电气误操作人因风险量化研究综述*

吴锦源，权少静，江浩侠，陈　岸（.广东电网有限责任公司中山供电局，广东中山　58400；.广州市奔流电力科技有限公司，广东广州　50640）

电气误操作人因风险量化研究综述*

吴锦源1，权少静1，江浩侠2，陈岸1
（1.广东电网有限责任公司中山供电局，广东中山528400；2.广州市奔流电力科技有限公司，广东广州510640）

摘要：综述了对电气误操作问题的研究现状，总结了误操作中人和物的影响以及相关的防止措施。基于人因因素已经成了电气误操作的主要致因，总结现阶段电气操作中的人因可靠性分析现状，指出研究中存在的一些问题和不足，最后提出了人因风险量化研究研究中亟待解决的几个问题。

关键词：电气误操作；人因可靠性；量化

*中国南方电网有限责任公司科技项目（编号：K-GD2013-0178）

0　引言

安全生产是电网企业的生命线，而预防电气误操作一直是安全生产工作的重点和难点。电气误操作轻则使设备跳闸，对用户造成停电，重则损坏设备，造成人身伤亡，直接威胁电网运行的安全可靠性[1]。

一般来说，引发误操作的基本因素是自然环境、人和物（设备）。随着科技的进步，电力系统设备的不断更新，电网设备的智能化水平不断提高，变电站的运行环境也得到很大程度的改善，人为风险因素日益凸显，尤其在事故扩大阶段。

误操作事故表面上是随机的、突发的，实质上有着必然性、可预防性。研究误操作事故，最重要的是找出其背后的共同原因和一般规律。考虑到人因失误对于电气误操作的重要影响，弄清诱发运行人员错误操作的影响因素就显得极为重要。通过研究人因失误的发生机制，从而找出应对和解决人因失误的方法，可以使得人因失误降到安全生产可以接受的水平。

本文通过综述国内外关于电气误操作以及人因失误理论的研究现状，指出目前存在的问题，并提出可能的解决办法或进一步的研究方向。

1　电气误操作预防措施

电气误操作的定义为：电气专业在进行调度、执行改变系统运行方式或设备由一种状态转到另一种状态的电气倒闸操作、继电保护整定、投入、退出、改投装置过程中出现的违反《电网调度管理规程》、《国家电网公司电力安全工作规程》、《继电保护及安全自动装置技术规程》和不符合运行逻辑等失误行为[2]。

通常电气误操作包括：误调度，发电、变电、配电、用电专业的电气误操作，继电保护“三误”（误碰、误接线、误整定）。

电气误操作的致因主要有人的因素以及物的因素，而预防电气误操作的根本就是尽量消除操作过程中人的不安全行为以及物的不安全状态。

消除人的不安全行为关键是要提高操作人员的素质，增强个人安全意识，加强责任心，提高运行人员的业务能力[3-5]，制定相应的防误操作措施，抓好各项规章制度的贯彻执行和落实，规范变电站电气操作规程的制定标准，严格执行倒闸操作票制度，把误操作消灭在萌芽状态[6-8]。为此，电网公司发布了《安全生产工作规定》、《变电运行管理标准》、《电气操作导则》和《电气工作票技术规范》等管理规范，指导企业科学地进行安全管理工作，帮助操作人员更规范的操作进行电气操作，降低风险。另外，监护操作制度的不合理也会诱发恶性误操作。文献[9]针对变电倒闸操作采用“监护人唱票、操作人复诵”的模式存在着监护制度执行不力，监护者以及操作人直接存在相互依赖、沟通不足等问题，提出了“一人独立操作，一人监督”和“一人操作、一人协助”两种新的操作模式，解决了操作人员存在依赖心理、监护不到位等问题。

物的不安全状态主要包括设备对电气误操作的影响，同时防误系统的完备程度也会有较大的影响。文献[10]将色彩功效学引入现场操作设备，对一次设备、二次设备以及地线等采用不同颜色进行标示，可达到提高直观效果，避免操作出错的效果。

防误系统中，设备信息的采集是基本，信息的正确与否对于后续操作起着至关重要的作用。文献[11]介绍了一种压板智能化的方法，利用反射式光纤传感器实现了压板状态的可靠检测和识别，制定了典型压板投退规则，并将其嵌入防误系统，形成一、二次防误整体解决方案，实现了压板状态的在线监测，解决了压板误投退及漏投退问题。文献[12]采用Hough变换来检测标志牌边框，通过投影法进行标志牌字符分割的原理，对标志牌进行实时视觉识别，进而定位操作人员的变电站防误操作系统，系统通过便携式视频捕获设备获取当前间隔的标志牌实时视频，并进行识别，从而结合操作票判断是否走错间隔，从而达到防止误入非工作间隔、智能开锁等作用。还有学者提出了通过保护测控装置对线路残压和母线电压的判别来判断对侧接地线（刀闸）是否在合入状态[13]。

