基于動(dòng)態(tài)權(quán)重德爾菲法的電力生產(chǎn)事故根本原因重要度分析

黃曉晴 黃 勇 劉 輝 褚 健 鄧高峰

（1. 廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司，南寧 530001；2. 廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司南寧供電局，南寧 530001）

基于動(dòng)態(tài)權(quán)重德爾菲法的電力生產(chǎn)事故根本原因重要度分析

黃曉晴1黃 勇2劉 輝2褚 健2鄧高峰2

（1. 廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司，南寧 530001；2. 廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司南寧供電局，南寧 530001）

為實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)的安全生產(chǎn)目標(biāo)，本文基于動(dòng)態(tài)權(quán)重德爾菲法，提出了一種電力生產(chǎn)事故根本原因重要度的分析方法。該方法首先采用統(tǒng)計(jì)分析和德爾菲法，分別獲得事故原因發(fā)生概率，通過動(dòng)態(tài)權(quán)重綜合兩者，得到最終的事故原因發(fā)生概率，結(jié)合專家重要度可對(duì)根本原因重要度進(jìn)行分析?；谘芯拷Y(jié)果，可以對(duì)事故成因進(jìn)行分析，并提出事故預(yù)防的解決措施，提高企業(yè)安全生產(chǎn)管理水平。

電力生產(chǎn)事故；重要度；動(dòng)態(tài)權(quán)重；德爾菲法

電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步。電力生產(chǎn)過程中存在著許多影響安全生產(chǎn)的因素，使得當(dāng)前電力生產(chǎn)事故時(shí)有發(fā)生，影響供電可靠性。因此，針對(duì)電力生產(chǎn)的特點(diǎn)和電力企業(yè)的具體情況，對(duì)電力企業(yè)的生產(chǎn)事故進(jìn)行事故樹分析、研究，以促進(jìn)電力企業(yè)安全管理水平的提高，保障安全生產(chǎn)，預(yù)防和控制事故，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[1-2]。

傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)事故分析方法一般為事故樹分析方法。事故樹是一種描述事故因果關(guān)系的樹狀圖，它用圖形的方法有層次地描述系統(tǒng)在失效的過程中各種事故原因的相互關(guān)系。事故樹分析方法是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行故障分析和安全評(píng)價(jià)的一種重要的方法，目前應(yīng)用廣泛[3-6]。

本文提出了一種電力生產(chǎn)事故根本原因重要度的分析方法。該方法基于德爾菲法和統(tǒng)計(jì)法，圍繞南方電網(wǎng)公司發(fā)布的電力生產(chǎn)安全事故原因的分類和形式（以下簡(jiǎn)稱事故事件原因庫），結(jié)合動(dòng)態(tài)權(quán)重計(jì)算事故原因發(fā)生概率，綜合專家重要度獲得事故原因重要度，并進(jìn)行根本原因重要度分析，了解其對(duì)電力生產(chǎn)事故發(fā)生的影響程度，找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，提出防止同類事故事件發(fā)生的管理措施和技術(shù)防范措施。

1 事故原因發(fā)生概率的分析方法

本文所提出的重要度分析需要先計(jì)算出事故原因發(fā)生概率?；谑鹿适录驇?，對(duì)2003—2015年南方電網(wǎng)電力生產(chǎn)事故中出現(xiàn)過的事故原因，采用統(tǒng)計(jì)法計(jì)算其發(fā)生概率；對(duì)于2003—2015年南方電網(wǎng)電力生產(chǎn)事故中沒有涉及到的事故原因，采用Delphi方法計(jì)算其發(fā)生概率；采用動(dòng)態(tài)權(quán)重綜合兩種方法的分析結(jié)果，獲得最終的事故原因發(fā)生概率。

