基于可拓云模型的电力生产安全综合评估方法

李少白

摘 要：电力生产要能满足人们日益增长的用电需求，一方面要保证适当的电网规模，另一方面必须讲求生产过程的安全性。安全性与风险相关联，可通过一定方法进行分析。就目前来看，进行安全性评价的方法主要有灰色关联法、模糊决策法、人工神经网络法等。这些方法注意到了安全边界的模糊属性，试图通过寻找影响安全的各类因素之间的数值关联来判断安全态势，但大多停留在定性层面，难以给管理人员提供客观和稳定的判断，基于可拓云模型的电力生产安全综合评估方法;最后通过算例分析验证了该方法的有效性和合理性。

关键词：电力生产;云模型;状态评估

一、电力生产安全性评判指标体系

1、评判指标分类。电力生产是一个综合体系，其安全程度受多种因素制约。这些因素犬牙交错、相互耦合，在梳理上存在一定困难。[1]认为评价电力生产安全程度的指标是多层级结构;影响电力生产安全的因素来自人、机、环境和管理方面。在综合基础上，结合自身经验，认为评判指标的建立因遵循以下原则：①分层原则。这样有利于指标的归类和管理，但层次不能太多，否则既增加评判工作量又增加指标权重分配的难度;②精细化原则。即紧抓核心，舍弃边缘，不打指标“乱仗”。根据以上原则，提出工程管理领域的指标分类工程管理经常按照人、机、料、法、环来进行风险估测、进度分析等。其中，一级指标涵盖电力生产的各大要素，但又不相互重叠;二级指标的划分突出对安全生产影响最大的因素，使安全管理有的放矢。

2、指標权重分配。为保证指标权重分配的科学性，一方面需要充分借鉴专家知识，另一方面需要挖掘指标本身蕴含的客观信息，因此指标权重的分配方法应符合主客观“合体”，用层次分析法和熵权法来确定指标的主观权重和客观权重，然后利用加和法进行集成。层次分析法原理：由一定数量的专家对指标重要性进行排序，分析各指标间的相对重要程度并构建判断矩阵，然后求取各指标的权重值wai，在此基础上形成主观权重向量Wa=（wai）1×n，n 为指标个数。熵权法原理：根据指标变异程度，客观计算各指标熵值，然后基于熵值大小的比较而确定指标权重wei，再在此基础上形成客观权重向量We=（wei）1×n。

二、可拓云理论概述

1、云模型。云模型是基于模糊集理论和概率论提出的一种反映事物或人类知识中模糊性和随机性的新理论[2]。该模型将事物本身的模糊性和随机性巧妙地集于一体，并采用固定的数学表达式加以统一描述分析。迄今为止，云模型已发展出多种分布形态，如三角形云、梯形云等，其中正态云模型应用最为广泛。利用正态云模型对可拓学的物元理论进行适当的改进。正态云模型通过三元组（Ex、En、He）来表示。其中，期望值Ex表示该隶属云的中心位置，最能反映电力生产安全的划分等级;熵En是对其属性概念不确定程度的数学描述，有效地刻画了评估过程中分级边界的模糊性和随机性;超熵He是对熵的不确定性的度量，既体现了评估样本数据的离散程度，又客观描述了各评估因子模糊性与随机性之间的关联程度。通过以上三个数字特征来构造云隶属度函数，可解决电力生产安全等级界限值的模糊性和随机性问题，达到软化分级区间的目的。

2、可拓云模型。可拓学中的物元理论以物元作为描述事物的基本元，记为R=（N，C，V）。其中，N，是事物名称，C是事物特征，V是事物特征值。在传统的物元评估模型中，V常被视为定值，用来表示各项指标相应的等级，往往忽视了其本身的模糊性和随机性，考虑到云模型具有处理事物的双重不确定推理特性，利用正态云模型（Ex、En、He）取代V，从而实现对评估过程中随机性和模糊性的数学描述可拓云模型表示为：

三、基于可拓云模型的电力生产安全综合评估方法

1、明确各安全等级之间的界限。首先，按照对模糊概念的评价思维，将电力生产的安全水平进行等级划分。不失一般性，可划分为1—5 级，分别对应为“很安全”、“安全”、“注意”、“危险”、“很危险”。

2、云关联度计算。将待评指标视作云滴，随机生成服从Ex、He 的方差 En;然后按式逐个计算第 i 个指标与第 j个安全等级界限云之间的关联度，并形成综合矩阵D。

3、算例

（1）基础数据。以某供电公司生产数据为背景，组织专家进行各评价指标的打分，指标权重的测算根据基础数据，得到各指标的权重分配情况，见表。

（2）安全评估及分析。根据计算得到安全等级及相关置信度。为了实现比对，特按照给出的模型进行类似计算，结果所得到的评估结论一致，说明方法是合理的，方法还能给出评估可信度与具体的危险因子，这样方便管理人员进行针对性决策。

结束语：

通过运用了层次分析法、熵权法、云理论、物元理论等多种模型，成功解决了电力生产安全评价中的模糊难定级问题，并给出评估置信度、筛选出具体危险因子，这为提升电力生产安全水平提供了新的方法体系。通过算例分析验证了该方法具有较高的可行性和合理性，同时对提高电力生产安全综合评估的准确度具有一定的工程应用价值。

参考文献

[1]王威，侯本伟，苏经宇.模糊决策方法在电厂安全评价中的应用[J].华东电力，2016，31（12）：11-13.