電力安全事故影響因素的多重對應分析及管控措施優化

李建鵬,趙冀寧,鄒 園,劉曉飛,王 緒

(1.國網河北省電力有限公司檢修分公司,河北 石家莊 050070;2.國網河北省電力有限公司培訓中心,河北 石家莊 050031)

0 引言

穩定充足的電力供應是保證國民經濟持續、健康增長的基礎。隨著我國電力系統的高速發展,輸變電設備在運數量迅速增長,其安全穩定運行是可靠供電的重要保障[12]。統計表明,電力設備狀態檢修方式的實施減少了大量人員參與的檢修工作,但周期性的停電檢修仍是電力生產的主要內容[3]。近年來,國內外電力事故頻發,電力生產中的安全問題日益凸顯,如何保障人身、電網、設備安全,有效避免電力安全事故的發生成為電力行業研究的重點問題。

人因分析與分類系統(Human Factors Analysis and Classification System,HFACS)模型在分析事故中潛在的人為因素基礎上,確定各類人為因素間的相關性[4-5],目前已廣泛應用于航空事故、交通事故、礦難事故調查當中。但是電力安全事故分為人身、電網、設備和信息系統四類,事故致因具有耦合性、易變性、多源性特征。文獻[6]基于灰色關聯分析的方法提出組織氛圍、認知和行為因素是電網安全事故的關鍵因素。文獻[7]解決了安全自動裝置與電網實時運行缺乏互動的問題,提高了電網運行安全性。文獻[8]分析了電纜結構和電纜事故特征之間的關系,提出了針對性檢修策略和更換計劃。電力安全事故樣本少、數據統計不完善,現有相關研究停留在人為因素或者設備因素單獨分析的層面,缺少多因素間的系統性聯合分析。并且隨著時代發展、社會變遷,社會異質性日益突出,不同群體的安全制度獲取、認知水平存在明顯差異,安全制度宣貫缺乏針對性、效果不佳。

為此,在統計2010—2020年國家能源局、國家電網有限公司、省級電力公司發布的196起電力安全事故通報基礎上,利用多重對應分析方法,研究人為因素與設備因素之間、安全制度認知影響因素之間的相互關系,揭示電力安全事故發生的深層次機理,為電力安全事故的預防提供理論依據,為安全管控措施持續優化、標準化建設提供借鑒。

1 電力安全事故影響因素

1.1 人為因素

通常認為電力安全事故的發生是從組織管理開始的,經過一系列的失誤過程,最終由包含人為因素在內的不安全行為所引發。本文統計的196起電力安全事故通報包括生產事故、建設事故、設備事故及安全事件等?；陔娏ιa的實際特點,建立了現場電力安全事故的HFACS模型[6,9],并分類統計影響安全事故的人為因素出現頻次,統計結果如表1所示。

由表1可見,占比較高的人為因素是違章操作77.55%、操作失誤66.33%、安全管理60.20%、監督違章47.96%、注意力45.92%和信息交流39.79%。

1.2 設備因素

電力設備作為電力生產中的重要組成部分,其數量巨大、類型繁多,是影響電力安全事故的重要因素[10-12]。以變壓器、互感器等靜態設備為例,不同廠家、不同電壓等級、不同運行年限的設備需進行的檢修工作有差異,進而對安全事故的影響存在差異,具體表現為觸電、漏油、漏氣、接地不良等事故。斷路器、隔離開關等動態設備,由于制造廠家、電壓等級、運行年限、機構型式的影響,導致的觸電、漏氣、機械傷人等同樣存在差異。深入研究影響電力安全事故發生的設備因素,選取設備類型、運行年限、制造廠家、機構型式4種因素作為研究對象。

表1 電力事故HFACS模型

2 安全制度認知影響因素

電力員工對安全制度的認知狀況不僅會影響自身工作中的行為,而且會對安全制度的發展與完善產生影響[13-15]。在對安全制度充分了解的基礎上,才能在現場工作中做出正確的決策,有效避免安全事故發生。研究影響電力員工安全制度認知的各種因素及其關聯關系,對于提高員工安全意識、推動安全制度優化升級具有重要意義。

以某電力公司178名班組人員為調查對象,調查問卷包括班組人員基本情況和安全制度認知情況兩部分。其中班組人員基本情況包括工作年限、文化程度、性別、技能等級、婚姻情況和從事專業。員工對安全制度認知情況包括100個問題,計分方法為:答案正確得1分,答案錯誤或未回答得0分,定義分數在80~100為高分組、60~79為中分組、59及以下為低分組,得分越高表明員工對安全制度了解越多、認知水平越高。

3 多重對應分析

在原始資料矩陣中,行變量和列變量之間可能存在一定的相關關系,也可能存在于行變量和列變量的某些類別之間。分析分類變量間的關系時,卡方檢驗只能給出總體有無關聯的結論,不能進行分類變量各類別間的精細分析,在變量類別極多時效果很差。Logistic回歸在處理多分類變量問題時過程較為繁瑣、而且結果不容易解釋[16]。

多重對應分析是建立在R-Q型因子分析基礎上的一種多維圖示技術,與分類變量的典型相關分析具有等價性,通過研究分類變量的交互匯總來揭示變量之間的對應關系。當前幾個因子的累計貢獻率達到80%或更大時,通過因子得分投影圖來更為直觀的顯示分類變量各類別間的關聯[17-18]。

