基于動態權重德爾菲法的電力生產事故根本原因重要度分析

黃曉晴 黃 勇 劉 輝 褚 健 鄧高峰

（1. 廣西電網有限責任公司，南寧 530001；2. 廣西電網有限責任公司南寧供電局，南寧 530001）

基于動態權重德爾菲法的電力生產事故根本原因重要度分析

黃曉晴1黃 勇2劉 輝2褚 健2鄧高峰2

（1. 廣西電網有限責任公司，南寧 530001；2. 廣西電網有限責任公司南寧供電局，南寧 530001）

為實現電力企業的安全生產目標，本文基于動態權重德爾菲法，提出了一種電力生產事故根本原因重要度的分析方法。該方法首先采用統計分析和德爾菲法，分別獲得事故原因發生概率，通過動態權重綜合兩者，得到最終的事故原因發生概率，結合專家重要度可對根本原因重要度進行分析。基于研究結果，可以對事故成因進行分析，并提出事故預防的解決措施，提高企業安全生產管理水平。

電力生產事故；重要度；動態權重；德爾菲法

電力工業是國民經濟的基礎產業，關系到國民經濟的發展和社會進步。電力生產過程中存在著許多影響安全生產的因素，使得當前電力生產事故時有發生，影響供電可靠性。因此，針對電力生產的特點和電力企業的具體情況，對電力企業的生產事故進行事故樹分析、研究，以促進電力企業安全管理水平的提高，保障安全生產，預防和控制事故，具有十分重要的現實意義[1-2]。

傳統的電力生產事故分析方法一般為事故樹分析方法。事故樹是一種描述事故因果關系的樹狀圖，它用圖形的方法有層次地描述系統在失效的過程中各種事故原因的相互關系。事故樹分析方法是國內外公認的對復雜系統進行故障分析和安全評價的一種重要的方法，目前應用廣泛[3-6]。

本文提出了一種電力生產事故根本原因重要度的分析方法。該方法基于德爾菲法和統計法，圍繞南方電網公司發布的電力生產安全事故原因的分類和形式（以下簡稱事故事件原因庫），結合動態權重計算事故原因發生概率，綜合專家重要度獲得事故原因重要度，并進行根本原因重要度分析，了解其對電力生產事故發生的影響程度，找出系統的薄弱環節，提出防止同類事故事件發生的管理措施和技術防范措施。

1 事故原因發生概率的分析方法

本文所提出的重要度分析需要先計算出事故原因發生概率。基于事故事件原因庫，對2003—2015年南方電網電力生產事故中出現過的事故原因，采用統計法計算其發生概率；對于2003—2015年南方電網電力生產事故中沒有涉及到的事故原因，采用Delphi方法計算其發生概率；采用動態權重綜合兩種方法的分析結果，獲得最終的事故原因發生概率。

1.1 采用統計法分析

對電力生產事故進行統計時，各個事件是相對獨立的，且各自出現的次數各不一樣，通過統計所有事件當中隨機事件A的發生次數，便可得到隨機事件A的發生概率。當數據量足夠大時，事件A的發生頻率則會趨向一個穩定值，即所求得的概率也就越接近真實，利用概率計算事故原因重要度時，得到的結果便越準確。可以認為，出現概率更高的事故原因對故障發生產生的影響更大。

假設在統計的所有事件當中，隨機事件A為基本事件，總計事件發生次數為N，其中事件A發生了NA次，則隨機事件A即某項事故原因的發生概率的計算式如下：

然而，必須考慮到一些特殊情況，對于在歷史事故中沒有出現的事故原因，我們不能否定它們會在實際中發生的客觀可能性。且對于小概率事件，可能因為統計的數據量不夠大，使統計結果與實際值存在一定的偏差。因此，為解決上述問題，需要把Delphi方法作為事故原因發生概率分析的輔助手段。

1.2 采用Delphi方法分析

Delphi方法即德爾菲法，一般通過專家背對背的方式征求意見，專家之間只能與調查人員進行聯系。由調查人員對每一輪的意見進行匯總整理再寄發給每位專家，供專家分析判斷，如此反復進行多輪，得到一個較一致且可靠性較大的結論。

在眾多的專家評估方法中，Delphi方法使用最廣泛，最具有權威性。目前，它在配電網綜合評價體系、電網規劃、電網網架綜合評價以及電網現狀無功評價等方面已得到廣泛應用[7-10]。

