基于事故樹的竊電損失要因分析

辛潔晴，夏正侃，高亦凌，史 濤，張 楊，翟鶯鴿

（1.上海交通大學(xué)電氣工程系，上海200240；2.上海市電力公司市北供電公司，上海200072）

如何提出有效的反竊電方法、降低竊電電費(fèi)損失的風(fēng)險(xiǎn)一直是電力營(yíng)銷部門關(guān)注的問(wèn)題。長(zhǎng)期以來(lái)，反竊電主要關(guān)注于竊電發(fā)生之后的用電稽查，而實(shí)際上影響竊電損失風(fēng)險(xiǎn)的因素并不局限于稽查環(huán)節(jié)，而是貫穿電力營(yíng)銷整個(gè)過(guò)程。例如用戶報(bào)裝接電時(shí)計(jì)量裝置的選型和供電方式的選擇、用電數(shù)據(jù)和電表異常事件是否被跟蹤分析、竊電被查證后是否能及時(shí)、充分地追補(bǔ)電費(fèi)等。因此，有必要從營(yíng)銷各環(huán)節(jié)梳理竊電損失風(fēng)險(xiǎn)源，實(shí)施要因分析，構(gòu)建最為有效的竊電損失防范措施。

文獻(xiàn)[1]從業(yè)擴(kuò)報(bào)裝、電費(fèi)安全、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)、自動(dòng)化系統(tǒng)4 個(gè)業(yè)務(wù)模塊分析電力營(yíng)銷過(guò)程中的電費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而采用模糊綜合評(píng)價(jià)法評(píng)估供電企業(yè)電費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，其中對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)因素的相對(duì)重要性未予量化評(píng)估，風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重分配按經(jīng)驗(yàn)賦值，從而使得評(píng)估結(jié)果有一定的隨意性；文獻(xiàn)[2]則采用主成分分析PCA（principal components analysis）法，通過(guò)原變量（即風(fēng)險(xiǎn)因素）中少數(shù)幾個(gè)的線性組合來(lái)解釋原變量的絕大多數(shù)信息，由此找出對(duì)電費(fèi)信用風(fēng)險(xiǎn)起支配作用的因素，該方法的實(shí)施要求大量樣本且只能處理風(fēng)險(xiǎn)因素連續(xù)取值的情況。

本文將事故樹分析FTA（fault tree analysis）法應(yīng)用于竊電損失風(fēng)險(xiǎn)要因分析。該方法通過(guò)畫出各種風(fēng)險(xiǎn)因素導(dǎo)致事故的邏輯框圖（即事故樹）確定事故原因可能的組合方式和發(fā)生概率，進(jìn)而依據(jù)事故樹評(píng)估各種風(fēng)險(xiǎn)因素的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)SIC（structure importance coefficient），由此判定重要因素，為采取有效的應(yīng)對(duì)措施、降低事故風(fēng)險(xiǎn)提供依據(jù)。目前，電力方面FTA 主要應(yīng)用于電力設(shè)備故障和系統(tǒng)可靠性分析[3～5]。與PCA 方法相比，F(xiàn)TA 可實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)因素相對(duì)重要性的量化評(píng)估而又無(wú)需樣本分析且能考慮風(fēng)險(xiǎn)因素為離散取值的情況。

1 竊電損失風(fēng)險(xiǎn)源分析

從 人（man）、機(jī)（machine）、料（material）、法（method）、環(huán)（environment）5 個(gè)方面實(shí)施竊電損失風(fēng)險(xiǎn)源分析，該方法簡(jiǎn)稱為4M1E 法。人指人力資源，包括人員的能力、意識(shí)、操作；機(jī)指設(shè)備和工具的配置、技術(shù)、維護(hù)等方面；料指原材料；法指工藝方法、技術(shù)手段、規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)；環(huán)指生產(chǎn)環(huán)境。在竊電風(fēng)險(xiǎn)管理中，4M1E 可引申如下。

（1）人——包括電力客戶和用電稽查人員。電力客戶的誠(chéng)信度（可用信用等級(jí)來(lái)描述）是影響一個(gè)地區(qū)竊電事件發(fā)生頻率的因素；用電稽查人員的配置數(shù)量、道德素質(zhì)、工作態(tài)度、經(jīng)驗(yàn)水平則是影響竊電能否被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并按實(shí)處理的因素。

