吳濡生,操松元,季 坤,嚴(yán) 波,方登洲,陰酉龍
(1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司,安徽 合肥 230061;2.安徽送變電工程公司,安徽 合肥 230601)
LEC法在重要輸電通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用研究
吳濡生1,操松元2,季 坤1,嚴(yán) 波1,方登洲1,陰酉龍2
(1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司,安徽 合肥 230061;2.安徽送變電工程公司,安徽 合肥 230601)
提出了重要輸電通道的概念,并結(jié)合重要輸電通道現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況,以適用性和統(tǒng)籌兼顧、量化分析為原則,確定了影響通道安全運(yùn)行的11個(gè)技術(shù)要素,并按照危害程度賦以一定的權(quán)重,引入LEC法確定風(fēng)險(xiǎn)程度等級(jí),按照通道區(qū)段對(duì)所有技術(shù)要素風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)展疊加評(píng)估,確定區(qū)段的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài),為風(fēng)險(xiǎn)治理決策提供量化支撐。
重要輸電通道;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;LEC法
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及我國(guó)對(duì)全球能源互聯(lián)網(wǎng)的大力倡導(dǎo),特高壓跨區(qū)電網(wǎng)建設(shè)也在如火如荼地進(jìn)行。由于電源和負(fù)荷點(diǎn)的相同或相近,多條重要輸電線(xiàn)路平行接近架設(shè),形成大負(fù)荷斷面的通道走廊也越來(lái)越多,這些重要輸電通道一旦發(fā)生故障,將會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成巨大的影響。因此有必要針對(duì)重要輸電通道開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,防患于未然,提高重要輸電通道運(yùn)行的可靠性。
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是指按照科學(xué)的程序和方法,對(duì)潛在的危險(xiǎn)及其嚴(yán)重性進(jìn)行預(yù)先的安全分析和評(píng)估,具有預(yù)測(cè)的性質(zhì)和特點(diǎn),一般主要從產(chǎn)生損失和傷害的可能性、影響范圍以及影響程序著手。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估包括評(píng)估事件發(fā)生的可能性大小和評(píng)估事件發(fā)生后果的嚴(yán)重程度2個(gè)方面。目前,電力系統(tǒng)常用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法分為3類(lèi):基于可靠性理論的評(píng)估方法、基于風(fēng)險(xiǎn)管理的評(píng)估方法和基于人工智能等新理論的評(píng)估方法。鑒于重要輸電線(xiàn)路通道的實(shí)際操作特點(diǎn),主要采用基于可靠性理論的評(píng)估方法,并引入了危險(xiǎn)源辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法(LEC評(píng)估法)。
1.1 界定及分類(lèi)
重要輸電線(xiàn)路是指戰(zhàn)略性架空輸電線(xiàn)路和構(gòu)成核心骨干網(wǎng)架的架空輸電線(xiàn)路。其中,戰(zhàn)略性輸電線(xiàn)路包括大型水電、煤電、核電送出架空線(xiàn)路,跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)架空輸電線(xiàn)路,跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)架空輸電線(xiàn)路。核心骨干網(wǎng)架包括交直流特高壓電網(wǎng)和750 kV,500 kV每座變電站至少有1條出線(xiàn)組成的電網(wǎng)最小骨干網(wǎng)架以及向二級(jí)及以上負(fù)荷供電的330 kV,220 kV變電站至少1條連接主網(wǎng)的線(xiàn)路。
重要輸電通道是指由相鄰間距不超過(guò)600 m的所有重要輸電線(xiàn)路組成的大負(fù)荷斷面,這樣的斷面一旦發(fā)生故障,將會(huì)造成4級(jí)及以上區(qū)域或省級(jí)電網(wǎng)事件。這里需特別指出:上述的通道或其區(qū)段是一個(gè)斷面的概念,是指通道內(nèi)所有線(xiàn)路在相同起止點(diǎn)所組成的某一段,而不是單條線(xiàn)路的一個(gè)區(qū)段。
1.2 技術(shù)要素的選取
重要輸電通道由若干條重要輸電線(xiàn)路組成,其特點(diǎn)就是長(zhǎng)期暴露于自然環(huán)境中,外部環(huán)境的變化是造成其故障停運(yùn)的最主要原因,因此只考慮外部環(huán)境對(duì)重要輸電通道的影響。
根 據(jù)GB/T 28813—2012,GB 50545—2010,GB 50665—2011,GB 50790—2013,DL/T 741—2010,DL/T 307—2010,Q/GDW 1210—2014,GB/T 22696.2—2008等規(guī)程規(guī)范要求,結(jié)合實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),選取山火、冰害、舞動(dòng)、風(fēng)害、地質(zhì)災(zāi)害、污閃、雷擊、機(jī)械外破、異物、樹(shù)線(xiàn)放電、鳥(niǎo)害等11個(gè)外部環(huán)境影響因素作為為安全評(píng)估體系的技術(shù)要素。需特別指出的是:這里所選取的技術(shù)要素都是以對(duì)重要輸電通道造成同時(shí)故障停運(yùn)的可能性為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。
