基于故障树法的配电网调度风险评估

郭志和(广东电网有限责任公司肇庆供电局,广东肇庆526100）

基于故障树法的配电网调度风险评估

郭志和
(广东电网有限责任公司肇庆供电局,广东肇庆526100）

电力调度风险是风险管理的分支。利用故障树理论快速找出与电力调度系统危险性成正比的最小割集中的基本事件，通过分析解决基本事件，达到减少配电网调度风险的目换，在调度实践中是可行的方法。

故障事；配电网；调度；风险评估

1　电力调度风险管理概念

电力调度风险管理是风险管理一个分支。风险管理理论是在二十世纪三十年代在继承事故学理论的基础上发展起来的，研究对象一般是电力系统、工程、电力企业危险与安全隐患等.通过对危险和隐患事件链的因果性、过程性，实施危险源分析、风险分析、评价与控制，从而实现预防电力安全事故、保障电力调度安全，达到提高供电可靠性和电能质量的目的。

为了保证电网的安全可靠性，调度员要依据电网运行数据和经验对电网进行合理的操作，形成一套完善的操作流程与控制方法，能有效地提高调度的安全性。但以往的研究多数是偏向智能校核而对调度操作的风险忽略不计，在实践中无法真正规避风险。因此，从调度操作角度来评估调度风险管理越来越受到关注，故障树原理就是其中一种。

2　配电网调度环节分析

配电网调度是供电局电力调度中心日常工作的一部分，也是一个循环的过程。首先由调度员根据运行需求或者运行值班人员根据运行的实际情况要求值班调度员发出调度指令。在紧张的情况下也会收到上级部门的隔级发出的调度指令，操作人员在执行的同时应当迅速报告级值班设备员并做好相关的纪录以备查档。配网运行单位接到调度机构指令后，如果判断会危及人身安全时可以拒绝执行操作。操作模式通常有直接操作、委托操作、配合操作、转令操作和许可操作五种。

目前多数供电局使用配网生产管理综合信息平台具备设备管理、停电管理、两票管理等多种功能，在满足配电网日常运行工作方面是足够的。受到网络安全的影响，配电只能获得主网EMS系统的WEB浏览功能，不能获得实时数据，使得配电网自动化程度较以大幅提高。运行人员应当通过SCADA配网调度数据采集与监控系统对各线路、开关站、箱变等设备的实时数据，掌握这些设备的实时工作状态，监视配变出线潮流。

3　故障树法在配电网调度风险评估的应用

3.1故障树分析法

故障树分析法是通过建立逻辑因果关系，利用逻辑门符号、事件符号、转移符号等描述风险评估对象中的各事件间存在的因果关系，是安全系统工程分析方法之一，被广泛应用到各安全领域。配电网调度风险评估应用故障树分析法，从操作角度上看，故障可以因硬件设备缺陷和性能恶化引起，也可以因软件和操作人员失误引起损坏故障。故障树分析法程序如下：熟悉系统/调查事故→确定顶上事件→建造故障树（收集系统资料/调查原因事件）→修改化简故障事→定性或定量分析→制定安全措施。

3.2某供电局配电网调度安全事故模型分析

尽管在近年来某供电局配电网调度工作运行情况良好，未发生重大安全事故。但由于长期受到资金、人才的限制，支持配电网调度业务的软、硬件系统并不完善，存在着诸多的安全隐患。文章某供电局的调度环节因素导致误操作作为故障树的顶事件，由此建立起事故案例模型进行分析。

在假想调度事故模型中，本案的顶上事件便“误操作事件”。确定顶上事件后，就对开始对造成该事件的原因找出来，包括直接原因和间接原因，如机械故障、环境因素、人为因素等等。在这案例中，故障的原因主要由两方面组成：一是由于自动化程度不高，软件支持系统不完善导致机械故障；二是调度令有误导致运行单位值班员误操作。