1.1 采用統(tǒng)計(jì)法分析

對(duì)電力生產(chǎn)事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，各個(gè)事件是相對(duì)獨(dú)立的，且各自出現(xiàn)的次數(shù)各不一樣，通過統(tǒng)計(jì)所有事件當(dāng)中隨機(jī)事件A的發(fā)生次數(shù)，便可得到隨機(jī)事件A的發(fā)生概率。當(dāng)數(shù)據(jù)量足夠大時(shí)，事件A的發(fā)生頻率則會(huì)趨向一個(gè)穩(wěn)定值，即所求得的概率也就越接近真實(shí)，利用概率計(jì)算事故原因重要度時(shí)，得到的結(jié)果便越準(zhǔn)確?？梢哉J(rèn)為，出現(xiàn)概率更高的事故原因?qū)收习l(fā)生產(chǎn)生的影響更大。

假設(shè)在統(tǒng)計(jì)的所有事件當(dāng)中，隨機(jī)事件A為基本事件，總計(jì)事件發(fā)生次數(shù)為N，其中事件A發(fā)生了NA次，則隨機(jī)事件A即某項(xiàng)事故原因的發(fā)生概率的計(jì)算式如下：

然而，必須考慮到一些特殊情況，對(duì)于在歷史事故中沒有出現(xiàn)的事故原因，我們不能否定它們會(huì)在實(shí)際中發(fā)生的客觀可能性。且對(duì)于小概率事件，可能因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)量不夠大，使統(tǒng)計(jì)結(jié)果與實(shí)際值存在一定的偏差。因此，為解決上述問題，需要把Delphi方法作為事故原因發(fā)生概率分析的輔助手段。

1.2 采用Delphi方法分析

Delphi方法即德爾菲法，一般通過專家背對(duì)背的方式征求意見，專家之間只能與調(diào)查人員進(jìn)行聯(lián)系。由調(diào)查人員對(duì)每一輪的意見進(jìn)行匯總整理再寄發(fā)給每位專家，供專家分析判斷，如此反復(fù)進(jìn)行多輪，得到一個(gè)較一致且可靠性較大的結(jié)論。

在眾多的專家評(píng)估方法中，Delphi方法使用最廣泛，最具有權(quán)威性。目前，它在配電網(wǎng)綜合評(píng)價(jià)體系、電網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)網(wǎng)架綜合評(píng)價(jià)以及電網(wǎng)現(xiàn)狀無功評(píng)價(jià)等方面已得到廣泛應(yīng)用[7-10]。

應(yīng)用Delphi方法計(jì)算概率的具體研究步驟如下。

步驟1：成立課題小組，確定咨詢問題。

步驟2：根據(jù)問題制定Delphi問卷。

步驟3：遴選Delphi工作專家小組。

步驟4：發(fā)放調(diào)查問卷。

步驟5：對(duì)問卷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

專家根據(jù)自己的認(rèn)識(shí)對(duì)問卷中的事故原因發(fā)生概率給予評(píng)價(jià)。根據(jù)李克特量表法（Likert scale），將概率的評(píng)分分為5個(gè)等級(jí)，分別賦予不同的量化值，由專家選擇認(rèn)為合適的分值。

對(duì)Delphi方法得出的數(shù)據(jù)采用平均值—方差法進(jìn)行分析，可直接用評(píng)分值計(jì)算各事故原因發(fā)生概率的得分平均值E和方差2σ。專家們可以根據(jù)前一輪得分的平均值和方差來修正自己的意見，從而使各事故原因發(fā)生概率的得分平均值逐漸接近最后的評(píng)估結(jié)果。

步驟6：計(jì)算事故原因發(fā)生概率。

根據(jù)專家的評(píng)分和相關(guān)公式，可求取概率。第j項(xiàng)事故原因發(fā)生概率的計(jì)算方法如下：

式中，m表示參加j項(xiàng)事故原因發(fā)生概率評(píng)價(jià)的專家總數(shù)，Cij表示第i個(gè)專家對(duì)j項(xiàng)事故原因發(fā)生概率的評(píng)分值，Cr表示第i個(gè)專家的權(quán)威系數(shù)。

其中，權(quán)威系數(shù)由專家對(duì)評(píng)估內(nèi)容的熟悉程度、判斷依據(jù)及其從事的工作領(lǐng)域、年限、職稱等因素綜合得到。