随着智能电子装置、远动程序化控制的发展，智能化防误系统也有了更深入的研究。文献[14]介绍了一个基于IEC61850的变电站防误操作系统，站控层的五防软件支持IEC61850并与监控后台集成一体，快速生成防误操作规则；间隔层实现防误模型解析，并可实时采集开关量和模拟量，结合线路实时状态完成防误逻辑判断。IEC61850标准的开放性、互操作性和基于IEC61850标准的面向通用对象的变电站事件(GOOSE)快速传输机制为间隔层设备之间的信息共享提供了前提保障，是防误系统实现的关键[15-19]。其他一些智能倒闸操作防误闭锁系统：FY2000LY[20]、集控型防误操作系统[21]、基于D5000平台的调度一体化智能防误系统[22]等也各有自己的优势。这些智能系统为电气提供了有效的安全防误支持。

针对操作票系统，也有学者提出了自己的见解。文献[23]提出了一、二次设备建模的智能防误操作票系统，通过对二次保护设备进行拓扑建模、规则库管理以及操作票与检修票闭环管理等设计方案，实现电网图形完整拓扑分析功能、智能推理生成操作票功能和根据检查票生成操作票功能，提高了防误操作票系统的智能化水平。

随着电网设备以及系统的智能化水平提高，变电站的运行环境得到很大程度的改善，大大降低了系统以及设备导致误操作发生的几率。但是恶性误操作还是时有发生，其中人为风险因素日益凸显。因此，电气操作中存在的人为可靠性问题亟待更深入的研究，这对于电网中规范操作行为、保证运行安全和人身安全具有重要意义。

2　电气误操作人因可靠性分析

人因失误具有重复性、潜在性、可修复性，而人具有学习的能力，因此，分析人因失误的根本原因，寻求人因事件的防范策略，降低人因失误几率有较大可行性。

人因可靠性分析[24]HRA(Human Reliability Analysis)的研究开始于20世纪50年代，根据时间以及方法的发展可以分为三代，第一代主要是通过假设检验等手段来确定任务差错概率分布，并通过相应的影响因子进行调整，得到最终的人因可靠度。其中较有代表性的是THERP(Technique forHu⁃man Error Rate Prediction)方法[25]以及HCR(Human Cognitive Reliability)方法[26]等。这些方法着重利用结构化建模和数学计算等方式追求“精确”的分析结果，在人为差错机理分析和认知过程建模等方面普遍存在一些不足。第二代方法更多的是从认知方面着手，强调外部条件等其他外在因素对人因失误的影响，来描述人为差错产生的机理。主要的代表方法是ATHEANA(A Technique for Human Event⁃Analysis)方法[27]以及CREAM(Cognitive Reliability and Error Analysis Method)方法[28]等。而第三代方法是在前两代方法的理论基础上，利用仿真建模，在虚拟环境里进行模拟，主要方法有COSI⁃MO(Cognitive SimulationModel)[29]和IDAC(Informa⁃tion，Decision，and Action in Crew Context)[30]。

目前电力系统人为风险因素的安全研究主要集中在发电厂，特别是核电厂方面；而变电领域的人因可靠性及安全研究还比较少。电气误操作事故原因是综合的，其中跳项或漏项操作、单人无监护或者无票操作是主要原因。对于这些事故，除了设备、操作事件以及天气环境等客观因素，人为的因素主要包括：技术水平、工作态度、精神身体状况、管理制度以及调度指令等[5-8、31-32]。针对这些人为因素，主要是从内部机制、技能提升[33]等原因进行预防。

这些对于人因可靠性的分析大多只限于简单分析和事故统计，提出的预防措施也比较抽象，不能起到比较好的指导作用。鉴于电气误操作的危害性较大，为提高电力人为操作可靠性，减少恶性误操作、人身伤害事故的发生，迫切需要对人因失误机理进行深入研究，并发展一种针对电网的人因事件分析方法，能全方面地考虑分析人因失效的各类原因，量化计算人为可靠性，并预防控制各类电力操作的风险，给出降低人为失效率的具体措施，以保证电网安全稳定运行。文献[34]依据心理学领域的REASON模型，建立了变电运行人因事故分析的拟REASON模型，提出了事故链上的六个要素，包括环境、信息、组织、危险点、监护人、操作人。针对这六个要素提出防止变电运行人因事故发生的具体措施，并指出各方面安全措施的协调是追求“事故零目标”的必然要求。该模型为人因事件分析提供了指导性方法有利于寻找引发人因事件的根本原因，但是未对各要素进行具体的量化分析。文献[35]基于CREAM追溯法，建立了变电运行人因失效模型，提出了适用于变电运行人因失效事件分析的“后果-前因”追溯表及追溯分析方法，分析结果可进一步对变电运行管理进行改进和完善，以减小人因失误概率。文献[36]借鉴了核工业领域的人为可靠性分析模型，结合电力操作特点和已有的安全相关的规章制度，给出9类通用效能条件的评估细则，提出一种基于CREAM的电网人为操作可靠性定量分析方法，通过对各通用效能条件进行专家评分，利用模糊CREAM计算，得到特定环境下的人为差错概率，为人为因素量化提供了一个有效的方法。