令T表示误操作，A1表示人为因素；A2表示机械故障；B1表示调度令有误；B2表示执行错误调度令；B3表示自动化程度不高；B4表示软件支持系统不完善；C1表示审票不允许；C2表示图纸更新不及时；C3表示调度术语不规范；C4表示运行单位值班人员未拒收，D1未及时送票；D2运行单位未拒收；X1工作量大；X2人员配置不足；X3安全意识薄弱；X4未按时考核；X5口误或谐音；X6字迹不工整；X7人员素质不高；X8按令人无受令资格；X9无闭锁装置；X10无四遥；X11通讯设备故障；X12危险点数据不完善。由表及里，由外至内对各种事件因果、逻辑关系进行分析，结果如下：第一步，T直接原因由人为因素和机械故障两种，由于闭锁装置或者电脑钥匙的作用下，单纯人为误操作是不会导致事件的发生，反之单纯机械故障也会不导致事件发生。因此两个原因与T存在着“与门”关系，即T=A1•A2

第二步，自动化程度不高和软、硬件支持系统不完善任何一种原因都会导致机械故障事件发生，即关系表达为A2=B3+B4。

第三步，只有运行值班人员执行值班调度员发出错误的指令，事故才能发生。因此它们的关系是A1=B1•B2。

第四步，调度指令出现错误，必然是审票不充分导致判断错误、失误或图纸更新不及时导致调度员误发调度令，因此，他们的关系应当是“或门关系”，即B1=C1+C2。

第五步，审票不充分只能是未及时送票并且运行单位又没接收才会发生，因此他们是“与门”关系，即C1=D1•D2。

第六步，未及时送票可能是因为工作量大使调度员超负荷工作或者是人员配备不足，也是“与门”关系，即D1=X1•X2。

至此，X1，X2，……X12都是基本事件，同理可得到树型结构。按以上六个步骤绘制事故树如下：

故障树结构函数表达式为：

T=A1+A2=B1B2(B3+B4)=(C1+C2)C3•C4[(X9+X10)+(X11•X12)] =(D1•D2+X1•X2)(X5+X6)(X7+X8)[(X9+X10)+(X11+X12)]=[X1•X2(X 3+X4)+(X1•X2)](X5+X6)(X7+X8)[(X9+X10)+(X11•X12)]。

为了求出所有最小的割集，需要对事故树结构进行化简，找出15个最小割集如下：

K1={X9};K2={X10};K3={X11,X12};K4={X1,X2,X5,X7};K5={X1,X2,X5,X8};K6={X1,X2,X6,X7};K7={X1,X2,X6,X8};K8={X1,X2,X3,X5,X7};K9={X1,X2,X3,X5,X8};K10={X1,X2,X3,X6,X7};K11={X1,X2,X3,X6,X8};K12={X1,X2,X4,X6,X7};K13={X1,X2,X4,X5,X8};K14={X1,X2,X4,X5,X7};K15={X1,X2,X3,X6,X8}.

K1～K15代表着系统的15个危险点，通过对这15个危险点的掌握，能快速预测事故发生的概率，从而达到风险评估的目的。

3.3风险评估

从本案例来分析，可以看到15个危险点中全部包括着12个危险点包括着基本事件X1与X2，说明在本次案例中，X1与X2决定着事故80%发生的可能性。因此，要避免本次安全事故的发生，应当从X1与X2两个方面数手，要充分调动人力资源，制定科学的值班制度，配置足够的调度员人，最多限度避免人员工作量大，超负荷工作导致事故发生。另外X3～X12设备因素也会对调度操作产生直接的影响，应当加大投入，引进先进自动化设备，提高调度自动化水平，进一步完善软件支持系统，各分公司、子公司引起调度运行日志和营配一体化系统，在调度中全面应用网络发令系统；加强专业人员培训，提高工作人员素质、计算机应用水平；进一步完善交班制度，考核制度，最大限制防止误操作。

4　结论

通过故障树理念分析可知配电网调度系统危险性与最小割集成正比例关系。同时不同基本事件在所有最小割集中发生概率也不一样。因此，应当将基本事件在故障树结构中的重要度进行排序，选出优先分值，在有限的投资里最大程度解决风险最高的环节，使调度风险事故发生的概率降致最低。

[1]高明.使用故障树理论对电网调度自动化系统应急预案完备度的量化分析[J]电力系统保护与控制.2010(17).

[2]林少华.基于故障树理论的电网调度操作实时风险评估[J]电力自动化设备.2014(05).

郭志和（1974—），男，广东高要人，本科，高级工，主要从事电力调度工作。