1.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系的構(gòu)建
采用AHP(analytic hierarchy process,層次分析法)法中的分層思想對(duì)重要輸電通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系進(jìn)行構(gòu)建。將重要輸電通道的數(shù)條線(xiàn)路同時(shí)故障停運(yùn)作為目標(biāo)層,由山火、冰害、舞動(dòng)、風(fēng)害、地質(zhì)災(zāi)害、污閃、雷擊、機(jī)械外破、異物、樹(shù)線(xiàn)放電、鳥(niǎo)害等11個(gè)技術(shù)要素組成準(zhǔn)則層,并針對(duì)這些要素,從人、機(jī)、料、法、環(huán)等方面再進(jìn)行深入分析,細(xì)化出各個(gè)要素的主要因素作為子準(zhǔn)則層。采用直線(xiàn)標(biāo)示上下層之間的隸屬關(guān)系后,即得到重要輸電通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系,如圖1所示(限于篇幅,圖中子準(zhǔn)則層只給出了部分狀態(tài)量)。
2.1 重要通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本原則
根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司相關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求,結(jié)合重要輸電通道現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況,本著適用性和統(tǒng)籌兼顧、量化分析的原則對(duì)重要輸電通道開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。
采用危險(xiǎn)源識(shí)別方法確定出11個(gè)技術(shù)要素中所包含的狀態(tài)量,并編制隱患技術(shù)排查路線(xiàn),以隱患技術(shù)排查路線(xiàn)為指導(dǎo),進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)隱患排查工作,明確排查區(qū)段所存在的隱患。引入改進(jìn)的AHP法對(duì)11個(gè)技術(shù)要素按照危害程度不同賦以一定的權(quán)重,采用LEC法對(duì)各要素排查出的隱患進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定扣分,并結(jié)合各技術(shù)要素的權(quán)重得出所有扣分,確定所排查區(qū)段的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),進(jìn)而全面排查得到整個(gè)輸電通道各區(qū)段的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。
2.2 技術(shù)要素的風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算與基本扣分值確定
圖1 重要輸電通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系
在對(duì)重要輸電通道技術(shù)要素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作中,要想確定出各技術(shù)要素風(fēng)險(xiǎn)區(qū)段的風(fēng)險(xiǎn)程度,就必須定量計(jì)算出每一個(gè)技術(shù)要素所對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)段的風(fēng)險(xiǎn)值。采用傳統(tǒng)方式對(duì)重要輸電通道進(jìn)行隱患排查所給出的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果都是定性的,如“通道情況良好”、“需持續(xù)關(guān)注”、“情況危急,需立即處理”等。為定量計(jì)算各個(gè)技術(shù)要素對(duì)重要輸電通道所造成的風(fēng)險(xiǎn),可采用由美國(guó)科學(xué)家K.J.格雷厄姆和G.F.金尼所提出的作業(yè)條件危險(xiǎn)評(píng)價(jià)法(LEC法)。它根據(jù)隱患內(nèi)容,按照一定的參數(shù)取值規(guī)則選取相應(yīng)的L,E,C值,再按照公式(1)計(jì)算該技術(shù)要素風(fēng)險(xiǎn)區(qū)段的風(fēng)險(xiǎn)值D。
后果(C)定義為由于危害造成的通道內(nèi)所包含全部線(xiàn)路停電事故的最大可能的結(jié)果。事故的最可能后果以數(shù)字化的分值來(lái)體現(xiàn),從100分的特別嚴(yán)重性到15分的一般性,其取值如表1所示。
表1 事件發(fā)生的后果(C)分值
事件發(fā)生的頻率(E)定義為危害事件是第一個(gè)可能引發(fā)事故序列的意外事件,其取值如表2所示。
表2 事件發(fā)生的頻率(E)分值
可能性(L)定義為一旦危害事件發(fā)生,危害事件導(dǎo)致后果的機(jī)會(huì),其取值如表3所示。
表3 事件發(fā)生的可能性(L)分值
根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)值D的大小,將風(fēng)險(xiǎn)區(qū)段技術(shù)要素風(fēng)險(xiǎn)程度從小到大分為Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ 4個(gè)等級(jí),并定義出各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)所對(duì)應(yīng)的技術(shù)要素基本扣分值,如表4所示。