综合而言，对于电气误操作中的人为因素研究经历了两个阶段，第一个阶段就是根据误操作事件统计出来的事故原因对其进行定性研究，针对这些研究提出宏观的预防策略，可以一定程度降低人为误操作发生的概率，但是针对性不够强。为了更好地指导防误工作，需要对人为因素进行量化，现阶段已有学者做了相关的研究，也提出了具有启发性的模型和方法。但是总体来说相关的研究有待深入。

3　有待深入研究的问题

电气误操作的危害性较大，而设备智能化水平的提高也使得人为因素成了误操作的主要致因。研究电气操作中的人为可靠性也成为了电力安全生产的迫切需求。结合当前人因可靠性方面研究现状的分析，下一步将需要着重研究以下问题。

（1）其他领域的人因可靠性研究比较深入，研究方法以及模型较多，但是输变电领域的人因可靠性研究主要停留在定性研究和企业安全规章制订上，定量研究比较少，亟需结合其他领域的研究成果，更加深入地开展相关研究工作。

（2）开发电气操作相关的人因风险预控系统的软件以及手机APP应用，给出电气操作作业的人身安全风险的量化指标和指示，实时评估下一次电气操作的可靠性，解决变电运行所关心的人为操作失误概率和操作风险问题，通过划分操作风险等级等方式对失误概率较高的电气操作提供警示信息，在此基础上给出详细的降低人为操作风险的方法，从而确保电力安全运行。

（3）在现有的理论基础上，研究COSIMO或者IDAC方法在仿真电气操作过程，进行可靠性分析，对电气操作中的风险点进行模拟分析，协助判断重大失误事件，进行风险预控。

4　结语

电气误操作事故发生的成因和过程有着极其复杂的因素，而随着设备智能化的发展，人因可靠性在安全生产中也扮演着更加重要的作用。文章总结了人和物在电气误操作中的影响，以及现阶段针对人因和物因的防误措施。归纳了现阶段电气操作中人因可靠性的研究现状和不足，在此基础上，从理论研究和软件应用提出进一步的研究方向，对人因可靠性量化研究具有重要的参考价值。

参考文献：

［1］宋韶然，洪亚，马力.论电气误操作的防止与控制［J］.中国电力教育，2013（13）：228-234.

［2］钱家庆.怎样防止与控制电气误操作［M］.北京：中国电力出版社，2011.

［3］王凯军，林磊，张学飞.从源头杜绝误操作事故［J］.大众用电，2010（01）：36-37.

［5］陈广华，万超峰，焦晓波.电气误操作的原因分析及防误对策［J］.电力安全技术，2013，15（5）：45-46.

［6］朱黎，唐红.变电站电气误操作综合因素分析及对策［J］.广东电力，2005，18（1）：62-64.

［7］李道鹏，石卓.变电运行电气误操作事故原因及防范措施［J］.中国电力教育，2009（12）：262-264.

［8］韩高飞.电气误操作的原因分析及预防措施［J］.中国电力教育，2010（35）：242-243.

［9］黄玉龙，张勇军，凌毅.变电运行操作新模式探讨［J］.电气应用，2009，28（2）：22-24.

［10］徐伟.色彩功效学在防止电气误操作中的应用［J］.电力安全技术，2007，9（11）：51-52.

［11］李佳容，唐阳.基于光电检测原理的压板状态检测及防误系统［J］.重庆大学学报，2014，37（5）：29-36.

［12］蔡伟，乐健，靳超，等.基于视频识别技术的变电站防误操作系统的研究［J］.电力系统保护与控制，2011，39（12）：112-116.

［13］李丛林，许平，徐科，等.利用线路残压实现站间防误［J］.电力系统及其自动化学报，2012，24（2）：148-151.

［14］唐成虹，宋斌，胡国，等.基于IEC61850标准的新型变电站防误系统［J］.电力系统自动化，2009，33（5）：96-99.

［15］高新华，周克林，余南华，等.数字化变电站在线式防误操作系统技术综述［J］.南方电网技术，2011，5（2）：81-84.

［16］姜圣菲.浅述综合自动化五防子系统与基于Goose技术的五防闭锁在变电站的应用［J］.电气应用，2012（1）：91-94.