1.3 采用動(dòng)態(tài)權(quán)重綜合統(tǒng)計(jì)法和Delphi方法分析

動(dòng)態(tài)權(quán)重指的是在評(píng)價(jià)同一對(duì)象時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)在評(píng)價(jià)過程中所表現(xiàn)出來的相互支持度，它體現(xiàn)了指標(biāo)的可靠性，當(dāng)某一指標(biāo)的支持程度越高時(shí)，其所占的權(quán)重越大，其指標(biāo)的可靠性越高。

在進(jìn)行事故原因重要度分析時(shí)，為提高分析的準(zhǔn)確性，需要綜合考慮統(tǒng)計(jì)法求得的概率PA和Delphi方法求得的概率PB。因此，需要考慮權(quán)重分配，以表現(xiàn)出相應(yīng)的指標(biāo)在分析過程中的可靠性和支持程度。

采用Delphi方法對(duì)事件未涉及到的原因的發(fā)生概率進(jìn)行確定，是因?yàn)樵摬糠衷虻某霈F(xiàn)為小概率事件，出現(xiàn)概率低。可認(rèn)為當(dāng)該類原因的出現(xiàn)次數(shù)達(dá)到10次及以上時(shí)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)方法得到的概率已經(jīng)符合客觀實(shí)際，此時(shí)若沿用動(dòng)態(tài)權(quán)重方法求得的概率，會(huì)因?yàn)閷＜覀兊闹饔^思想造成正確性降低，因而在此情況下，統(tǒng)計(jì)概率的權(quán)重w=1。使用Matlab的Curve Fitting對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，擬合函數(shù)為指數(shù)函數(shù)，得到如下式：

式中，w為統(tǒng)計(jì)概率的權(quán)重，t為事件出現(xiàn)次數(shù)。擬合曲線如圖1所示。

圖1 擬合曲線圖

其中，擬合優(yōu)越性的相關(guān)指標(biāo)如下：

Adjusted R-square可以反映擬合結(jié)果的好壞，越接近于1，說明擬合結(jié)果越好，數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)也越成功。根據(jù)擬合計(jì)算出動(dòng)態(tài)權(quán)重見表1。

表1 動(dòng)態(tài)權(quán)重分配

當(dāng)某項(xiàng)原因在事故事件中出現(xiàn)后，采用統(tǒng)計(jì)分析方法計(jì)算得到概率PA，結(jié)合采用Delphi方法獲得概率PB，則其最終概率求解式如下：

式中，w1為概率PA的所占權(quán)重；w2為概率PB的所占權(quán)重。

2 根本原因重要度的分析方法

為了解生產(chǎn)事故中各事故成因?qū)е鹿收习l(fā)生的影響程度，可根據(jù)歷史事故，通過重要度來表示。在構(gòu)建事故樹的基礎(chǔ)上，首先對(duì)事故進(jìn)行定性分析，梳理各級(jí)原因的關(guān)系，并按照從屬關(guān)系將其逐一羅列展示，計(jì)算事故原因發(fā)生概率，進(jìn)而獲得事故原因重要度，分析根本原因發(fā)生導(dǎo)致故障發(fā)生的影響程度。

結(jié)合事故原因發(fā)生概率和專家重要度，計(jì)算最終的事故原因重要度，從而找到事故發(fā)生的根本原因。根本原因重要度的求解式如下：

式中，λ表示該項(xiàng)根本原因的專家重要度；P為該項(xiàng)根本原因發(fā)生概率。

其中，專家重要度分析是從事故樹來分析各基本事件的重要程度。即在不考慮各基本事件的發(fā)生概率，或者說假定各基本事件的發(fā)生概率都相同的情況下，專家通過分析排列出各基本事件的專家重要度順序，從而了解各基本事件對(duì)故障發(fā)生的影響程度，以便采取防范措施。

3 算例分析

3.1 統(tǒng)計(jì)法分析結(jié)果

對(duì)2003—2015年南方電網(wǎng)電力生產(chǎn)事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到事故原因發(fā)生概率。受篇幅限制，本文選取部分采用統(tǒng)計(jì)法分析得到的事故原因發(fā)生概率，見表2。