依照重要輸電通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系中所列各技術(shù)要素所包含的狀態(tài)量,制定詳細(xì)完備的隱患技術(shù)排查路線(xiàn)。將排查結(jié)果與各狀態(tài)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及L,E,C分值表對(duì)照,即可得到各個(gè)技術(shù)要素相應(yīng)的L,E,C值,繼而根據(jù)式(1)可算出該技術(shù)要素風(fēng)險(xiǎn)區(qū)段的風(fēng)險(xiǎn)值D。
表4 技術(shù)要素風(fēng)險(xiǎn)程度
2.3 技術(shù)要素權(quán)重的設(shè)置
各個(gè)技術(shù)要素對(duì)重要輸電通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果所帶來(lái)的影響各不相同,因此需根據(jù)所選取的11個(gè)技術(shù)要素間的相對(duì)重要性來(lái)賦予其合適的權(quán)重。權(quán)重設(shè)置最為常用的方法是AHP法,AHP法中所構(gòu)造的矩陣必須通過(guò)一致性檢驗(yàn),而在實(shí)際操作中,判斷矩陣一般靠經(jīng)驗(yàn)調(diào)整,隨意性強(qiáng),且常需要多次調(diào)整才能通過(guò)一致性檢驗(yàn)。為此,利用最優(yōu)傳遞矩陣對(duì)AHP法進(jìn)行改進(jìn),使判斷矩陣可以自然滿(mǎn)足一致性要求,直接求出技術(shù)要素的權(quán)重值,其步驟如下。
(1) 建立比較矩陣A。將各個(gè)技術(shù)要素以對(duì)重要輸電通道造成同時(shí)故障停運(yùn)的影響程度進(jìn)行兩兩比較,所構(gòu)成的判斷矩陣A即為2個(gè)技術(shù)要素對(duì)重要輸電通道造成同時(shí)故障停運(yùn)的比例標(biāo)度,如式(2)、式(3)所示。
式中n,m分別表示判斷矩陣A的行數(shù)與列數(shù),在此n=m=11。
aij的形成過(guò)程需采取適當(dāng)?shù)臉?biāo)度,1-9標(biāo)度和0-2標(biāo)度目前較為常用。1-9標(biāo)度適合選取技術(shù)要素較少的情況。在此共選取了11個(gè)技術(shù)要素,選取技術(shù)要素較多,為降低決策者的判斷難度使其更容易做出正確的判斷,快速形成判斷矩陣,這里采用0-2標(biāo)度,aij的取值如式(4)所示。
(2) 構(gòu)造判斷矩陣B。
式中:
(3) 求最優(yōu)傳遞矩陣L。
(4) 求矩陣的擬優(yōu)一致矩陣B*。
(5) 求技術(shù)要素權(quán)重值。求矩陣B*最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量W*,經(jīng)歸一化處理后,即可得到各技術(shù)要素的權(quán)重向量W。
經(jīng)上述方法計(jì)算可得到各技術(shù)要素權(quán)重值,如表5所示。
表5 各技術(shù)要素權(quán)值
為了方便現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估打分,將上表中的權(quán)重?fù)Q算成整數(shù),繼而得到技術(shù)要素扣分值的權(quán)重系數(shù)。權(quán)重系數(shù)越大表示技術(shù)要素對(duì)重要輸電通道造成同時(shí)故障停運(yùn)的可能性越大,如表6所示。
技術(shù)要素扣分值由技術(shù)要素風(fēng)險(xiǎn)程度和技術(shù)要素權(quán)重共同決定,即技術(shù)要素扣分值等于該技術(shù)要素的基本扣分值乘以權(quán)重系數(shù),如表7所示。技術(shù)要素沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)時(shí)不扣分。
2.4 通道區(qū)段風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的確定
對(duì)通道內(nèi)各技術(shù)要素扣分值進(jìn)行合計(jì),依據(jù)各技術(shù)要素合計(jì)扣分值相同且連續(xù)的原則,劃分通道風(fēng)險(xiǎn)區(qū)段。
表6 經(jīng)換算后的各技術(shù)要素權(quán)值
表7 技術(shù)要素扣分值
通道區(qū)段風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)設(shè)為4級(jí):正常狀態(tài)、低風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)、中風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)、高風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。重要輸電通道風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的確定應(yīng)同時(shí)考慮單個(gè)技術(shù)要素的扣分值和所有技術(shù)要素合計(jì)扣分情況。根據(jù)單項(xiàng)最大扣分值和合計(jì)扣分值,確定區(qū)段的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài),具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表8所示。表中,單項(xiàng)最大扣分值或合計(jì)扣分任一項(xiàng)達(dá)到較高值,即應(yīng)歸到此類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)。
表8 重要輸電通道區(qū)段風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