［17］蒋宏图，袁越，程伟.智能变电站站控层在线防误的设计与实现［J］.电力自动化设备，2013，33（8）：147-151.

［18］周邺飞，梁锋，许祖锋.基于三态拓扑计算的变电站防误操作研究［J］.电力系统保护与控制，2011，39（18）：145-149.

［19］胡红兵，郑洁，赵栋，等.基于可扩展置标语言的变电站可视化防误规则［J］.电力系统自动化，2012，36（24）：54-57.

［20］王余，杨乃久，刘小杰，等.蓝牙无线分布式数字防误闭锁系统在电气倒闸操作中的运用［J］.华东电力，2012，40（5）：910-912.

［21］谷文旗，莫杰，贺燕英.集控型防误操作系统方案设计［J］.电力自动化设备，2010，30（7）：127-130.

［22］修洪江.基于D5000平台的调控一体化智能防误系统的研究与应用［J］.中国电工网，2014（5）：58-60.

［23］叶雷，殷自力.考虑二次设备的智能防误操作票系统［J］.电力系统及其自动化学报，2011，23（6）：145-149.

［24］谢红卫，孙志强，李欣欣，等.典型人因可靠性分析方法评述［J］.国防科技大学学报，2007，29（2）：102-107.

［25］Zimolong，B.Empirical evaluation of THERP，SLIM and ranking to estimate HEPs［J］.Reliability Engi⁃neering & SystemSafety，1992，35（1）：1-11.

［26］Hanaman G W.Spurgin A J，Lukic Y.Human Cognitive Reliability model for PRA analysis（NUS-4531）［R］.Draft EPRI Report，Electric PowerResearch In⁃stitute，1984.

［27］Forester J，D.Bley，S.Cooper et al.Expert elicitation approachfor performing ATHEANAquantification ［J］.Reliability Engineering & System Safety，2004，83（2）：207-220.

［28］Hollnagel E.Cognitive Reliability and Error Analysis⁃Method（CREAM）［M］.Elsevier Science Ltd，1998.

［29］P.C.Cacciabue，F.Decortis，B.Drozdowicz，M.Mas⁃son，J.P.Nordvik.COSIMO：ACognitive Simulation Model of Human Decision Making and Behavior in Acci⁃dentManagement of Complex Plants［J］.IEEE Trans Syst Man Cybern IEEE-SMC，1992，22（5）：1058-1074.

［30］Chang Y.H.J，A.Mosleh.Cognitivemodeling and dynam⁃ic probabilisticsimulation ofoperating crew response to complex system accidents.Part 2：IDACperformance influencingfactors model［J］.Reliability Engineering & System Safety，2007，92（8）：1014-1040.

［31］凌毅，张勇军，李哲，等.基于事故因果继承原则的变电站电气误操作事故分析［J］.继电器，2007，35（16）：55-58.

［32］马京源，李哲，何宏明，等.电气误操作事故人因因素分析与控制［J］.中国电力，2010，43（5）：72-76.

［33］周秧，孙晓峰，谢慧.变电站运行人员防止误操作的对策［J］.中国电力教育，2012（36）：97-98.

［34］梁广，张勇军，黎浩，等.变电运行人因事故分析的拟REASON模型［J］.继电器，2008，36（3）：23-26.

［35］刘国中，张勇军，李哲，等.基于CREAM追溯法的变电运行人因失效分析［J］.中国电力，2007，40（5）：85-89.

［36］陆海波，王媚，郭创新，等.基于CREAM的电网人为可靠性定量分析方法［J］.电力系统保护与控制，2013，41（5）：37-42.

(编辑：阮毅)

Survey on Quantification of Human Factor Risk in Electric Misoperation

WU Jin-yuan1，QUAN Shao-jing1，JIANG Hao-xia2，CHEN An1
（1.Guangdong Power Grid Co.，Ltd.，Zhongshan Power Supply Bureau，Zhongshan528400，China；2.Guangzhou Power Electrical Engineering Technology Co.,Ltd.，Guangzhou510640，China）

Abstract:Present research situation of electric misoperation is surveyed，and the impact and protective measures of human and equipment in electric misoperation are summarized.Based on the human factors have become the main cause of the electric misoperation，the present research situation of human reliability analysis is summarized，and some problems and shortcomings are pointed out.On the basis，some research topics are proposed for research on quantification of human factor risk in electric misoperation.

Key words:electric misoperation；human reliability；quantification

作者简介：第一吴锦源，男，1980年生，广东中山人，硕士，工程师。研究领域：变电运行管理。

收稿日期：2015－05－04

DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2015.08.004

中图分类号：TM71

文献标识码：A

文章编号：1009－9492 (2015 ) 08－0013－04