（2）機(jī)——包括用電計(jì)量設(shè)備和稽查設(shè)備。用電計(jì)量設(shè)備中，是否使用集中式密封表箱、帶防撬端鈕蓋和止逆等功能的電子表均影響竊電發(fā)生的可能性；用電稽查設(shè)備的完備性（如是否攜帶攝影設(shè)備）和技術(shù)性能（如量測(cè)精度、是否具有錯(cuò)誤接線自動(dòng)判斷功能等）則是影響竊電能否被有效舉證的因素。

（3）料——反竊電雖不涉及原材料，但可將“料”理解為竊電信息來(lái)源。供電企業(yè)是否具有有效的竊電舉報(bào)機(jī)制或其他竊電可疑用戶搜索方法，顯然也是影響竊電能否被及時(shí)發(fā)現(xiàn)的因素。

（4）法——包括用電查處辦法和處理規(guī)程，如竊電懲罰措施、竊電戶專檔材料的流通規(guī)程以及對(duì)上述流程的監(jiān)督辦法等。

（5）環(huán)——用戶所處的環(huán)境。如對(duì)用戶的供電方式中，采用架空線還是電纜、接戶線的長(zhǎng)短等均影響用戶竊電的便利性。

按上述5 個(gè)方面梳理可能造成供電公司竊電損失的風(fēng)險(xiǎn)因素，畫出特性要因圖（又稱魚骨圖），如圖1 所示。圖中“竊電損失”表示最終導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)事件，采用大骨、中骨、小骨層層剖析導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)事件的可能原因。其中：大骨對(duì)應(yīng)人、機(jī)、料、法、環(huán)5 大風(fēng)險(xiǎn)源；中骨在大骨基礎(chǔ)上展開，描述各大風(fēng)險(xiǎn)源中可能造成竊電損失的主要原因，如“人”這一風(fēng)險(xiǎn)源中可能包含電力客戶有竊電動(dòng)機(jī)、用電稽查人員未及時(shí)查處并處理竊電兩方面因素；小骨則在中骨基礎(chǔ)上進(jìn)一步展開，分解造成中骨因素的可能原因，例如造成用電稽查人員未及時(shí)查證并處理竊電的更進(jìn)一步原因可能包括稽查人員經(jīng)驗(yàn)不足而導(dǎo)致未能有效舉證、稽查人員缺乏職業(yè)道德或工作積極性而導(dǎo)致少計(jì)、不計(jì)竊電量等瀆職行為。

圖1 供電公司竊電損失風(fēng)險(xiǎn)源的魚骨圖Fig.1 Fishbone diagram of electricity-stealing losses risk sources for electricity supply company

2 竊電損失事故樹

魚骨圖只分析了導(dǎo)致竊電損失的基本因素，沒有理清各因素之間的作用機(jī)理，為此進(jìn)一步開展事故樹分析。事故樹采用樹狀結(jié)構(gòu)，頂層為風(fēng)險(xiǎn)因素最終導(dǎo)致的結(jié)果，稱為頂上事件；隨后層層分析產(chǎn)生上層事件（矩形表示）的原因，并用與（·）、或（+）等邏輯符號(hào)表述各種下層因素導(dǎo)致上層事件的邏輯關(guān)系；最下方的圓形表示造成上級(jí)事件的最基本因素，稱為底事件，相當(dāng)于魚骨圖里中、小骨元素。

供電公司竊電損失事件的事故樹如圖2 所示。竊電損失事件發(fā)生的機(jī)理如下。

（1）當(dāng)用戶實(shí)施竊電行為（事件S）且供電公司未能及時(shí)查處（事件M）時(shí)，導(dǎo)致供電公司蒙受竊電損失（事件Y）。

（2）竊電事件S 包括居民、低壓非居民、高壓3 類用戶的竊電事件，分別以Sr、Sl和Sh表征。供電公司的竊電損失是3 類竊電導(dǎo)致的電費(fèi)損失之和。

