LEC法在重要输电通道风险评估中的应用研究

吴濡生，操松元，季 坤，严 波，方登洲，阴酉龙

(1.国网安徽省电力公司，安徽 合肥 230061；2.安徽送变电工程公司，安徽 合肥 230601)

LEC法在重要输电通道风险评估中的应用研究

吴濡生1，操松元2，季 坤1，严 波1，方登洲1，阴酉龙2

(1.国网安徽省电力公司，安徽 合肥 230061；2.安徽送变电工程公司，安徽 合肥 230601)

提出了重要输电通道的概念，并结合重要输电通道现场运行的实际情况，以适用性和统筹兼顾、量化分析为原则，确定了影响通道安全运行的11个技术要素，并按照危害程度赋以一定的权重，引入LEC法确定风险程度等级，按照通道区段对所有技术要素风险开展叠加评估，确定区段的风险状态，为风险治理决策提供量化支撑。

重要输电通道；风险评估；LEC法

0 引言

随着经济的发展以及我国对全球能源互联网的大力倡导，特高压跨区电网建设也在如火如荼地进行。由于电源和负荷点的相同或相近，多条重要输电线路平行接近架设，形成大负荷断面的通道走廊也越来越多，这些重要输电通道一旦发生故障，将会对电网安全稳定运行造成巨大的影响。因此有必要针对重要输电通道开展风险评估，防患于未然，提高重要输电通道运行的可靠性。

风险评估是指按照科学的程序和方法，对潜在的危险及其严重性进行预先的安全分析和评估，具有预测的性质和特点，一般主要从产生损失和伤害的可能性、影响范围以及影响程序着手。风险评估包括评估事件发生的可能性大小和评估事件发生后果的严重程度2个方面。目前，电力系统常用的风险评估方法分为3类：基于可靠性理论的评估方法、基于风险管理的评估方法和基于人工智能等新理论的评估方法。鉴于重要输电线路通道的实际操作特点，主要采用基于可靠性理论的评估方法，并引入了危险源辨识和风险评估法（LEC评估法）。

1 重要输电通道风险评估指标及体系构建

1.1 界定及分类

重要输电线路是指战略性架空输电线路和构成核心骨干网架的架空输电线路。其中，战略性输电线路包括大型水电、煤电、核电送出架空线路，跨国联网架空输电线路，跨区联网架空输电线路。核心骨干网架包括交直流特高压电网和750 kV，500 kV每座变电站至少有1条出线组成的电网最小骨干网架以及向二级及以上负荷供电的330 kV，220 kV变电站至少1条连接主网的线路。

重要输电通道是指由相邻间距不超过600 m的所有重要输电线路组成的大负荷断面，这样的断面一旦发生故障，将会造成4级及以上区域或省级电网事件。这里需特别指出：上述的通道或其区段是一个断面的概念，是指通道内所有线路在相同起止点所组成的某一段，而不是单条线路的一个区段。

1.2 技术要素的选取

重要输电通道由若干条重要输电线路组成，其特点就是长期暴露于自然环境中，外部环境的变化是造成其故障停运的最主要原因，因此只考虑外部环境对重要输电通道的影响。

根 据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等规程规范要求，结合实际运行经验，选取山火、冰害、舞动、风害、地质灾害、污闪、雷击、机械外破、异物、树线放电、鸟害等11个外部环境影响因素作为为安全评估体系的技术要素。需特别指出的是：这里所选取的技术要素都是以对重要输电通道造成同时故障停运的可能性为出发点和落脚点。

1.3 风险评估指标体系的构建

采用AHP(analytic hierarchy process，层次分析法)法中的分层思想对重要输电通道风险评估体系进行构建。将重要输电通道的数条线路同时故障停运作为目标层，由山火、冰害、舞动、风害、地质灾害、污闪、雷击、机械外破、异物、树线放电、鸟害等11个技术要素组成准则层，并针对这些要素，从人、机、料、法、环等方面再进行深入分析，细化出各个要素的主要因素作为子准则层。采用直线标示上下层之间的隶属关系后，即得到重要输电通道风险评估体系，如图1所示（限于篇幅，图中子准则层只给出了部分状态量）。