表2 統(tǒng)計(jì)法計(jì)算結(jié)果

3.2 Delphi方法分析結(jié)果

依據(jù)本文提出的方法，請(qǐng)20位專家對(duì)事故原因的發(fā)生概率進(jìn)行評(píng)分。若專家的權(quán)威系數(shù)低于0.6，則將該專家的評(píng)分結(jié)果剔除。受篇幅限制，本文選取部分應(yīng)用Delphi方法得到的事故原因發(fā)生概率，見表3。

表3 Delphi方法計(jì)算結(jié)果

依據(jù)專家意見的協(xié)調(diào)程度，可以判斷專家對(duì)每個(gè)事故原因發(fā)生概率的評(píng)價(jià)是否存在較大的差異，也是咨詢結(jié)果可信度的指標(biāo)，通常用變異系數(shù)來表示。變異系數(shù)說明咨詢專家對(duì)事故原因發(fā)生概率評(píng)分的波動(dòng)程度，變異系數(shù)越小，專家們的意見協(xié)調(diào)程度就越高，一般要求各項(xiàng)變異系數(shù)小于0.25。變異系數(shù)最小為0.12，最大為0.23，說明專家意見協(xié)調(diào)性較好，咨詢結(jié)果可取，見表3。

3.3 算例分析

本文以某35kV線路N10-N11號(hào)桿線段導(dǎo)線C相被卡車掛碰造成短路，過流Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作跳閘，線路停運(yùn)為案例，研究動(dòng)態(tài)權(quán)重德爾菲法在電力事故根本原因重要度分析的應(yīng)用。

運(yùn)用事故樹分析方法，對(duì)事故原因進(jìn)行分析，直接原因?yàn)殚_關(guān)A相CT爆炸，間接原因?yàn)閷?dǎo)線被卡車掛碰后造成系統(tǒng)電壓升高。繪制出事故樹，并采用動(dòng)態(tài)權(quán)重方法，綜合考慮統(tǒng)計(jì)結(jié)果和Delphi方法計(jì)算結(jié)果確定事故原因發(fā)生概率，結(jié)合專家重要度計(jì)算出事故原因重要度，如圖2所示。

圖2 本案例事故樹

根據(jù)統(tǒng)計(jì)法分析結(jié)果，未按要求巡視、異物掛碰和教育培訓(xùn)不足出現(xiàn)次數(shù)均超過10次，其發(fā)生概率分別為0.59%、3.62%、2.01%，統(tǒng)計(jì)權(quán)重均為1；事故原因CT爆炸為第一次出現(xiàn)，因此，其統(tǒng)計(jì)權(quán)重為0.2895，專家權(quán)重為0.7105。根據(jù)式（4），未按要求巡視、CT爆炸、異物掛碰和教育培訓(xùn)不足的發(fā)生概率分別為0.59%、0.65%、3.62%、2.01%；其專家重要度分別為0.1、0.5、0.3、0.1；從而，根本原因重要度的計(jì)算結(jié)果分別為0.059%、0.325%、 1.086%、0.201%。將重要度在事故樹模型的基礎(chǔ)上表示出來，可以直觀地看到各根本原因?qū)υ撌鹿实挠绊懗潭取?/p>

從圖2可以清楚地看到，造成該電力生產(chǎn)事故的主要原因有4個(gè)方面，分別是人的因素、物的因素、環(huán)境因素、管理因素。從物的因素方面看，該事故的直接原因是CT爆炸，其專家重要度最高，對(duì)故障發(fā)生的影響程度較大。從環(huán)境因素方面看，異物掛碰對(duì)事故發(fā)生的影響程度最大。雖然未按要求巡視和教育培訓(xùn)不足的重要度較低，但其在電力系統(tǒng)運(yùn)行中對(duì)事故的影響也是不可忽視的。

根據(jù)上述分析，可知設(shè)備存在缺陷；管轄線路的巡視檢查力度不夠，對(duì)移動(dòng)的施工的危險(xiǎn)源控制不到位；向沿線群眾宣傳《電力法》及《電力設(shè)施保護(hù)條例》的有關(guān)條例不力，施工單位安全施工意識(shí)淡薄。因此，造成了異物掛碰等外力破壞后，發(fā)生保護(hù)跳閘、線路停運(yùn)的現(xiàn)象。

