電力安全事故影響因素的多重對(duì)應(yīng)分析及管控措施優(yōu)化

李建鵬,趙冀寧,鄒 園,劉曉飛,王 緒

(1.國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司檢修分公司,河北 石家莊 050070;2.國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司培訓(xùn)中心,河北 石家莊 050031)

0 引言

穩(wěn)定充足的電力供應(yīng)是保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、健康增長(zhǎng)的基礎(chǔ)。隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的高速發(fā)展,輸變電設(shè)備在運(yùn)數(shù)量迅速增長(zhǎng),其安全穩(wěn)定運(yùn)行是可靠供電的重要保障[12]。統(tǒng)計(jì)表明,電力設(shè)備狀態(tài)檢修方式的實(shí)施減少了大量人員參與的檢修工作,但周期性的停電檢修仍是電力生產(chǎn)的主要內(nèi)容[3]。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外電力事故頻發(fā),電力生產(chǎn)中的安全問(wèn)題日益凸顯,如何保障人身、電網(wǎng)、設(shè)備安全,有效避免電力安全事故的發(fā)生成為電力行業(yè)研究的重點(diǎn)問(wèn)題。

人因分析與分類系統(tǒng)(Human Factors Analysis and Classification System,HFACS)模型在分析事故中潛在的人為因素基礎(chǔ)上,確定各類人為因素間的相關(guān)性[4-5],目前已廣泛應(yīng)用于航空事故、交通事故、礦難事故調(diào)查當(dāng)中。但是電力安全事故分為人身、電網(wǎng)、設(shè)備和信息系統(tǒng)四類,事故致因具有耦合性、易變性、多源性特征。文獻(xiàn)[6]基于灰色關(guān)聯(lián)分析的方法提出組織氛圍、認(rèn)知和行為因素是電網(wǎng)安全事故的關(guān)鍵因素。文獻(xiàn)[7]解決了安全自動(dòng)裝置與電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行缺乏互動(dòng)的問(wèn)題,提高了電網(wǎng)運(yùn)行安全性。文獻(xiàn)[8]分析了電纜結(jié)構(gòu)和電纜事故特征之間的關(guān)系,提出了針對(duì)性檢修策略和更換計(jì)劃。電力安全事故樣本少、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不完善,現(xiàn)有相關(guān)研究停留在人為因素或者設(shè)備因素單獨(dú)分析的層面,缺少多因素間的系統(tǒng)性聯(lián)合分析。并且隨著時(shí)代發(fā)展、社會(huì)變遷,社會(huì)異質(zhì)性日益突出,不同群體的安全制度獲取、認(rèn)知水平存在明顯差異,安全制度宣貫缺乏針對(duì)性、效果不佳。

為此,在統(tǒng)計(jì)2010—2020年國(guó)家能源局、國(guó)家電網(wǎng)有限公司、省級(jí)電力公司發(fā)布的196起電力安全事故通報(bào)基礎(chǔ)上,利用多重對(duì)應(yīng)分析方法,研究人為因素與設(shè)備因素之間、安全制度認(rèn)知影響因素之間的相互關(guān)系,揭示電力安全事故發(fā)生的深層次機(jī)理,為電力安全事故的預(yù)防提供理論依據(jù),為安全管控措施持續(xù)優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)提供借鑒。

1 電力安全事故影響因素

1.1 人為因素

通常認(rèn)為電力安全事故的發(fā)生是從組織管理開始的,經(jīng)過(guò)一系列的失誤過(guò)程,最終由包含人為因素在內(nèi)的不安全行為所引發(fā)。本文統(tǒng)計(jì)的196起電力安全事故通報(bào)包括生產(chǎn)事故、建設(shè)事故、設(shè)備事故及安全事件等?；陔娏ιa(chǎn)的實(shí)際特點(diǎn),建立了現(xiàn)場(chǎng)電力安全事故的HFACS模型[6,9],并分類統(tǒng)計(jì)影響安全事故的人為因素出現(xiàn)頻次,統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