（3）各類用戶導(dǎo)致的竊電損失又是其各種竊電方式導(dǎo)致的竊電損失之和。竊電方式可分為4類[6]：①改動(dòng)電能表的表內(nèi)或表端接線（SI表征），如進(jìn)出線短接（即插U 字）、一線一地、表內(nèi)接線或更換元件、繞越表計(jì)直連等，是竊電戶利用計(jì)量裝置的缺陷，如表箱不封閉、計(jì)量柜未使用防撬電子鎖、計(jì)量柜中未設(shè)獨(dú)立封閉計(jì)量倉(cāng)等（事件b）而竊電；②私接外線（SII表征），指直接從接戶線或公用干線拉電，屬無(wú)表用電，主要發(fā)生于供電方式存在漏洞的情況（事件w），如架空線供電且接戶線較長(zhǎng)或雖為電纜供電但計(jì)量箱電源進(jìn)線未穿管敷設(shè)；③機(jī)械式破壞表計(jì)（SIII表征），如表計(jì)打洞、強(qiáng)磁鐵、電表倒轉(zhuǎn)、倒撥數(shù)字、平臥表計(jì)等，僅當(dāng)使用傳統(tǒng)感應(yīng)式電表（事件m）時(shí)可能發(fā)生此類竊電；④改動(dòng)流變或壓變端口接線，此類竊電僅在計(jì)量經(jīng)流變/壓變?nèi)‰姷牡蛪悍蔷用窈透邏河脩糁写嬖冢彝瑯又饕l(fā)生在計(jì)量裝置存在漏洞情況下。

（4）根據(jù)上述分析，可進(jìn)一步畫出每種用戶的各類方式竊電事件的主導(dǎo)原因。例如，居民I 類竊電事件是居民用戶信用度低、有偷電的動(dòng)機(jī)（事件cr）與計(jì)量裝置存在漏洞（事件br）共同作用的結(jié)果。

（5）竊電事件發(fā)生后，供電公司未能查處竊電、及時(shí)追補(bǔ)電費(fèi)損失的可能原因有：①未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)竊電（事件MD），其中又包含未實(shí)施外場(chǎng)檢查（事件和實(shí)施了外場(chǎng)檢查、但仍未發(fā)現(xiàn)竊電（事件MDII）兩種情況。MDI可能是由于缺乏有效的竊電可疑用戶信息來(lái)源（事件i），也可能是由于稽查人員配置不足、未能對(duì)竊電可疑用戶充分排查（事件p1）；則可能是由于所派稽查人員缺乏職業(yè)水準(zhǔn)和職業(yè)素養(yǎng)（事件p2）、或者稽查工具不足以有效舉證（事件t）。②雖發(fā)現(xiàn)了竊電，但稽查后仍未能及時(shí)阻止和施以足夠的處罰（事件MT）。導(dǎo)致該事件的原因是稽查數(shù)據(jù)的錄入和后續(xù)處理流程不規(guī)范或相應(yīng)的監(jiān)督機(jī)制不完善（事件q）以及稽查人員職業(yè)水準(zhǔn)和職業(yè)素養(yǎng)有所欠缺，致補(bǔ)繳電費(fèi)少計(jì)、漏計(jì)。

圖2 供電公司發(fā)生竊電損失的事故樹Fig.2 Accident tree of electricity-stealing losses in electricity supply compony

3 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)分析

從第2 節(jié)分析可知，導(dǎo)致供電公司竊電損失風(fēng)險(xiǎn)的基本事件集X = { cr，br，wr，mr，cl，bl，wl，ml，ch，bh，wh，mh，p1，p2，i，q，t}，基本事件（即基本風(fēng)險(xiǎn)因素）數(shù)n=17。基于事故樹，可對(duì)這些基本因素評(píng)估結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，找出導(dǎo)致竊電損失風(fēng)險(xiǎn)的重要因素。

3.1 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)的定義和計(jì)算方法

SIC 反映基本事件的發(fā)生對(duì)頂上事件發(fā)生的影響程度。對(duì)于基本事件i，SIC 定義為其余基本因素發(fā)生/不發(fā)生的2n-1種組合中，必須由基本因素i的發(fā)生才能導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的組合所占的比例。由于SIC 并不考慮基本事件發(fā)生的概率，僅從事故樹的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析，故而稱作結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。

評(píng)估竊電損失各項(xiàng)基本風(fēng)險(xiǎn)因素的SIC 時(shí)，竊電損失事故樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)式反映各項(xiàng)基本因素導(dǎo)致竊電損失的邏輯關(guān)系，即

其中第i 項(xiàng)基本因素的SIC 計(jì)算公式為

式中：φ（Y，x（i）=1）為第i 項(xiàng)基本事件發(fā)生時(shí)竊電損失事件Y 發(fā)生的組合情況個(gè)數(shù)；φ（Y，x（i）=0）為滿足（Y，x（i）=1）的各種組合情況中，第i 項(xiàng)基本事件改為不發(fā)生時(shí)Y 仍然發(fā)生的組合情況個(gè)數(shù)。

3.2 竊電損失風(fēng)險(xiǎn)因素的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)評(píng)估結(jié)果