多重對應分析原理及分析過程如下:

(1)計算原始資料矩陣的規格化概率矩陣

式中:X=(xij)為原始資料矩陣;。

(2)計算過渡矩陣

(3)計算第i個與第j個變量的協方差矩陣A=Z'Z的特征根λ1,λ2,…,λp,按累計貢獻率λα≥85%,取前m個特征根λ1,λ2,…,λm,然后計算特征根對應的單位特征向貢獻率,記為u1,u2,…,um,得到R型因子載荷矩陣

(4)計算特征根λ1,λ2,…,λm對應于第k個與第l個變量的協方差矩陣B=ZZ'的單位特征向量Zu1,△V1,Zu2△V2,…,Zum,…,△Vm,得到Q型因子載荷矩陣

(5)圖形閱讀規則:同一變量有聯系的不同類別應處于相對原點(0,0)大致相同的方位及區域;處在大致相同區域內的不同變量類別之間彼此有聯系,相對距離大小可能代表關聯傾向程度。

4 案例分析

4.1 人為因素與設備因素的多重對應分析

通過對196起電力安全事故報告進行統計,結合電力安全事故形式(包括觸電、機械傷人、接地不良、漏油、漏氣及其他6個類別)、電力安全事故HFACS模型中頻次較高的人為因素(違章操作、操作失誤、安全管理、監督違章、注意力、信息交流)和設備因素(設備類型、運行年限、制造廠家、機構型式)共11個分類變量進行多重對應分析,賦值情況見表2,多重對應分析結果如表3所示。

表2 電力安全事故影響因素變量賦值表

表3 多重對應分析模型

從表3可以看出,第1個特征根4.927對應的方差百分比為49.793%,表明維1(第1個辨識度量)可以解釋原始數據信息的49.793%,第2個特征根3.529對應的方差百分比為35.665%,表明維2(第2個辨識度量)可以解釋原始數據信息的35.665%,兩維合計可以解釋原始變量信息的85.458%。

根據4.927和3.529兩個特征根,計算維度得分向量和量化后變量值向量的平方相關系數,即辨識度量,用以測量量化后變量值與維度得分的相關性大小,進而判斷聯系較密切的變量在某維度上的表現特征。事故形式、違章操作等11個變量在這2個辨識度量之間的載荷如表4所示。由表4可以看出,監督違章(0.005,0.014)處在原點附近,安全管理(0.549,0.006)、注意力(0.685,0.124)與第1個辨識度量相關性較大,情景意識(0.036,0.200)、信息交流(0.152,0.266)和事故形式(0.398,0.478)與第2個辨識度量相關性較大。

表4 辨識度量的相關系數表

計算11個變量的38個水平在2個辨識度量上的得分,繪制出的多重對應分析圖如圖1所示。

圖1 安全事故多重對應分析

由圖1可以看出,電力安全事故與各影響因素之間存在復雜的非線性關系,相互影響疊加演化成復雜的電力安全事故;監督違章處于原點(0,0)位置,說明其與電力安全事故都有一定的關聯,反應了安全監督在維護電力安全方面占據重要地位;機構型式碟簧、運行年限16~20年與制造廠家乙有一定聯系;設備類型互感器與事故形式漏油、漏氣有一定聯系;設備類型斷路器、制造廠家戊、注意力差和事故形式機械傷人聯系密切;設備類型變壓器、制造廠家甲和事故形式接地不良有一定聯系。

4.2 安全制度影響因素多重對應分析

結合班組人員基本情況與安全制度認知得分共7個分類變量進行多重對應分析,變量賦值情況如表5所示,多重對應分析結果如表6、表7、圖2所示。

研究結果表明,工作年限11年及以上、技能等級為技師及以上的男性員工安全制度認知水平相對較高;認知得分為中分的與工作年限0~5年有一定聯系。

表5 安全制度影響因素變量賦值表

表6 多重對應分析模型

表7 辨識度量相關系數表

圖2 安全制度多重對應分析

5 安全管控措施優化

5.1 現場管控措施

鑒于監督違章與各類電力安全事故都有一定聯系,應著力提高安全監督力度,狠抓現場監督執行能力,確保安全監督有章可循、有章必循、違章必查。

應根據現場工作制定相應的預控措施及事故預案,提高事故管控的針對性、有效性。當工作對象為斷路器時,重點制定針對不同運行年限和事故類型的管控措施;當工作對象為變壓器類設備時,重點制定針對不同廠家和事故類型的管控措施。

5.2 安全制度宣貫

以本次安全制度認知水平調查對象為例,根據安全制度認知影響因素的多重對應分析結果,為整體提高員工安全制度認知水平,可以針對從事試驗專業、工作年限6~10年、技能等級為高級工的員工進行安全制度重點宣貫。

同時,還應不斷改進宣貫方式、拓寬宣貫渠道,爭取讓不同專業、不同工作年限、不同技能等級、不同性別的員工從安全制度的宣貫中了解安全制度內容,提高安全意識。

6 結論

安全監督在維護電力生產安全方面占據重要地位。人為因素與設備因素存在復雜的疊加演化關系,進行安全事故分析時應對2種因素進行綜合考慮,才能深入揭示電力安全事故發生本質,有效減少違章行為和安全事故發生。面對不同工作人員群體進行定制化、差異化的安全制度宣貫,是安全制度宣貫的必然發展趨勢。