由表1可見,占比較高的人為因素是違章操作77.55%、操作失誤66.33%、安全管理60.20%、監(jiān)督違章47.96%、注意力45.92%和信息交流39.79%。

1.2 設(shè)備因素

電力設(shè)備作為電力生產(chǎn)中的重要組成部分,其數(shù)量巨大、類型繁多,是影響電力安全事故的重要因素[10-12]。以變壓器、互感器等靜態(tài)設(shè)備為例,不同廠家、不同電壓等級(jí)、不同運(yùn)行年限的設(shè)備需進(jìn)行的檢修工作有差異,進(jìn)而對(duì)安全事故的影響存在差異,具體表現(xiàn)為觸電、漏油、漏氣、接地不良等事故。斷路器、隔離開關(guān)等動(dòng)態(tài)設(shè)備,由于制造廠家、電壓等級(jí)、運(yùn)行年限、機(jī)構(gòu)型式的影響,導(dǎo)致的觸電、漏氣、機(jī)械傷人等同樣存在差異。深入研究影響電力安全事故發(fā)生的設(shè)備因素,選取設(shè)備類型、運(yùn)行年限、制造廠家、機(jī)構(gòu)型式4種因素作為研究對(duì)象。

表1 電力事故HFACS模型

2 安全制度認(rèn)知影響因素

電力員工對(duì)安全制度的認(rèn)知狀況不僅會(huì)影響自身工作中的行為,而且會(huì)對(duì)安全制度的發(fā)展與完善產(chǎn)生影響[13-15]。在對(duì)安全制度充分了解的基礎(chǔ)上,才能在現(xiàn)場(chǎng)工作中做出正確的決策,有效避免安全事故發(fā)生。研究影響電力員工安全制度認(rèn)知的各種因素及其關(guān)聯(lián)關(guān)系,對(duì)于提高員工安全意識(shí)、推動(dòng)安全制度優(yōu)化升級(jí)具有重要意義。

以某電力公司178名班組人員為調(diào)查對(duì)象,調(diào)查問(wèn)卷包括班組人員基本情況和安全制度認(rèn)知情況兩部分。其中班組人員基本情況包括工作年限、文化程度、性別、技能等級(jí)、婚姻情況和從事專業(yè)。員工對(duì)安全制度認(rèn)知情況包括100個(gè)問(wèn)題,計(jì)分方法為:答案正確得1分,答案錯(cuò)誤或未回答得0分,定義分?jǐn)?shù)在80~100為高分組、60~79為中分組、59及以下為低分組,得分越高表明員工對(duì)安全制度了解越多、認(rèn)知水平越高。

3 多重對(duì)應(yīng)分析

在原始資料矩陣中,行變量和列變量之間可能存在一定的相關(guān)關(guān)系,也可能存在于行變量和列變量的某些類別之間。分析分類變量間的關(guān)系時(shí),卡方檢驗(yàn)只能給出總體有無(wú)關(guān)聯(lián)的結(jié)論,不能進(jìn)行分類變量各類別間的精細(xì)分析,在變量類別極多時(shí)效果很差。Logistic回歸在處理多分類變量問(wèn)題時(shí)過(guò)程較為繁瑣、而且結(jié)果不容易解釋[16]。

多重對(duì)應(yīng)分析是建立在R-Q型因子分析基礎(chǔ)上的一種多維圖示技術(shù),與分類變量的典型相關(guān)分析具有等價(jià)性,通過(guò)研究分類變量的交互匯總來(lái)揭示變量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)前幾個(gè)因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到80%或更大時(shí),通過(guò)因子得分投影圖來(lái)更為直觀的顯示分類變量各類別間的關(guān)聯(lián)[17-18]。

多重對(duì)應(yīng)分析原理及分析過(guò)程如下:

(1)計(jì)算原始資料矩陣的規(guī)格化概率矩陣

式中:X=(xij)為原始資料矩陣;。

(2)計(jì)算過(guò)渡矩陣

(3)計(jì)算第i個(gè)與第j個(gè)變量的協(xié)方差矩陣A=Z'Z的特征根λ1,λ2,…,λp,按累計(jì)貢獻(xiàn)率λα≥85%,取前m個(gè)特征根λ1,λ2,…,λm,然后計(jì)算特征根對(duì)應(yīng)的單位特征向貢獻(xiàn)率,記為u1,u2,…,um,得到R型因子載荷矩陣

(4)計(jì)算特征根λ1,λ2,…,λm對(duì)應(yīng)于第k個(gè)與第l個(gè)變量的協(xié)方差矩陣B=ZZ'的單位特征向量Zu1,△V1,Zu2△V2,…,Zum,…,△Vm,得到Q型因子載荷矩陣

(5)圖形閱讀規(guī)則:同一變量有聯(lián)系的不同類別應(yīng)處于相對(duì)原點(diǎn)(0,0)大致相同的方位及區(qū)域;處在大致相同區(qū)域內(nèi)的不同變量類別之間彼此有聯(lián)系,相對(duì)距離大小可能代表關(guān)聯(lián)傾向程度。

4 案例分析

4.1 人為因素與設(shè)備因素的多重對(duì)應(yīng)分析

通過(guò)對(duì)196起電力安全事故報(bào)告進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)合電力安全事故形式(包括觸電、機(jī)械傷人、接地不良、漏油、漏氣及其他6個(gè)類別)、電力安全事故HFACS模型中頻次較高的人為因素(違章操作、操作失誤、安全管理、監(jiān)督違章、注意力、信息交流)和設(shè)備因素(設(shè)備類型、運(yùn)行年限、制造廠家、機(jī)構(gòu)型式)共11個(gè)分類變量進(jìn)行多重對(duì)應(yīng)分析,賦值情況見表2,多重對(duì)應(yīng)分析結(jié)果如表3所示。

表2 電力安全事故影響因素變量賦值表

表3 多重對(duì)應(yīng)分析模型

從表3可以看出,第1個(gè)特征根4.927對(duì)應(yīng)的方差百分比為49.793%,表明維1(第1個(gè)辨識(shí)度量)可以解釋原始數(shù)據(jù)信息的49.793%,第2個(gè)特征根3.529對(duì)應(yīng)的方差百分比為35.665%,表明維2(第2個(gè)辨識(shí)度量)可以解釋原始數(shù)據(jù)信息的35.665%,兩維合計(jì)可以解釋原始變量信息的85.458%。

根據(jù)4.927和3.529兩個(gè)特征根,計(jì)算維度得分向量和量化后變量值向量的平方相關(guān)系數(shù),即辨識(shí)度量,用以測(cè)量量化后變量值與維度得分的相關(guān)性大小,進(jìn)而判斷聯(lián)系較密切的變量在某維度上的表現(xiàn)特征。事故形式、違章操作等11個(gè)變量在這2個(gè)辨識(shí)度量之間的載荷如表4所示。由表4可以看出,監(jiān)督違章(0.005,0.014)處在原點(diǎn)附近,安全管理(0.549,0.006)、注意力(0.685,0.124)與第1個(gè)辨識(shí)度量相關(guān)性較大,情景意識(shí)(0.036,0.200)、信息交流(0.152,0.266)和事故形式(0.398,0.478)與第2個(gè)辨識(shí)度量相關(guān)性較大。