應用Delphi方法計算概率的具體研究步驟如下。

步驟1：成立課題小組，確定咨詢問題。

步驟2：根據問題制定Delphi問卷。

步驟3：遴選Delphi工作專家小組。

步驟4：發放調查問卷。

步驟5：對問卷進行統計分析。

專家根據自己的認識對問卷中的事故原因發生概率給予評價。根據李克特量表法（Likert scale），將概率的評分分為5個等級，分別賦予不同的量化值，由專家選擇認為合適的分值。

對Delphi方法得出的數據采用平均值—方差法進行分析，可直接用評分值計算各事故原因發生概率的得分平均值E和方差2σ。專家們可以根據前一輪得分的平均值和方差來修正自己的意見，從而使各事故原因發生概率的得分平均值逐漸接近最后的評估結果。

步驟6：計算事故原因發生概率。

根據專家的評分和相關公式，可求取概率。第j項事故原因發生概率的計算方法如下：

式中，m表示參加j項事故原因發生概率評價的專家總數，Cij表示第i個專家對j項事故原因發生概率的評分值，Cr表示第i個專家的權威系數。

其中，權威系數由專家對評估內容的熟悉程度、判斷依據及其從事的工作領域、年限、職稱等因素綜合得到。

1.3 采用動態權重綜合統計法和Delphi方法分析

動態權重指的是在評價同一對象時，各項指標在評價過程中所表現出來的相互支持度，它體現了指標的可靠性，當某一指標的支持程度越高時，其所占的權重越大，其指標的可靠性越高。

在進行事故原因重要度分析時，為提高分析的準確性，需要綜合考慮統計法求得的概率PA和Delphi方法求得的概率PB。因此，需要考慮權重分配，以表現出相應的指標在分析過程中的可靠性和支持程度。

采用Delphi方法對事件未涉及到的原因的發生概率進行確定，是因為該部分原因的出現為小概率事件，出現概率低。可認為當該類原因的出現次數達到10次及以上時，根據統計方法得到的概率已經符合客觀實際，此時若沿用動態權重方法求得的概率，會因為專家們的主觀思想造成正確性降低，因而在此情況下，統計概率的權重w=1。使用Matlab的Curve Fitting對數據進行擬合，擬合函數為指數函數，得到如下式：

式中，w為統計概率的權重，t為事件出現次數。擬合曲線如圖1所示。

圖1 擬合曲線圖

其中，擬合優越性的相關指標如下：

Adjusted R-square可以反映擬合結果的好壞，越接近于1，說明擬合結果越好，數據預測也越成功。根據擬合計算出動態權重見表1。

表1 動態權重分配

當某項原因在事故事件中出現后，采用統計分析方法計算得到概率PA，結合采用Delphi方法獲得概率PB，則其最終概率求解式如下：

式中，w1為概率PA的所占權重；w2為概率PB的所占權重。

2 根本原因重要度的分析方法

為了解生產事故中各事故成因導致故障發生的影響程度，可根據歷史事故，通過重要度來表示。在構建事故樹的基礎上，首先對事故進行定性分析，梳理各級原因的關系，并按照從屬關系將其逐一羅列展示，計算事故原因發生概率，進而獲得事故原因重要度，分析根本原因發生導致故障發生的影響程度。

結合事故原因發生概率和專家重要度，計算最終的事故原因重要度，從而找到事故發生的根本原因。根本原因重要度的求解式如下：

式中，λ表示該項根本原因的專家重要度；P為該項根本原因發生概率。

其中，專家重要度分析是從事故樹來分析各基本事件的重要程度。即在不考慮各基本事件的發生概率，或者說假定各基本事件的發生概率都相同的情況下，專家通過分析排列出各基本事件的專家重要度順序，從而了解各基本事件對故障發生的影響程度，以便采取防范措施。

3 算例分析

3.1 統計法分析結果

對2003—2015年南方電網電力生產事故進行統計，得到事故原因發生概率。受篇幅限制，本文選取部分采用統計法分析得到的事故原因發生概率，見表2。

表2 統計法計算結果

3.2 Delphi方法分析結果

依據本文提出的方法，請20位專家對事故原因的發生概率進行評分。若專家的權威系數低于0.6，則將該專家的評分結果剔除。受篇幅限制，本文選取部分應用Delphi方法得到的事故原因發生概率，見表3。