本文采用Matlab 編程，使用combntns（）函數(shù)構(gòu)建基本因素發(fā)生/不發(fā)生的各種組合情況，然后根據(jù)式（1）和式（2）對(duì)17 項(xiàng)基本風(fēng)險(xiǎn)因素計(jì)算SIC，所得結(jié)果見表1。從表1 可知，SIC 由高到低依次為：cr、cl、ch> i、p1、p2、q、t > br、bl、bh、wr、wl、wh、mr、ml、mh。結(jié)果表明：

（1）轄區(qū)內(nèi)用戶信用度（c）情況是影響供電公司竊電損失風(fēng)險(xiǎn)的最主要因素；

（2）次要的因素包括：①供電企業(yè)內(nèi)部用電稽查隊(duì)伍建設(shè)情況，包括稽查人員配置是否充足和稽查人員的職業(yè)素質(zhì)、道德素養(yǎng)（p1和p2）；②是否擁有有效的竊電可疑用戶信息源（i），如合理的舉報(bào)機(jī)制和基于數(shù)據(jù)挖掘的竊電可疑用戶搜索方法；③是否使用能有效舉證的稽查工具（t）；④是否實(shí)施規(guī)范化的反竊電工作流程和相應(yīng)的監(jiān)管制度（q）。

（3）用戶側(cè)電表（m）、計(jì)量箱/柜（b）、供電方式（w）方面的缺陷和漏洞對(duì)于供電公司竊電損失風(fēng)險(xiǎn)的重要性相對(duì)較弱。這本質(zhì)是由于這些缺陷和漏洞是導(dǎo)致竊電損失的必要而非充分條件；且用戶竊電方式千差萬(wàn)別，與某一類竊電方式對(duì)應(yīng)的計(jì)量裝置、供電方式上的風(fēng)險(xiǎn)因素的SIC 就較小。

4 結(jié)論

本文將事故樹法引入供電公司竊電損失要因分析。在用魚骨圖分析竊電損失風(fēng)險(xiǎn)源的基礎(chǔ)上，建立了供電公司發(fā)生竊電損失風(fēng)險(xiǎn)事件的事故樹，明確了風(fēng)險(xiǎn)源之間的作用機(jī)理；進(jìn)而據(jù)事故樹量化評(píng)估了各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)因素的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。分析表明，降低竊電損失風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵舉措并不局限于事后的用電稽查，而應(yīng)該從5 方面入手。

表1 竊電損失風(fēng)險(xiǎn)因素的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)Tab.1 SICs of the various risk factors inducing electricity-stealing losses

（1）降低轄區(qū)內(nèi)用戶的竊電動(dòng)機(jī)。為此，除了加強(qiáng)宣傳力度外，對(duì)證明為低收入的人群可提供分期付款服務(wù)、電費(fèi)補(bǔ)助或折扣，對(duì)高收入竊電戶加大懲罰力度；還可實(shí)施按竊電量、竊電次數(shù)的梯級(jí)懲罰制度。

（2）加強(qiáng)稽查隊(duì)伍建設(shè)。可通過(guò)定期開展崗位培訓(xùn)、業(yè)績(jī)考核、行風(fēng)監(jiān)督等措施提升用電稽查人員的職業(yè)水準(zhǔn)和道德素質(zhì)。

（3）建立有效的竊電可疑用戶搜索機(jī)制。除了完善有獎(jiǎng)舉報(bào)制度、實(shí)施依據(jù)臺(tái)區(qū)線損精細(xì)化結(jié)果的竊電重災(zāi)臺(tái)區(qū)判斷之外，還可利用用電數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)定位竊電可疑用戶，提升稽查效率。

（4）采用能有效舉證的稽查輔助工具。除了要配置攝影錄像設(shè)備、提高檢查工具（目前主要是鉗形電流表）的精度外，還應(yīng)考慮研發(fā)和使用帶有竊電方式自動(dòng)辨識(shí)、稽查數(shù)據(jù)無(wú)線上傳功能的稽查裝置，可實(shí)現(xiàn)用戶合同、電表數(shù)據(jù)的在線查閱和稽查結(jié)果的及時(shí)上傳，減少稽查信息流通環(huán)節(jié)、提升信息流通效率。

（5）建立營(yíng)銷稽查規(guī)范化流程。不僅要明確反竊電工作的規(guī)范化流程和各環(huán)節(jié)的時(shí)間限制，還應(yīng)建立對(duì)反竊電工作的稽查制度，保障規(guī)范化流程的實(shí)施。

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