表4 辨識(shí)度量的相關(guān)系數(shù)表

計(jì)算11個(gè)變量的38個(gè)水平在2個(gè)辨識(shí)度量上的得分,繪制出的多重對(duì)應(yīng)分析圖如圖1所示。

圖1 安全事故多重對(duì)應(yīng)分析

由圖1可以看出,電力安全事故與各影響因素之間存在復(fù)雜的非線性關(guān)系,相互影響疊加演化成復(fù)雜的電力安全事故;監(jiān)督違章處于原點(diǎn)(0,0)位置,說(shuō)明其與電力安全事故都有一定的關(guān)聯(lián),反應(yīng)了安全監(jiān)督在維護(hù)電力安全方面占據(jù)重要地位;機(jī)構(gòu)型式碟簧、運(yùn)行年限16~20年與制造廠家乙有一定聯(lián)系;設(shè)備類型互感器與事故形式漏油、漏氣有一定聯(lián)系;設(shè)備類型斷路器、制造廠家戊、注意力差和事故形式機(jī)械傷人聯(lián)系密切;設(shè)備類型變壓器、制造廠家甲和事故形式接地不良有一定聯(lián)系。

4.2 安全制度影響因素多重對(duì)應(yīng)分析

結(jié)合班組人員基本情況與安全制度認(rèn)知得分共7個(gè)分類變量進(jìn)行多重對(duì)應(yīng)分析,變量賦值情況如表5所示,多重對(duì)應(yīng)分析結(jié)果如表6、表7、圖2所示。

研究結(jié)果表明,工作年限11年及以上、技能等級(jí)為技師及以上的男性員工安全制度認(rèn)知水平相對(duì)較高;認(rèn)知得分為中分的與工作年限0~5年有一定聯(lián)系。

表5 安全制度影響因素變量賦值表

表6 多重對(duì)應(yīng)分析模型

表7 辨識(shí)度量相關(guān)系數(shù)表

圖2 安全制度多重對(duì)應(yīng)分析

5 安全管控措施優(yōu)化

5.1 現(xiàn)場(chǎng)管控措施

鑒于監(jiān)督違章與各類電力安全事故都有一定聯(lián)系,應(yīng)著力提高安全監(jiān)督力度,狠抓現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督執(zhí)行能力,確保安全監(jiān)督有章可循、有章必循、違章必查。

應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作制定相應(yīng)的預(yù)控措施及事故預(yù)案,提高事故管控的針對(duì)性、有效性。當(dāng)工作對(duì)象為斷路器時(shí),重點(diǎn)制定針對(duì)不同運(yùn)行年限和事故類型的管控措施;當(dāng)工作對(duì)象為變壓器類設(shè)備時(shí),重點(diǎn)制定針對(duì)不同廠家和事故類型的管控措施。

5.2 安全制度宣貫

以本次安全制度認(rèn)知水平調(diào)查對(duì)象為例,根據(jù)安全制度認(rèn)知影響因素的多重對(duì)應(yīng)分析結(jié)果,為整體提高員工安全制度認(rèn)知水平,可以針對(duì)從事試驗(yàn)專業(yè)、工作年限6~10年、技能等級(jí)為高級(jí)工的員工進(jìn)行安全制度重點(diǎn)宣貫。

同時(shí),還應(yīng)不斷改進(jìn)宣貫方式、拓寬宣貫渠道,爭(zhēng)取讓不同專業(yè)、不同工作年限、不同技能等級(jí)、不同性別的員工從安全制度的宣貫中了解安全制度內(nèi)容,提高安全意識(shí)。

6 結(jié)論

安全監(jiān)督在維護(hù)電力生產(chǎn)安全方面占據(jù)重要地位。人為因素與設(shè)備因素存在復(fù)雜的疊加演化關(guān)系,進(jìn)行安全事故分析時(shí)應(yīng)對(duì)2種因素進(jìn)行綜合考慮,才能深入揭示電力安全事故發(fā)生本質(zhì),有效減少違章行為和安全事故發(fā)生。面對(duì)不同工作人員群體進(jìn)行定制化、差異化的安全制度宣貫,是安全制度宣貫的必然發(fā)展趨勢(shì)。