基于模糊数学的输电线路工程安全风险预警研究

朱丽娜 张洪青

摘 要：针对输电线路工程的安全问题，建立了包括人员、设备及材料、环境、管理4个方面共13个评价指标的风险评估指标体系，运用模糊数学建立了模糊评价预警模型，以某电力公司的项目施工实例进行数据模拟。结果表明该模型可以完成施工过程中的风险预警工作。

关键词：模糊数学；预警模型；预警指标；输电线路；安全风险

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.24.090

0 引言

随着国家经济的急速发展，我国电力需求总量逐年升高，截至2017年底，全国用电总量6.3077×1012kW·h，同比增长6.6%。用电量的迅猛增长推动了电力工程的建设总量的增加，由于电力施工的复杂程度和潜在的危险性，其发生风险的后果往往难以估量。2017全年，全国发生53起电力人身伤亡事故，死亡62人，由于电力建设导致人身伤亡事故13起，死亡21人，其中较大等级以上的人身伤亡事故2起，死亡8人，均属于输电线路工程施工安全事故。虽然安全事故的发生有一定的客观因素，但惨痛的伤亡仍暴露出我国电力工程施工建设，特别是输电线路工程建设中安全风险管理意识缺失、风险预警不及时等严峻问题。目前施工安全研究大多集中在风险管理方面，在风险预警领域的研究较少，现有研究成果难以满足输电线路工程施工过程中预先发现安全风险、解决风险隐患的客观需求。对风险预警机制进行系统深入的研究，建成科学的风险预警体系，对及时发现风险隐患，进行风险隐患预处理，减少安全事故发生率和降低事故伤亡损失具有重要意义。

1 国内外研究现状

针对输电线路工程风险管理，Tummala V M R应用RMP制定风险管理模型，评估与（EHV）输电线路项目成本相关的风险影响因素，从而采取措施应对风险。Alex Albert根据电力建设和维护的特点，对输配电线路建设和维护的安全风险进行了量化，对输配电线路建设的安全风险进行了客观评价，并提出相应的预处理办法。钟波根据电力工程的特点，对自然环境、技术等不安全因素进行了深入研究，分析了安全风险事故发生的原因。范献新统计了某电力施工单位发生作业人员重伤和死亡的事故数据，从事故类型、事故原因等方面揭示了事故发生的规律。李越研究了特高压输变电工程的安全问题，筛选预警指标并建立安全风险预警模型。郭方圆将安全风险预警理论研究与架空输电线路工程施工实际应用相结合，利用Matlab计算软件证实了文献[7]中模型的可行性。

通过对国内外安全风险预警研究报道的统计分析，笔者发现目前对于输电线路工程施工安全风险预警的研究较少，本文借鉴经济预警的理论及相关领域研究成果，构建预警指标体系与模型，为输电线路工程安全风险预警提供一定的参考。

2 输电线路工程风险预警模型的建立

2.1 风险预警指标体系的建立

考虑到评价指标体系应简练、易操作且能反映问题的全面性，为避免指标过多增加预警成本，提高预警效率，本研究建立指标体系时主要以文献[9]及相关资料为根据，筛选部分指标，并向电力公司的安全管理专家及电力建设公司的施工人员等展开咨询，建立以下评价指标体系，见表1所列。

2.2 安全风险预警模糊评判模型

2.2.1 预警监测指标体系层次化

根据指标的特性，将监测指标体系分为2个层次：

（1）危险源分类指标级，根据危险源的分类方法选择了4类危险源指标：

（2）监测指标级，根据4个危险源指标选择了相关的二级监测指标：

2.2.2 构造评价集

首先根据风险发生的可能性的大小将被监测的体系状态评价等级分为优、良好、可容忍和不可容忍4个等级，分别用v1，v2，v3，v4表示，构造出的评价集为：

2.2.3 确定权重

权重是指某一指標对评价对象的影响程度，权重值的大小体现了各指标之间的相对重要性，其确定方法主要分为两类：（1）客观赋权法，如主成分分析法、离差及均方差法等；（2）主观赋权法，包括专家调查（Delphi）法、层次分析（AHP）法、最小平方法等。

根据筛选出的指标对输电线路发生风险可能性的影响程度，赋予各指标相应的权重，将代表危险源分类指标级和监测指标级的各指标的权重向量分别表示为：

2.2.4 建立模糊评价矩阵

根据每一个uij对vk的隶属程度，得到第i类分类指标评判矩阵Ri，该矩阵可表示为：

2.2.5 进行模糊综合评判

采用M（∧，∨）模型对权重集与模糊评价矩阵进行整合，再进行模糊综合评价得到评价模糊子集B：

其中，Ri（i= 1，2，3，4）由式（2）确定。评价模糊子集B代表综合评判值，其值可作为输电线路安全风险的预警值。在实际应用过程中，常根据择近原则对（1）式中的各指标权重进行赋值。对应（1）式中的4种评级，将预警级别分为Ⅰ（绿）、Ⅱ（黄）、Ⅲ（橙）、Ⅳ（红）4级。

3 算例分析

基于上述选定的预警指标对某电力公司的输电线路工程进行分析，分析过程如下几点。

3.1 权重的确定

结合本研究筛选的评价指标特点，采用专家调查法，根据各指标对输电线路安全评价的重要程度给出分值，分值范围为0～1，分值越高说明该指标对评价结果的影响越大。对打分结果进行统计学分析，计算出各指标的权重如下：

3.3 结果分析

对一级模糊综合评判结果进行归一化处理：

上式表示该输电线路安全为优、良、可容忍和不可容忍的隶属度分别为0.225、0.279、0.309和0.187。利用式（1）的隶属度计算模糊综合评价分值：

根据式（1）中安全状态的分值，得出输电线路的安全状态为良，预警级别为Ⅱ（黄色）。通过分析发现，评价该输电线路的风险属于良和可容忍的隶属度较大，为了达到更优良的风险预测等级，建议该电力公司注意人的不安全状态和不安全行为，加强人员培训和技术考核等人员因素控制，力求该公司的风险预警达到优的状态。

4 结论

本文利用模糊综合评判模型构建了输变电线路工程安全风险预警模型，将定性分析与定量分析相结合，同时结合电力工程施工实例确定了模型选择的各指标权重，验证了该模型在输电线路工程施工的安全风险预警中的适应性和可行性，以此降低电力工程施工项目的安全风险。但由于精力有限，仍有许多不足之处，首先指标体系仍有待完善，其次未将模型设计成信息系统，最后除构建预警模型外，一套完整的预警机制与防范体系还有待进一步研究。

参考文献

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