電氣誤操作人因風險量化研究綜述*

吳錦源，權少靜，江浩俠，陳　岸（.廣東電網有限責任公司中山供電局，廣東中山　58400；.廣州市奔流電力科技有限公司，廣東廣州　50640）

電氣誤操作人因風險量化研究綜述*

吳錦源1，權少靜1，江浩俠2，陳岸1
（1.廣東電網有限責任公司中山供電局，廣東中山528400；2.廣州市奔流電力科技有限公司，廣東廣州510640）

摘要：綜述了對電氣誤操作問題的研究現狀，總結了誤操作中人和物的影響以及相關的防止措施。基于人因因素已經成了電氣誤操作的主要致因，總結現階段電氣操作中的人因可靠性分析現狀，指出研究中存在的一些問題和不足，最后提出了人因風險量化研究研究中亟待解決的幾個問題。

關鍵詞：電氣誤操作；人因可靠性；量化

*中國南方電網有限責任公司科技項目（編號：K-GD2013-0178）

0　引言

安全生產是電網企業的生命線，而預防電氣誤操作一直是安全生產工作的重點和難點。電氣誤操作輕則使設備跳閘，對用戶造成停電，重則損壞設備，造成人身傷亡，直接威脅電網運行的安全可靠性[1]。

一般來說，引發誤操作的基本因素是自然環境、人和物（設備）。隨著科技的進步，電力系統設備的不斷更新，電網設備的智能化水平不斷提高，變電站的運行環境也得到很大程度的改善，人為風險因素日益凸顯，尤其在事故擴大階段。

誤操作事故表面上是隨機的、突發的，實質上有著必然性、可預防性。研究誤操作事故，最重要的是找出其背后的共同原因和一般規律。考慮到人因失誤對于電氣誤操作的重要影響，弄清誘發運行人員錯誤操作的影響因素就顯得極為重要。通過研究人因失誤的發生機制，從而找出應對和解決人因失誤的方法，可以使得人因失誤降到安全生產可以接受的水平。

本文通過綜述國內外關于電氣誤操作以及人因失誤理論的研究現狀，指出目前存在的問題，并提出可能的解決辦法或進一步的研究方向。

1　電氣誤操作預防措施

電氣誤操作的定義為：電氣專業在進行調度、執行改變系統運行方式或設備由一種狀態轉到另一種狀態的電氣倒閘操作、繼電保護整定、投入、退出、改投裝置過程中出現的違反《電網調度管理規程》、《國家電網公司電力安全工作規程》、《繼電保護及安全自動裝置技術規程》和不符合運行邏輯等失誤行為[2]。

通常電氣誤操作包括：誤調度，發電、變電、配電、用電專業的電氣誤操作，繼電保護“三誤”（誤碰、誤接線、誤整定）。

電氣誤操作的致因主要有人的因素以及物的因素，而預防電氣誤操作的根本就是盡量消除操作過程中人的不安全行為以及物的不安全狀態。

消除人的不安全行為關鍵是要提高操作人員的素質，增強個人安全意識，加強責任心，提高運行人員的業務能力[3-5]，制定相應的防誤操作措施，抓好各項規章制度的貫徹執行和落實，規范變電站電氣操作規程的制定標準，嚴格執行倒閘操作票制度，把誤操作消滅在萌芽狀態[6-8]。為此，電網公司發布了《安全生產工作規定》、《變電運行管理標準》、《電氣操作導則》和《電氣工作票技術規范》等管理規范，指導企業科學地進行安全管理工作，幫助操作人員更規范的操作進行電氣操作，降低風險。另外，監護操作制度的不合理也會誘發惡性誤操作。文獻[9]針對變電倒閘操作采用“監護人唱票、操作人復誦”的模式存在著監護制度執行不力，監護者以及操作人直接存在相互依賴、溝通不足等問題，提出了“一人獨立操作，一人監督”和“一人操作、一人協助”兩種新的操作模式，解決了操作人員存在依賴心理、監護不到位等問題。

物的不安全狀態主要包括設備對電氣誤操作的影響，同時防誤系統的完備程度也會有較大的影響。文獻[10]將色彩功效學引入現場操作設備，對一次設備、二次設備以及地線等采用不同顏色進行標示，可達到提高直觀效果，避免操作出錯的效果。

