供電企業安全性評價系統設計與仿真

姜春光,鄭鑫慧,安 冰,古詩詞

(1.國網冀北電力有限公司承德供電公司,河北 承德 067000;2.國網冀北電力有限公司,北京 100053)

0 引言

隨著社會飛速發展,電力的安全生產、保障供應與人民的生活關系越發密切。近年來,受極端天氣、地質災害等影響,國內外電力事故呈上升趨勢[1-2],供電企業的安全水平亟待提高?？茖W有效的安全性評價模型對發現供電企業安全管理短板,夯實供電企業安全管理,提高供電企業本質安全水平具有重要意義。

目前,國內外對供電企業安全性評價已有一些研究,文獻[3-4]從不同角度建立了評價指標體系,對電網安全性進行了有效評價。文獻[5]結合靜態安全分析構建了安全性評價指標,并建立了安全性等級劃分體系,但該評價方法只限于配電系統。文獻[6]提出熵權法與物元可拓模型相結合的評價方法,建立了輸變電工程安全性評價模型。傳統的評價方法一般采用層次分析法[78],但層次分析法存在主觀性較強、一致性不足等問題,需要進行一致性檢驗[9]。

綜上所述,現有文獻對供電企業安全性評價問題所建指標體系不夠全面,且評價方法較為簡單。本文將熵權-逼近理想解法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)方法引入到供電企業安全性評價。熵權法可以避免因選用指標的差異過小造成分析困難,在指標賦權過程中排除了評分專家的主觀因素,其賦權結果具有較強的客觀性[1013]。TOPSIS法是根據計算評價方案與理想解之間的貼近度來確定方案相對優劣的一種排序方法,因TOPSIS法能夠客觀、全面地反應各指標在不同方案中的差異性而被廣泛用于多屬性決策問題[1416],利用熵權-TOPSIS法進行供電企業安全性評價,可以科學地確定權重系數,得到客觀、有效的評價結果。

1 供電企業安全性評價程序及內容

1.1 供電企業安全性評價流程

供電企業安全性評價流程分為評估準備、專家評估、整改提高、復查評程序4個階段。供電企業安全性評價程序如圖1所示。

(1)評估準備。被評估供電企業應充分做好安全性評價的宣傳和動員工作,逐級開展安全性評價工作培訓,使供電企業員工充分理解安全性評價項目和評價內容。準備專家評估所需要的資料,明確被查評的范圍。專家查評前,評估單位要做好查評專家的培訓準備工作,查評專家要熟悉評價項目、評價內容、查評方法及評分標準。

(2)專家評估。專家組通過現場查看、文件查閱、調查問卷等方式完成專家查評工作。查評工作結束后,專家組通過評估過程了解的情況,進行歸納、總結、分析,最終形成評價報告,報告內容應包括整體評估結果、專項評估結果、具體問題分析和整改意見。

(3)整改提高。專家查評結束后,被評估供電企業應根據查評報告所提出的問題,組織有關部門制定整改方案,明確整改內容、整改措施、完成期限、整改負責人和驗收人。在整改提高過程中,查評專家繼續對被評估供電企業進行指導,以提高供電企業本質安全水平。

(4)復查評。復查評應在專家查評1年后進行,一般由原查評專家進行復查。復查時,被查評供電企業應提供整改工作報告,部分整改和未完成整改的項目應逐項說明原因。查評專家對照整改工作報告對上次評價發現的問題舉一反三進行查評,最終形成復查評報告。

1.2 供電企業安全性評價指標

根據影響供電企業安全的指標分析,提出供電企業安全性評價的指標體系,為了便于評估,本文借鑒《國家電網有限公司供電企業安全評價標準》,對供電企業安全性評價指標體系賦予不同的分值,各評價指標見表1。

