电力线路检修安全等级预评估系统的开发

张述铭，尤晗旭

(东北电力大学电气工程学院，吉林吉林132012)

电力系统线路日常的维护和修理工作具有相当高的危险性，并且受外界环境和操作人员的主观意识影响比较大，所以仅依靠严格的规章制度并不能完全避免检修过程中危险事故的发生。为此，开发一套针对电力线路检修工作安全性的预评估系统具有一定的实际意义。然而，由于工作现场情况复杂，对电力线路检修有影响的因素无法定量化描述，因此，为了寻找电力线路检修安全性参考依据，曾有相关技术人员提出层次分析法(AHP)，它是将与评价有关的元素分解成目标、准则、指标等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的评价方法。该方法是应用网络系统理论和多目标综合评价方法提出的一种层次权重分析的方法，特点是在针对影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上，利用较少的定量信息使决策的思维过程数学化，从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的评价方法。本文将层次分析法引入电力线路检修的安全等级预评估中来，并针对典型的线路检修工作进行评估。［1］

1 评估方法

将电力线路检修操作作为研究对象，用层次分析法(AHP)作为评估手段，将对检修有影响的因素划分为若干个子系统，分层分块进行权重计算。

1)分析系统各元素之间的关系，构建递阶层次结构，如图1所示。

2)对同一层次元素的重要性和对于上一层次各元素的相对重要性进行两两比较，构建比较矩阵。首先假定对电力线路检修安全性有影响的因子有n个，这样就得到了一个影响因子集合C={c1，c2，c3，…，cn};然后根据层次结构模型，分层构建比较矩阵A=(aij)n×n，该矩阵应满足如下条件:aij＞0，aij=1/aj(i≠j)，aii=1，i、j=1，2，3，…，n。判断矩阵的每个因子按1～9及其倒数作为其衡量尺度，标度如表 1 所示。［2］

图1 递阶结构模型示意图

表1 判断矩阵中各因子标度含义

3)矩阵一致性检验。先求出判断矩阵的最大特征值λmax，再利用AW=λmaxW求出所对应的最大特征向量W，W经标准化后即为同层元素中的相应因子对于上一层元素影响重要性的相对重要权重值。然后进行一致性验证，利用公式

式中:CR为随机一致性比例;CI为一致性指标;RI为平均随机一致性指标，RI的取值如表2所示。当CR＜0.01时，判断矩阵具有良好的一致性，可以保证比较逻辑的正确性，否则需对判断矩阵进行调整［3］。

表2 RI 的取值一览表

4)层次总排序。利用同层元素所有单排序的结果，求出针对上一层元素的所有本层次元素的重要性的权重值，即为层次总排序。计算需要按照从上到下的顺序逐层进行［4］。

2 检修的影响因素及评估系统结构模型

根据对电力线路检修过程的研究，将影响电力线路检修安全的因素划分为3部分，分别为设备因素、环境因素和人员因素。

2.1 设备因素

设备因素主要包括对电力线路检修安全有影响的几项与设备相关的考察因子，具体的层次结构如图2所示。

图2 设备因素层次结构图

2.2 人员因素

人员因素包括对电力线路检修有影响的与操作人员相关的几项考察因子，具体的层次结构模型如图 3 所示。［5］

图3 人员因素层次结构图

2.3 环境因素

环境因素包括对电力线路检修有影响的与工作现场环境相关的几项考察因子，具体层次结构模型如图 4 所示。［6］

2.4 评估系统结构模型

将安全指数层划分为4个区段(T1～T4)，考虑安全问题所造成的影响，根据上述3个评估因子，构建评估系统的层次结构模型，如图5所示［7］。

图4 环境因素层次结构图

图5 评估系统层次结构图

3 数学模型与权重计算

3.1 数学模型

根据现场情况和实际工作经验，为评估因子设定标准分，并以其作为定量化指标。为此，评估系统的数学模型为

式中:N为最终的得分数，pi为第i项因子的权重数，Ni为第i项因子的得分数。

3.2 相关权重计算

为了简化计算过程，采取按块分步进行权重计算。根据图5的系统结构模型，设定E1为0.4，E2为0.6，则F层元素对E层元素的影响如表2、表3所示。同理可分别求的每个因子f对于F层3个元素的影响权重数，如表4—表6所示。综上所述，可求得和权重如表7所示。

表2 F层元素对E1的影响权重值

表3 F层元素对E2的影响权重

表4 f层相关因子对于F1的影响权重值

表5 f层相关因子对于F2的影响权重值

表6 f层相关因子对于F3的影响权重值

表7 线路检修安全影响因素排序表

4 电力线路检修安全的综合评价

根据表7所示的权重值排序表，对评估因子设定与现场情况相符合的标准分，然后根据评估系统的数学模型，即可得到相应的打分结果，构建风险处理类别表，并划分相应的分数段，如表8所示［8］。

表8 风险处理类别表

根据所得分数找到相应的风险等级，即可找到相应的风险处理原则，对相关操作可起到预判其安全性的作用。

5 结语

本评价体系所得到的影响检修安全的要素中，现场操作人员的技术动作完成程度对检修安全的影响最大，现场操作人员的受培训程度次之，与现场实际状况基本相符，因此，可根据本评价体系对电力线路检修操作进行安全评估，从而得到相应的风险等级和风险处理原则。

［1］ 李长君．电气线路的故障及检修［J］．江苏电器，2008(5):63－64．

［2］ 杨澍，初禹，杨湘奎，等．层次分析法(AHP)在三江平原地质环境质量评价中的应用［J］．地质通报，2005，5(24):485－490．

［3］ 胡浪．输电线路检修现状及存在问题分析［J］．机电信息，2011(18):202－203．

［4］ 杨建．电力线路检修过程中的危险因素及对策［J］．安全、健康和环境，2003，6(3):14 －15．

［5］ 能源部安全环保司，全国有关电管局，电力局．DL 409－1991电业安全工作规程(电力线路部分)［S］．

［6］ 张嘉旻，王凯，马仁明，等．平行线路间感应问题影响因素研究［J］．华东电力，2011.39(3):411 －414．

［7］ 胡毅，王力农，邹伟．送配电带电作业的发展与标准制定［J］．电力标准化与计量，2003(2):14－18．

［8］ 李熙．城市轨道交通车辆走行部安全评估方法研究［D］．北京:北京交通大学，2011．