防誤系統中，設備信息的采集是基本，信息的正確與否對于后續操作起著至關重要的作用。文獻[11]介紹了一種壓板智能化的方法，利用反射式光纖傳感器實現了壓板狀態的可靠檢測和識別，制定了典型壓板投退規則，并將其嵌入防誤系統，形成一、二次防誤整體解決方案，實現了壓板狀態的在線監測，解決了壓板誤投退及漏投退問題。文獻[12]采用Hough變換來檢測標志牌邊框，通過投影法進行標志牌字符分割的原理，對標志牌進行實時視覺識別，進而定位操作人員的變電站防誤操作系統，系統通過便攜式視頻捕獲設備獲取當前間隔的標志牌實時視頻，并進行識別，從而結合操作票判斷是否走錯間隔，從而達到防止誤入非工作間隔、智能開鎖等作用。還有學者提出了通過保護測控裝置對線路殘壓和母線電壓的判別來判斷對側接地線（刀閘）是否在合入狀態[13]。

隨著智能電子裝置、遠動程序化控制的發展，智能化防誤系統也有了更深入的研究。文獻[14]介紹了一個基于IEC61850的變電站防誤操作系統，站控層的五防軟件支持IEC61850并與監控后臺集成一體，快速生成防誤操作規則；間隔層實現防誤模型解析，并可實時采集開關量和模擬量，結合線路實時狀態完成防誤邏輯判斷。IEC61850標準的開放性、互操作性和基于IEC61850標準的面向通用對象的變電站事件(GOOSE)快速傳輸機制為間隔層設備之間的信息共享提供了前提保障，是防誤系統實現的關鍵[15-19]。其他一些智能倒閘操作防誤閉鎖系統：FY2000LY[20]、集控型防誤操作系統[21]、基于D5000平臺的調度一體化智能防誤系統[22]等也各有自己的優勢。這些智能系統為電氣提供了有效的安全防誤支持。

針對操作票系統，也有學者提出了自己的見解。文獻[23]提出了一、二次設備建模的智能防誤操作票系統，通過對二次保護設備進行拓撲建模、規則庫管理以及操作票與檢修票閉環管理等設計方案，實現電網圖形完整拓撲分析功能、智能推理生成操作票功能和根據檢查票生成操作票功能，提高了防誤操作票系統的智能化水平。

隨著電網設備以及系統的智能化水平提高，變電站的運行環境得到很大程度的改善，大大降低了系統以及設備導致誤操作發生的幾率。但是惡性誤操作還是時有發生，其中人為風險因素日益凸顯。因此，電氣操作中存在的人為可靠性問題亟待更深入的研究，這對于電網中規范操作行為、保證運行安全和人身安全具有重要意義。

2　電氣誤操作人因可靠性分析

人因失誤具有重復性、潛在性、可修復性，而人具有學習的能力，因此，分析人因失誤的根本原因，尋求人因事件的防范策略，降低人因失誤幾率有較大可行性。

人因可靠性分析[24]HRA(Human Reliability Analysis)的研究開始于20世紀50年代，根據時間以及方法的發展可以分為三代，第一代主要是通過假設檢驗等手段來確定任務差錯概率分布，并通過相應的影響因子進行調整，得到最終的人因可靠度。其中較有代表性的是THERP(Technique forHu?man Error Rate Prediction)方法[25]以及HCR(Human Cognitive Reliability)方法[26]等。這些方法著重利用結構化建模和數學計算等方式追求“精確”的分析結果，在人為差錯機理分析和認知過程建模等方面普遍存在一些不足。第二代方法更多的是從認知方面著手，強調外部條件等其他外在因素對人因失誤的影響，來描述人為差錯產生的機理。主要的代表方法是ATHEANA(A Technique for Human Event?Analysis)方法[27]以及CREAM(Cognitive Reliability and Error Analysis Method)方法[28]等。而第三代方法是在前兩代方法的理論基礎上，利用仿真建模，在虛擬環境里進行模擬，主要方法有COSI?MO(Cognitive SimulationModel)[29]和IDAC(Informa?tion，Decision，and Action in Crew Context)[30]。

目前電力系統人為風險因素的安全研究主要集中在發電廠，特別是核電廠方面；而變電領域的人因可靠性及安全研究還比較少。電氣誤操作事故原因是綜合的，其中跳項或漏項操作、單人無監護或者無票操作是主要原因。對于這些事故，除了設備、操作事件以及天氣環境等客觀因素，人為的因素主要包括：技術水平、工作態度、精神身體狀況、管理制度以及調度指令等[5-8、31-32]。針對這些人為因素，主要是從內部機制、技能提升[33]等原因進行預防。