表1 評價指標

2 熵權-TOPSIS法評價模型

熵權-TOPSIS法評價模型首先通過熵權法計算各指標的客觀權重;然后通過TOPSIS法對評價對象進行排序,得到評價結果。

2.1 熵權法確定評價指標權重

設有m個供電企業,n個評價指標。其中各指標的評分由專家根據安全性評價標準,給出每個指標得分。用熵權法確定供電企業安全性評價指標權重的具體步驟如下。

(1)組織專家對m個供電企業進行安全性評價,對照《國家電網有限公司供電企業安全評價標準》對供電企業安全性評價n個指標體系賦予不同的分值,形成初始矩陣Ymn。

(2)對矩陣中每個評價指標的m個供電企業評價結果進行無量綱處理,消除屬性量綱間存在的差異,實現評價值的量度統一。

式中:dij為第i個供電企業的第j個安全性評價指標無量綱處理后的指標得分;i=1,2,3,…,m;j=1,2,3,…,n;yij為第i個供電企業的第j個安全性評價指標初始指標得分;為m個供電企業第j個安全性評價指標得分的最大值與最小值。

(3)對指標進行歸一化處理

式中:d'ij為第i個供電企業的第j個安全性評價指標歸一化后的指標得分,最終形成矩陣D'。

(4)計算指標熵值

式中:Hj為第j個安全性評價指標的熵值;k為玻爾茲曼常量,k=1/lnm,設d'ij=0時,d'ijlnd'ij=0。

(5)計算指標熵權值

式中:wj為第j個安全性評價指標的熵權值,熵權值越小,表示該指標提供的信息對安全性評價結果的影響越小。

2.2 TOPSIS法計算供電企業安全性評價結果

TOPSIS法通過計算安全性評價結果與理想解之間的貼近度來對各供電企業安全性評價結果進行排序,計算過程如下。

(1)利用歸一化處理后的矩陣D'(見公式2),每一列與其熵權值wj相乘得到加權規范化矩陣Vij。

(2)求解Vij中各指標的正、負理想解

(3)計算各供電企業安全性評價結果與正、負理想解之間的歐式距離

(4)計算各供電企業安全性評價結果與理想解的貼近度

式中:Ci為第i個供電企業安全性評價結果與理想解的貼近度。

(5)根據貼近度的大小進行排序,貼近度越大表示評價結果越優,排名越靠前。

基于熵權-TOPSIS法的供電企業安全性評價模型,既可以用于多個企業之間的橫向對比,也可以用于單個企業不同時期評價結果的縱向對比,及初查評與復查評結果之間的對比。還可以對較多查評結果同時做橫向與縱向對比,從而找出供電企業的安全短板,有針對性地制定整改方案,提高供電企業本質安全水平。

3 仿真結果與分析

3.1 初始數據

選取3家供電企業A、B、C作為研究對象,專家組通過現場查看、文件查閱、檢查、與供電企業領導和專業管理人員交換意見等方式,對3家企業進行安全性評價。所得評分結果作為初始數據如表2所示。

表2 供電企業安全性評價結果

3.2 供電企業安全性評價結果分析

3.2.1 熵權值計算

將初始數據代入公式(1)-(4),計算各評價指標的熵權值,如表3所示。

表3 供電企業安全性評價各指標熵權值

3.2.2 基于TOPSIS分析方法的安全性評價結果分析

按照公式(5)-(7)計算該3家供電企業的正、負理想解,然后按公式(8)-(10)計算各供電企業安全性評價指標與正、負理想解的歐式距離和貼近度,結果如表4所示。

表4 TOPSIS分析方法計算貼近度

由表2與表4對比發現,常規專家評分方法下,企業A評分最高,但通過熵權-TOPSIS法評價發現企業B與理想解的貼近度最高,評價結果最優。在熵權-TOPSIS法的評價方法下,企業B在熵權值較大的關鍵指標“電網安全”、“設備安全”上得分較高,所以在熵權-TOPSIS分析法下評價結果最優。在總分10 000分的評價體系中,企業A、B相差僅5分,并不明顯,不易區分兩者的優劣;利用熵權法可以避免因選用指標的差異過小造成分析困難,在評價過程中科學地確定權重系數來調整主觀偏差[17],使得賦權結果具有較強的客觀性。

