發(fā)生的概率，從而達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的目的。

3.3風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

從本案例來(lái)分析，可以看到15個(gè)危險(xiǎn)點(diǎn)中全部包括著12個(gè)危險(xiǎn)點(diǎn)包括著基本事件X1與X2，說(shuō)明在本次案例中，X1與X2決定著事故80%發(fā)生的可能性。因此，要避免本次安全事故的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)從X1與X2兩個(gè)方面數(shù)手，要充分調(diào)動(dòng)人力資源，制定科學(xué)的值班制度，配置足夠的調(diào)度員人，最多限度避免人員工作量大，超負(fù)荷工作導(dǎo)致事故發(fā)生。另外X3～X12設(shè)備因素也會(huì)對(duì)調(diào)度操作產(chǎn)生直接的影響，應(yīng)當(dāng)加大投入，引進(jìn)先進(jìn)自動(dòng)化設(shè)備，提高調(diào)度自動(dòng)化水平，進(jìn)一步完善軟件支持系統(tǒng)，各分公司、子公司引起調(diào)度運(yùn)行日志和營(yíng)配一體化系統(tǒng)，在調(diào)度中全面應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)發(fā)令系統(tǒng)；加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)人員培訓(xùn)，提高工作人員素質(zhì)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平；進(jìn)一步完善交班制度，考核制度，最大限制防止誤操作。

4　結(jié)論

通過(guò)故障樹(shù)理念分析可知配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)危險(xiǎn)性與最小割集成正比例關(guān)系。同時(shí)不同基本事件在所有最小割集中發(fā)生概率也不一樣。因此，應(yīng)當(dāng)將基本事件在故障樹(shù)結(jié)構(gòu)中的重要度進(jìn)行排序，選出優(yōu)先分值，在有限的投資里最大程度解決風(fēng)險(xiǎn)最高的環(huán)節(jié)，使調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生的概率降致最低。

[1]高明.使用故障樹(shù)理論對(duì)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案完備度的量化分析[J]電力系統(tǒng)保護(hù)與控制.2010(17).

[2]林少華.基于故障樹(shù)理論的電網(wǎng)調(diào)度操作實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J]電力自動(dòng)化設(shè)備.2014(05).

郭志和（1974—），男，廣東高要人，本科，高級(jí)工，主要從事電力調(diào)度工作。