2.5 通道區(qū)段的評(píng)估結(jié)果
當(dāng)所有技術(shù)要素單項(xiàng)扣分和通道內(nèi)所有技術(shù)要素合計(jì)扣分值同時(shí)符合表8中正常狀態(tài)扣分規(guī)定時(shí),該區(qū)段視為正常狀態(tài)。
區(qū)段整體評(píng)價(jià)應(yīng)為區(qū)段內(nèi)任一技術(shù)要素評(píng)價(jià)的最嚴(yán)重狀態(tài),當(dāng)存在權(quán)重系數(shù)和達(dá)到一半以上的多個(gè)技術(shù)要素評(píng)價(jià)結(jié)果同時(shí)達(dá)到某一風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)時(shí),整體評(píng)價(jià)狀態(tài)應(yīng)提高一個(gè)等級(jí)。
以風(fēng)云通道(模型)為例,進(jìn)行重要輸電通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,通道情況如表9所示。
表9 風(fēng)云通道重要輸電通道情況
對(duì)通道內(nèi)11個(gè)技術(shù)要素開(kāi)展隱患排查,對(duì)每個(gè)技術(shù)要素存在的隱患進(jìn)行評(píng)價(jià),以山火技術(shù)要素為例,本通道共計(jì)排查出3處隱患,具體如表10所示。
表10 山火技術(shù)要素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
則山火技術(shù)要素的單項(xiàng)扣分值如表11所示。
表11 山火技術(shù)要素單項(xiàng)扣分值統(tǒng)計(jì)
同理,可得到其他10個(gè)技術(shù)要素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及扣分情況,根據(jù)單項(xiàng)最大扣分值和合計(jì)扣分值,可確定出區(qū)段的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài),評(píng)估結(jié)果如表12所示。
表12 重要輸電通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
(1) 通過(guò)對(duì)重要輸電通道可能造成同時(shí)故障停運(yùn)的各類(lèi)危險(xiǎn)源進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,判斷其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、所造成故障的類(lèi)型及后果的嚴(yán)重程度,為線(xiàn)路運(yùn)維單位制定有針對(duì)性的預(yù)防、管控措施及合理的治理計(jì)劃提供科學(xué)依據(jù)。
(2) LEC法具有簡(jiǎn)單易學(xué)、便于操作的優(yōu)點(diǎn),它可適用于各類(lèi)人員層次的基層班組,有助于全員參與到重要輸電通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作中來(lái)。
(3) 實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估從定性到定量的改變,量化了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果,提高了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性。為達(dá)到統(tǒng)一風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范重要輸電通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作起到了積極的作用。
1 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 28813—2012 ±800 kV直流架空輸電線(xiàn)路運(yùn)行規(guī)程[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2013.
2 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 50545—2010 110-750 kV架空輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010.
3 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 50665—2011 1 000 kV架空輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011.
4 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 50790—2013 ±800 kV直流架空輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2013.
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2016-06-16。
吳濡生(1957-),男,高級(jí)工程師,主要從事電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)檢與安全管理工作,email:442665365@qq.com。
操松元(1978-),男,高級(jí)工程師,主要從事高電壓及絕緣技術(shù)研究工作。
季 坤(1978-),男,高級(jí)工程師,主要從事輸電運(yùn)行、檢修和專(zhuān)業(yè)管理工作。
嚴(yán) 波(1983-),男,工程師,主要從事輸電運(yùn)行、檢修工作。
方登洲(1982-),男,工程師,主要從事輸電運(yùn)行、檢修工作。
陰酉龍(1989-),男,助理工程師,主要從事輸電線(xiàn)路狀態(tài)評(píng)價(jià)研究工作。