表3 Delphi方法計算結果

依據專家意見的協調程度，可以判斷專家對每個事故原因發生概率的評價是否存在較大的差異，也是咨詢結果可信度的指標，通常用變異系數來表示。變異系數說明咨詢專家對事故原因發生概率評分的波動程度，變異系數越小，專家們的意見協調程度就越高，一般要求各項變異系數小于0.25。變異系數最小為0.12，最大為0.23，說明專家意見協調性較好，咨詢結果可取，見表3。

3.3 算例分析

本文以某35kV線路N10-N11號桿線段導線C相被卡車掛碰造成短路，過流Ⅰ段保護動作跳閘，線路停運為案例，研究動態權重德爾菲法在電力事故根本原因重要度分析的應用。

運用事故樹分析方法，對事故原因進行分析，直接原因為開關A相CT爆炸，間接原因為導線被卡車掛碰后造成系統電壓升高。繪制出事故樹，并采用動態權重方法，綜合考慮統計結果和Delphi方法計算結果確定事故原因發生概率，結合專家重要度計算出事故原因重要度，如圖2所示。

圖2 本案例事故樹

根據統計法分析結果，未按要求巡視、異物掛碰和教育培訓不足出現次數均超過10次，其發生概率分別為0.59%、3.62%、2.01%，統計權重均為1；事故原因CT爆炸為第一次出現，因此，其統計權重為0.2895，專家權重為0.7105。根據式（4），未按要求巡視、CT爆炸、異物掛碰和教育培訓不足的發生概率分別為0.59%、0.65%、3.62%、2.01%；其專家重要度分別為0.1、0.5、0.3、0.1；從而，根本原因重要度的計算結果分別為0.059%、0.325%、 1.086%、0.201%。將重要度在事故樹模型的基礎上表示出來，可以直觀地看到各根本原因對該事故的影響程度。

從圖2可以清楚地看到，造成該電力生產事故的主要原因有4個方面，分別是人的因素、物的因素、環境因素、管理因素。從物的因素方面看，該事故的直接原因是CT爆炸，其專家重要度最高，對故障發生的影響程度較大。從環境因素方面看，異物掛碰對事故發生的影響程度最大。雖然未按要求巡視和教育培訓不足的重要度較低，但其在電力系統運行中對事故的影響也是不可忽視的。

根據上述分析，可知設備存在缺陷；管轄線路的巡視檢查力度不夠，對移動的施工的危險源控制不到位；向沿線群眾宣傳《電力法》及《電力設施保護條例》的有關條例不力，施工單位安全施工意識淡薄。因此，造成了異物掛碰等外力破壞后，發生保護跳閘、線路停運的現象。

為確保電力系統的可靠運行，應加大力度加強線路巡視，及時發現并消除隱患，降低外力破壞的出現概率。鑒于電力設備長期運行，可能會產生絕緣不良、磨損嚴重等問題，應加強檢修維護管理人員的定期跟蹤管理與維護監測，及時更換存在缺陷的設備，消除設備隱患。同時，加強對《電力法》及《電力設施保護條例》的宣傳，廣泛講解電力設施保護法律法規和破壞電力設施的嚴重危害；進一步優化安全管理水平需要，加強人員、現場、工程等各方面的管理。

4 結論

本文從供電企業的安全生產出發，將動態權重德爾菲法應用于電力生產事故根本原因重要度的分析中。通過分析事故原因重要度，可以直觀地看到根本原因對故障發生的影響程度，為供電企業提出事故預防措施和提高安全生產管理水平提供了有力的依據。

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Root Cause Importance Degree Analysis of Power Production Accident based on Dynamic Weight and Delphi Method

Huang Xiaoqing1Huang Yong2Liu Hui2Chu Jian2Deng Gaofeng2
(1. Guangxi Power Grid Co., Ltd, Nanning 530001；2.Nanning Power Supply Bureau, Guangxi Power Grid Co., Ltd, Nanning 530001)

To realize the goal of safety production of electric power enterprises, an analysis method of root cause importance degree of power production accident based on dynamic weight and Delphi method, is proposed in this paper. In this method, the statistical analysis and the Delphi method are used to obtain the probability of occurrence of the accident. The final probability of cause of the accident is obtained by combining the two results through dynamic weight. Finally, we can analyze the importance degree of root cause by integrating the importance degree of experts. Based on the research results, we can analyze the causes of accident, put forward the solution of accident prevention and improve enterprise safety management level.

power production accident; importance degree; dynamic weight; Delphi method

黃曉晴（1970-），女，高級工程師，主要從事安全管理和事故事件管理工作。