同理可對大量安全性評價結果同時做橫向與縱向對比,計算得出熵權值較大的關鍵指標,便于供電企業制定整改策略,提高全行業本質安全水平。

4 供電企業安全性評價系統設計

4.1 系統功能

確定供電企業安全性評價指標體系和評估方法后,設計了供電企業安全性評價系統,主要功能如下:

(1)查詢、檢索國家和地方有關于供電企業安全性評價的規章制度,安全性評價條款中的查評依據等,并隨時更新;

(2)在專家進行安全性評價時,將評價數據、評價分析錄入系統中,以便輸出評價報告和報表,供被評價企業查閱;

(3)被評估供電企業可以將整改提高方案錄入系統,以便在復查評時將整改方案與整改結果進行縱向對比,快速評估出被查評企業的整改情況;

(4)供電企業安全性評價系統可以對評價結果進行橫向和縱向對比分析。

4.2 系統總體結構設計

根據評價系統主要功能,設計系統總體結構如圖2所示。專家將評價數據錄入系統中后采用熵權-TOPSIS模型計算得出評價報告和報表并上傳云端,根據用戶需要做被評估企業橫向和縱向的對比分析。根據云端存儲數據做橫向與縱向對比分析,得出供電企業在安全管理方面的共性問題。

圖2 供電企業安全性評價程序總體結構

4.3 系統功能模塊設計

供電企業安全性評價系統功能模塊包括:規章制度查詢模塊、評估對象管理模塊、專家評估模塊、評估結果查詢模塊、統計分析模塊、系統管理模塊,如圖3所示。

圖3 供電企業安全性評價系統功能模塊

4.3.1 規章制度查詢模塊

該模塊可以實現對供電企業現行國家、地方規章制度,安全性評價標準查評依據的查詢,并可以及時更新,以供系統使用者查詢。

4.3.2 評估對象管理模塊

該模塊可以實現被評估供電企業基本信息及其他信息的錄入,包括企業名稱、企業規模、企業性質、企業簡介等信息,以便在專家查評后自動生成評價報告和報表。

4.3.3 專家評估模塊

該模塊為安全性評價專家與系統的交互模塊,評價專家依據自己的專業權限進入到評價錄入頁面,對自己權限內的每項指標進行評分,并可以對具體的問題進行分析。此模塊可以實現評價分數錄入、問題分析錄入等功能。

4.3.4 評估結果查詢模塊

此模塊可對供電企業安全性評價結果進行查詢,并可以自動生成整體評估報告、專項評估報告、具體問題分析供被查評企業查詢。被查評企業可以根據需要決定是否將查評結果上傳至云平臺,以便進行橫向、縱向對比。

4.3.5 統計分析模塊

該模塊通過熵權-TOPSIS法對評價結果進行分析計算,可實現供電企業自身的縱向對比分析或多個供電企業間的橫向對比分析,并可以對云端數據庫中所有供電企業評價結果進行橫向與縱向對比分析。

4.3.6 系統管理模塊

該模塊可實現供電企業安全性評價系統的權限配置、系統數據維護。系統數據可以隨時更新,以便用戶查閱現行的國家、地方有關于供電企業安全性評價的規章制度,安全性評價條款中的查評依據等。

5 結束語

供電企業安全性評價系統將熵權-TOPSIS法應用到供電企業安全性評價,該方法可以計算客觀的權重系數并給出排名,避免了傳統專家評分定級主觀性較強的問題。

通過該供電企業安全性評價系統可以實現供電企業安全性評價信息化、數據化管理,可以分析供電企業安全管理方面的共性問題,發現安全管理短板,幫助整個行業提高本質安全水平,具有一定的實際應用價值。