電力線路檢修安全等級預評估系統的開發

張述銘，尤晗旭

(東北電力大學電氣工程學院，吉林吉林132012)

電力系統線路日常的維護和修理工作具有相當高的危險性，并且受外界環境和操作人員的主觀意識影響比較大，所以僅依靠嚴格的規章制度并不能完全避免檢修過程中危險事故的發生。為此，開發一套針對電力線路檢修工作安全性的預評估系統具有一定的實際意義。然而，由于工作現場情況復雜，對電力線路檢修有影響的因素無法定量化描述，因此，為了尋找電力線路檢修安全性參考依據，曾有相關技術人員提出層次分析法(AHP)，它是將與評價有關的元素分解成目標、準則、指標等層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的評價方法。該方法是應用網絡系統理論和多目標綜合評價方法提出的一種層次權重分析的方法，特點是在針對影響因素及其內在關系等進行深入分析的基礎上，利用較少的定量信息使決策的思維過程數學化，從而為多目標、多準則或無結構特性的復雜決策問題提供簡便的評價方法。本文將層次分析法引入電力線路檢修的安全等級預評估中來，并針對典型的線路檢修工作進行評估。［1］

1 評估方法

將電力線路檢修操作作為研究對象，用層次分析法(AHP)作為評估手段，將對檢修有影響的因素劃分為若干個子系統，分層分塊進行權重計算。

1)分析系統各元素之間的關系，構建遞階層次結構，如圖1所示。

2)對同一層次元素的重要性和對于上一層次各元素的相對重要性進行兩兩比較，構建比較矩陣。首先假定對電力線路檢修安全性有影響的因子有n個，這樣就得到了一個影響因子集合C={c1，c2，c3，…，cn};然后根據層次結構模型，分層構建比較矩陣A=(aij)n×n，該矩陣應滿足如下條件:aij＞0，aij=1/aj(i≠j)，aii=1，i、j=1，2，3，…，n。判斷矩陣的每個因子按1～9及其倒數作為其衡量尺度，標度如表 1 所示。［2］

圖1 遞階結構模型示意圖

表1 判斷矩陣中各因子標度含義

3)矩陣一致性檢驗。先求出判斷矩陣的最大特征值λmax，再利用AW=λmaxW求出所對應的最大特征向量W，W經標準化后即為同層元素中的相應因子對于上一層元素影響重要性的相對重要權重值。然后進行一致性驗證，利用公式

式中:CR為隨機一致性比例;CI為一致性指標;RI為平均隨機一致性指標，RI的取值如表2所示。當CR＜0.01時，判斷矩陣具有良好的一致性，可以保證比較邏輯的正確性，否則需對判斷矩陣進行調整［3］。

表2 RI 的取值一覽表

4)層次總排序。利用同層元素所有單排序的結果，求出針對上一層元素的所有本層次元素的重要性的權重值，即為層次總排序。計算需要按照從上到下的順序逐層進行［4］。

2 檢修的影響因素及評估系統結構模型

根據對電力線路檢修過程的研究，將影響電力線路檢修安全的因素劃分為3部分，分別為設備因素、環境因素和人員因素。

2.1 設備因素

設備因素主要包括對電力線路檢修安全有影響的幾項與設備相關的考察因子，具體的層次結構如圖2所示。

圖2 設備因素層次結構圖

2.2 人員因素

人員因素包括對電力線路檢修有影響的與操作人員相關的幾項考察因子，具體的層次結構模型如圖 3 所示。［5］

圖3 人員因素層次結構圖

2.3 環境因素

環境因素包括對電力線路檢修有影響的與工作現場環境相關的幾項考察因子，具體層次結構模型如圖 4 所示。［6］

2.4 評估系統結構模型

將安全指數層劃分為4個區段(T1～T4)，考慮安全問題所造成的影響，根據上述3個評估因子，構建評估系統的層次結構模型，如圖5所示［7］。

圖4 環境因素層次結構圖

圖5 評估系統層次結構圖

3 數學模型與權重計算

3.1 數學模型

根據現場情況和實際工作經驗，為評估因子設定標準分，并以其作為定量化指標。為此，評估系統的數學模型為

式中:N為最終的得分數，pi為第i項因子的權重數，Ni為第i項因子的得分數。

3.2 相關權重計算

為了簡化計算過程，采取按塊分步進行權重計算。根據圖5的系統結構模型，設定E1為0.4，E2為0.6，則F層元素對E層元素的影響如表2、表3所示。同理可分別求的每個因子f對于F層3個元素的影響權重數，如表4—表6所示。綜上所述，可求得和權重如表7所示。

表2 F層元素對E1的影響權重值

表3 F層元素對E2的影響權重

表4 f層相關因子對于F1的影響權重值

表5 f層相關因子對于F2的影響權重值

表6 f層相關因子對于F3的影響權重值

表7 線路檢修安全影響因素排序表

4 電力線路檢修安全的綜合評價

根據表7所示的權重值排序表，對評估因子設定與現場情況相符合的標準分，然后根據評估系統的數學模型，即可得到相應的打分結果，構建風險處理類別表，并劃分相應的分數段，如表8所示［8］。

表8 風險處理類別表

根據所得分數找到相應的風險等級，即可找到相應的風險處理原則，對相關操作可起到預判其安全性的作用。

5 結語

本評價體系所得到的影響檢修安全的要素中，現場操作人員的技術動作完成程度對檢修安全的影響最大，現場操作人員的受培訓程度次之，與現場實際狀況基本相符，因此，可根據本評價體系對電力線路檢修操作進行安全評估，從而得到相應的風險等級和風險處理原則。

［1］ 李長君．電氣線路的故障及檢修［J］．江蘇電器，2008(5):63－64．

［2］ 楊澍，初禹，楊湘奎，等．層次分析法(AHP)在三江平原地質環境質量評價中的應用［J］．地質通報，2005，5(24):485－490．

［3］ 胡浪．輸電線路檢修現狀及存在問題分析［J］．機電信息，2011(18):202－203．

［4］ 楊建．電力線路檢修過程中的危險因素及對策［J］．安全、健康和環境，2003，6(3):14 －15．

［5］ 能源部安全環保司，全國有關電管局，電力局．DL 409－1991電業安全工作規程(電力線路部分)［S］．

［6］ 張嘉旻，王凱，馬仁明，等．平行線路間感應問題影響因素研究［J］．華東電力，2011.39(3):411 －414．

［7］ 胡毅，王力農，鄒偉．送配電帶電作業的發展與標準制定［J］．電力標準化與計量，2003(2):14－18．

［8］ 李熙．城市軌道交通車輛走行部安全評估方法研究［D］．北京:北京交通大學，2011．