這些對于人因可靠性的分析大多只限于簡單分析和事故統計，提出的預防措施也比較抽象，不能起到比較好的指導作用。鑒于電氣誤操作的危害性較大，為提高電力人為操作可靠性，減少惡性誤操作、人身傷害事故的發生，迫切需要對人因失誤機理進行深入研究，并發展一種針對電網的人因事件分析方法，能全方面地考慮分析人因失效的各類原因，量化計算人為可靠性，并預防控制各類電力操作的風險，給出降低人為失效率的具體措施，以保證電網安全穩定運行。文獻[34]依據心理學領域的REASON模型，建立了變電運行人因事故分析的擬REASON模型，提出了事故鏈上的六個要素，包括環境、信息、組織、危險點、監護人、操作人。針對這六個要素提出防止變電運行人因事故發生的具體措施，并指出各方面安全措施的協調是追求“事故零目標”的必然要求。該模型為人因事件分析提供了指導性方法有利于尋找引發人因事件的根本原因，但是未對各要素進行具體的量化分析。文獻[35]基于CREAM追溯法，建立了變電運行人因失效模型，提出了適用于變電運行人因失效事件分析的“后果-前因”追溯表及追溯分析方法，分析結果可進一步對變電運行管理進行改進和完善，以減小人因失誤概率。文獻[36]借鑒了核工業領域的人為可靠性分析模型，結合電力操作特點和已有的安全相關的規章制度，給出9類通用效能條件的評估細則，提出一種基于CREAM的電網人為操作可靠性定量分析方法，通過對各通用效能條件進行專家評分，利用模糊CREAM計算，得到特定環境下的人為差錯概率，為人為因素量化提供了一個有效的方法。

綜合而言，對于電氣誤操作中的人為因素研究經歷了兩個階段，第一個階段就是根據誤操作事件統計出來的事故原因對其進行定性研究，針對這些研究提出宏觀的預防策略，可以一定程度降低人為誤操作發生的概率，但是針對性不夠強。為了更好地指導防誤工作，需要對人為因素進行量化，現階段已有學者做了相關的研究，也提出了具有啟發性的模型和方法。但是總體來說相關的研究有待深入。

3　有待深入研究的問題

電氣誤操作的危害性較大，而設備智能化水平的提高也使得人為因素成了誤操作的主要致因。研究電氣操作中的人為可靠性也成為了電力安全生產的迫切需求。結合當前人因可靠性方面研究現狀的分析，下一步將需要著重研究以下問題。

（1）其他領域的人因可靠性研究比較深入，研究方法以及模型較多，但是輸變電領域的人因可靠性研究主要停留在定性研究和企業安全規章制訂上，定量研究比較少，亟需結合其他領域的研究成果，更加深入地開展相關研究工作。

（2）開發電氣操作相關的人因風險預控系統的軟件以及手機APP應用，給出電氣操作作業的人身安全風險的量化指標和指示，實時評估下一次電氣操作的可靠性，解決變電運行所關心的人為操作失誤概率和操作風險問題，通過劃分操作風險等級等方式對失誤概率較高的電氣操作提供警示信息，在此基礎上給出詳細的降低人為操作風險的方法，從而確保電力安全運行。

（3）在現有的理論基礎上，研究COSIMO或者IDAC方法在仿真電氣操作過程，進行可靠性分析，對電氣操作中的風險點進行模擬分析，協助判斷重大失誤事件，進行風險預控。

4　結語

電氣誤操作事故發生的成因和過程有著極其復雜的因素，而隨著設備智能化的發展，人因可靠性在安全生產中也扮演著更加重要的作用。文章總結了人和物在電氣誤操作中的影響，以及現階段針對人因和物因的防誤措施。歸納了現階段電氣操作中人因可靠性的研究現狀和不足，在此基礎上，從理論研究和軟件應用提出進一步的研究方向，對人因可靠性量化研究具有重要的參考價值。

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(編輯：阮毅)

Survey on Quantification of Human Factor Risk in Electric Misoperation

WU Jin-yuan1，QUAN Shao-jing1，JIANG Hao-xia2，CHEN An1
（1.Guangdong Power Grid Co.，Ltd.，Zhongshan Power Supply Bureau，Zhongshan528400，China；2.Guangzhou Power Electrical Engineering Technology Co.,Ltd.，Guangzhou510640，China）

Abstract:Present research situation of electric misoperation is surveyed，and the impact and protective measures of human and equipment in electric misoperation are summarized.Based on the human factors have become the main cause of the electric misoperation，the present research situation of human reliability analysis is summarized，and some problems and shortcomings are pointed out.On the basis，some research topics are proposed for research on quantification of human factor risk in electric misoperation.

Key words:electric misoperation；human reliability；quantification

作者簡介：第一吳錦源，男，1980年生，廣東中山人，碩士，工程師。研究領域：變電運行管理。

收稿日期：2015－05－04

DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2015.08.004

中圖分類號：TM71

文獻標識碼：A

文章編號：1009－9492 (2015 ) 08－0013－04