為確保電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，應(yīng)加大力度加強(qiáng)線路巡視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除隱患，降低外力破壞的出現(xiàn)概率。鑒于電力設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，可能會(huì)產(chǎn)生絕緣不良、磨損嚴(yán)重等問題，應(yīng)加強(qiáng)檢修維護(hù)管理人員的定期跟蹤管理與維護(hù)監(jiān)測(cè)，及時(shí)更換存在缺陷的設(shè)備，消除設(shè)備隱患。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)《電力法》及《電力設(shè)施保護(hù)條例》的宣傳，廣泛講解電力設(shè)施保護(hù)法律法規(guī)和破壞電力設(shè)施的嚴(yán)重危害；進(jìn)一步優(yōu)化安全管理水平需要，加強(qiáng)人員、現(xiàn)場(chǎng)、工程等各方面的管理。

4 結(jié)論

本文從供電企業(yè)的安全生產(chǎn)出發(fā)，將動(dòng)態(tài)權(quán)重德爾菲法應(yīng)用于電力生產(chǎn)事故根本原因重要度的分析中。通過分析事故原因重要度，可以直觀地看到根本原因?qū)收习l(fā)生的影響程度，為供電企業(yè)提出事故預(yù)防措施和提高安全生產(chǎn)管理水平提供了有力的依據(jù)。

[1] 劉鑫. 電力企業(yè)生產(chǎn)事故人因差錯(cuò)及其心理因素研究[D]. 北京: 北京交通大學(xué), 2006.

[2] 宋福龍. 基于事故樹分析法的電力系統(tǒng)事故鏈監(jiān)控研究[D]. 武漢: 華中科技大學(xué), 2006.

[3] 周婧婧. 基于故障樹分析的電力變壓器可靠性評(píng)估方法研究[D]. 重慶: 重慶大學(xué), 2009.

[4] Chen S K, Ho T K, Mao B H. Reliability evaluationsof railway power supplies by fault-tree analysis[J]. IET Electric Power Applications, 2007, 1(2): 161-172.

[5] 薛永平. 事故樹中基本事件的重要度及重要度分析[J]. 山西冶金, 2006(4): 55-56.

[6] 郭成蛟. “事故樹”分析方法在一起電力生產(chǎn)事故案例中的運(yùn)用[J]. 貴州電力技術(shù), 2009(4): 70-72.

[7] 韓震燾, 黃志偉, 葛少云, 等. 城市配電網(wǎng)綜合評(píng)價(jià)體系[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2012, 36(8): 95-99.

[8] 韋鋼, 吳偉力, 劉佳, 等. 基于SE-DEA模型的電網(wǎng)規(guī)劃方案綜合決策體系[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2007, 31(24): 12-16, 27.

[9] 張立, 劉洪. 城市電網(wǎng)現(xiàn)狀無功評(píng)價(jià)[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào), 2009, 21(2): 115-120.

[10] 秦梁棟, 宋靜, 徐海東, 等. 河北南網(wǎng)高壓電網(wǎng)網(wǎng)架綜合評(píng)價(jià)方法探討[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào), 2011, 23(3): 89-94.

Root Cause Importance Degree Analysis of Power Production Accident based on Dynamic Weight and Delphi Method

Huang Xiaoqing1Huang Yong2Liu Hui2Chu Jian2Deng Gaofeng2
(1. Guangxi Power Grid Co., Ltd, Nanning 530001；2.Nanning Power Supply Bureau, Guangxi Power Grid Co., Ltd, Nanning 530001)

To realize the goal of safety production of electric power enterprises, an analysis method of root cause importance degree of power production accident based on dynamic weight and Delphi method, is proposed in this paper. In this method, the statistical analysis and the Delphi method are used to obtain the probability of occurrence of the accident. The final probability of cause of the accident is obtained by combining the two results through dynamic weight. Finally, we can analyze the importance degree of root cause by integrating the importance degree of experts. Based on the research results, we can analyze the causes of accident, put forward the solution of accident prevention and improve enterprise safety management level.

power production accident; importance degree; dynamic weight; Delphi method

黃曉晴（1970-），女，高級(jí)工程師，主要從事安全管理和事故事件管理工作。