2 基于LEC法的通道风险评估方法

2.1 重要通道风险评估的基本原则

根据国家电网公司相关规程规范的要求，结合重要输电通道现场运行的实际情况，本着适用性和统筹兼顾、量化分析的原则对重要输电通道开展风险评估工作。

采用危险源识别方法确定出11个技术要素中所包含的状态量，并编制隐患技术排查路线，以隐患技术排查路线为指导，进行现场隐患排查工作，明确排查区段所存在的隐患。引入改进的AHP法对11个技术要素按照危害程度不同赋以一定的权重，采用LEC法对各要素排查出的隐患进行风险值计算。根据计算结果确定扣分，并结合各技术要素的权重得出所有扣分，确定所排查区段的风险等级，进而全面排查得到整个输电通道各区段的风险等级。

2.2 技术要素的风险值计算与基本扣分值确定

图1 重要输电通道风险评估指标体系

在对重要输电通道技术要素进行风险评价工作中，要想确定出各技术要素风险区段的风险程度，就必须定量计算出每一个技术要素所对应风险区段的风险值。采用传统方式对重要输电通道进行隐患排查所给出的风险评价结果都是定性的，如“通道情况良好”、“需持续关注”、“情况危急，需立即处理”等。为定量计算各个技术要素对重要输电通道所造成的风险，可采用由美国科学家K.J.格雷厄姆和G.F.金尼所提出的作业条件危险评价法(LEC法)。它根据隐患内容，按照一定的参数取值规则选取相应的L，E，C值，再按照公式(1)计算该技术要素风险区段的风险值D。

后果(C)定义为由于危害造成的通道内所包含全部线路停电事故的最大可能的结果。事故的最可能后果以数字化的分值来体现，从100分的特别严重性到15分的一般性，其取值如表1所示。

表1 事件发生的后果(C)分值

事件发生的频率(E)定义为危害事件是第一个可能引发事故序列的意外事件，其取值如表2所示。

表2 事件发生的频率(E)分值

可能性(L)定义为一旦危害事件发生，危害事件导致后果的机会，其取值如表3所示。

表3 事件发生的可能性(L)分值

根据风险值D的大小，将风险区段技术要素风险程度从小到大分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ 4个等级，并定义出各风险等级所对应的技术要素基本扣分值，如表4所示。

依照重要输电通道风险评价体系中所列各技术要素所包含的状态量，制定详细完备的隐患技术排查路线。将排查结果与各状态量评价标准及L，E，C分值表对照，即可得到各个技术要素相应的L，E，C值，继而根据式(1)可算出该技术要素风险区段的风险值D。

表4 技术要素风险程度

2.3 技术要素权重的设置

各个技术要素对重要输电通道风险评估结果所带来的影响各不相同，因此需根据所选取的11个技术要素间的相对重要性来赋予其合适的权重。权重设置最为常用的方法是AHP法，AHP法中所构造的矩阵必须通过一致性检验，而在实际操作中，判断矩阵一般靠经验调整，随意性强，且常需要多次调整才能通过一致性检验。为此，利用最优传递矩阵对AHP法进行改进，使判断矩阵可以自然满足一致性要求，直接求出技术要素的权重值，其步骤如下。

(1) 建立比较矩阵A。将各个技术要素以对重要输电通道造成同时故障停运的影响程度进行两两比较，所构成的判断矩阵A即为2个技术要素对重要输电通道造成同时故障停运的比例标度，如式(2)、式(3)所示。

式中n，m分别表示判断矩阵A的行数与列数，在此n=m=11。

aij的形成过程需采取适当的标度，1-9标度和0-2标度目前较为常用。1-9标度适合选取技术要素较少的情况。在此共选取了11个技术要素，选取技术要素较多，为降低决策者的判断难度使其更容易做出正确的判断，快速形成判断矩阵，这里采用0-2标度，aij的取值如式(4)所示。

(2) 构造判断矩阵B。

式中：

(3) 求最优传递矩阵L。

(4) 求矩阵的拟优一致矩阵B*。

(5) 求技术要素权重值。求矩阵B*最大特征值对应的特征向量W*，经归一化处理后，即可得到各技术要素的权重向量W。

经上述方法计算可得到各技术要素权重值，如表5所示。

表5 各技术要素权值

为了方便现场评估打分，将上表中的权重换算成整数，继而得到技术要素扣分值的权重系数。权重系数越大表示技术要素对重要输电通道造成同时故障停运的可能性越大，如表6所示。

技术要素扣分值由技术要素风险程度和技术要素权重共同决定，即技术要素扣分值等于该技术要素的基本扣分值乘以权重系数，如表7所示。技术要素没有风险时不扣分。

2.4 通道区段风险状态的确定

对通道内各技术要素扣分值进行合计，依据各技术要素合计扣分值相同且连续的原则，划分通道风险区段。

表6 经换算后的各技术要素权值

表7 技术要素扣分值

通道区段风险状态设为4级：正常状态、低风险状态、中风险状态、高风险状态。重要输电通道风险状态的确定应同时考虑单个技术要素的扣分值和所有技术要素合计扣分情况。根据单项最大扣分值和合计扣分值，确定区段的风险状态，具体评价标准如表8所示。表中，单项最大扣分值或合计扣分任一项达到较高值，即应归到此类风险。

表8 重要输电通道区段风险状态评价标准

2.5 通道区段的评估结果

当所有技术要素单项扣分和通道内所有技术要素合计扣分值同时符合表8中正常状态扣分规定时，该区段视为正常状态。

区段整体评价应为区段内任一技术要素评价的最严重状态，当存在权重系数和达到一半以上的多个技术要素评价结果同时达到某一风险状态时，整体评价状态应提高一个等级。

3 应用建模

以风云通道(模型)为例，进行重要输电通道风险评估，通道情况如表9所示。

表9 风云通道重要输电通道情况

对通道内11个技术要素开展隐患排查，对每个技术要素存在的隐患进行评价，以山火技术要素为例，本通道共计排查出3处隐患，具体如表10所示。

表10 山火技术要素风险评估

则山火技术要素的单项扣分值如表11所示。

表11 山火技术要素单项扣分值统计

同理，可得到其他10个技术要素的风险等级及扣分情况，根据单项最大扣分值和合计扣分值，可确定出区段的风险状态，评估结果如表12所示。

表12 重要输电通道风险评估

4 结论

(1) 通过对重要输电通道可能造成同时故障停运的各类危险源进行风险评估，判断其风险等级、所造成故障的类型及后果的严重程度，为线路运维单位制定有针对性的预防、管控措施及合理的治理计划提供科学依据。

(2) LEC法具有简单易学、便于操作的优点，它可适用于各类人员层次的基层班组，有助于全员参与到重要输电通道风险评估工作中来。

(3) 实现了风险评估从定性到定量的改变，量化了风险评估结果，提高了风险评估的准确性。为达到统一风险评估标准，规范重要输电通道风险评估工作起到了积极的作用。

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2 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50545—2010 110-750 kV架空输电线路设计规范[S].北京：中国标准出版社，2010.

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4 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50790—2013 ±800 kV直流架空输电线路设计规范[S].北京：中国计划出版社，2013.

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2016-06-16。

吴濡生(1957-)，男，高级工程师，主要从事电网设备运检与安全管理工作，email：442665365@qq.com。

操松元(1978-)，男，高级工程师，主要从事高电压及绝缘技术研究工作。

季 坤(1978-)，男，高级工程师，主要从事输电运行、检修和专业管理工作。

严 波(1983-)，男，工程师，主要从事输电运行、检修工作。

方登洲(1982-)，男，工程师，主要从事输电运行、检修工作。

阴酉龙(1989-)，男，助理工程师，主要从事输电线路状态评价研究工作。