供电企业安全性评价系统设计与仿真

姜春光,郑鑫慧,安 冰,古诗词

(1.国网冀北电力有限公司承德供电公司,河北 承德 067000;2.国网冀北电力有限公司,北京 100053)

0 引言

随着社会飞速发展,电力的安全生产、保障供应与人民的生活关系越发密切。近年来,受极端天气、地质灾害等影响,国内外电力事故呈上升趋势[1-2],供电企业的安全水平亟待提高。科学有效的安全性评价模型对发现供电企业安全管理短板,夯实供电企业安全管理,提高供电企业本质安全水平具有重要意义。

目前,国内外对供电企业安全性评价已有一些研究,文献[3-4]从不同角度建立了评价指标体系,对电网安全性进行了有效评价。文献[5]结合静态安全分析构建了安全性评价指标,并建立了安全性等级划分体系,但该评价方法只限于配电系统。文献[6]提出熵权法与物元可拓模型相结合的评价方法,建立了输变电工程安全性评价模型。传统的评价方法一般采用层次分析法[78],但层次分析法存在主观性较强、一致性不足等问题,需要进行一致性检验[9]。

综上所述,现有文献对供电企业安全性评价问题所建指标体系不够全面,且评价方法较为简单。本文将熵权-逼近理想解法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)方法引入到供电企业安全性评价。熵权法可以避免因选用指标的差异过小造成分析困难,在指标赋权过程中排除了评分专家的主观因素,其赋权结果具有较强的客观性[1013]。TOPSIS法是根据计算评价方案与理想解之间的贴近度来确定方案相对优劣的一种排序方法,因TOPSIS法能够客观、全面地反应各指标在不同方案中的差异性而被广泛用于多属性决策问题[1416],利用熵权-TOPSIS法进行供电企业安全性评价,可以科学地确定权重系数,得到客观、有效的评价结果。

1 供电企业安全性评价程序及内容

1.1 供电企业安全性评价流程

供电企业安全性评价流程分为评估准备、专家评估、整改提高、复查评程序4个阶段。供电企业安全性评价程序如图1所示。

(1)评估准备。被评估供电企业应充分做好安全性评价的宣传和动员工作,逐级开展安全性评价工作培训,使供电企业员工充分理解安全性评价项目和评价内容。准备专家评估所需要的资料,明确被查评的范围。专家查评前,评估单位要做好查评专家的培训准备工作,查评专家要熟悉评价项目、评价内容、查评方法及评分标准。

(2)专家评估。专家组通过现场查看、文件查阅、调查问卷等方式完成专家查评工作。查评工作结束后,专家组通过评估过程了解的情况,进行归纳、总结、分析,最终形成评价报告,报告内容应包括整体评估结果、专项评估结果、具体问题分析和整改意见。

(3)整改提高。专家查评结束后,被评估供电企业应根据查评报告所提出的问题,组织有关部门制定整改方案,明确整改内容、整改措施、完成期限、整改负责人和验收人。在整改提高过程中,查评专家继续对被评估供电企业进行指导,以提高供电企业本质安全水平。

(4)复查评。复查评应在专家查评1年后进行,一般由原查评专家进行复查。复查时,被查评供电企业应提供整改工作报告,部分整改和未完成整改的项目应逐项说明原因。查评专家对照整改工作报告对上次评价发现的问题举一反三进行查评,最终形成复查评报告。

1.2 供电企业安全性评价指标

根据影响供电企业安全的指标分析,提出供电企业安全性评价的指标体系,为了便于评估,本文借鉴《国家电网有限公司供电企业安全评价标准》,对供电企业安全性评价指标体系赋予不同的分值,各评价指标见表1。

表1 评价指标

2 熵权-TOPSIS法评价模型

熵权-TOPSIS法评价模型首先通过熵权法计算各指标的客观权重;然后通过TOPSIS法对评价对象进行排序,得到评价结果。

2.1 熵权法确定评价指标权重

设有m个供电企业,n个评价指标。其中各指标的评分由专家根据安全性评价标准,给出每个指标得分。用熵权法确定供电企业安全性评价指标权重的具体步骤如下。

(1)组织专家对m个供电企业进行安全性评价,对照《国家电网有限公司供电企业安全评价标准》对供电企业安全性评价n个指标体系赋予不同的分值,形成初始矩阵Ymn。

(2)对矩阵中每个评价指标的m个供电企业评价结果进行无量纲处理,消除属性量纲间存在的差异,实现评价值的量度统一。

式中:dij为第i个供电企业的第j个安全性评价指标无量纲处理后的指标得分;i=1,2,3,…,m;j=1,2,3,…,n;yij为第i个供电企业的第j个安全性评价指标初始指标得分;为m个供电企业第j个安全性评价指标得分的最大值与最小值。

(3)对指标进行归一化处理

式中:d'ij为第i个供电企业的第j个安全性评价指标归一化后的指标得分,最终形成矩阵D'。

(4)计算指标熵值

式中:Hj为第j个安全性评价指标的熵值;k为玻尔兹曼常量,k=1/lnm,设d'ij=0时,d'ijlnd'ij=0。

(5)计算指标熵权值

式中:wj为第j个安全性评价指标的熵权值,熵权值越小,表示该指标提供的信息对安全性评价结果的影响越小。

2.2 TOPSIS法计算供电企业安全性评价结果

TOPSIS法通过计算安全性评价结果与理想解之间的贴近度来对各供电企业安全性评价结果进行排序,计算过程如下。

(1)利用归一化处理后的矩阵D'(见公式2),每一列与其熵权值wj相乘得到加权规范化矩阵Vij。

(2)求解Vij中各指标的正、负理想解

(3)计算各供电企业安全性评价结果与正、负理想解之间的欧式距离

(4)计算各供电企业安全性评价结果与理想解的贴近度

式中:Ci为第i个供电企业安全性评价结果与理想解的贴近度。

(5)根据贴近度的大小进行排序,贴近度越大表示评价结果越优,排名越靠前。

基于熵权-TOPSIS法的供电企业安全性评价模型,既可以用于多个企业之间的横向对比,也可以用于单个企业不同时期评价结果的纵向对比,及初查评与复查评结果之间的对比。还可以对较多查评结果同时做横向与纵向对比,从而找出供电企业的安全短板,有针对性地制定整改方案,提高供电企业本质安全水平。

3 仿真结果与分析

3.1 初始数据

选取3家供电企业A、B、C作为研究对象,专家组通过现场查看、文件查阅、检查、与供电企业领导和专业管理人员交换意见等方式,对3家企业进行安全性评价。所得评分结果作为初始数据如表2所示。

表2 供电企业安全性评价结果

3.2 供电企业安全性评价结果分析

3.2.1 熵权值计算

将初始数据代入公式(1)-(4),计算各评价指标的熵权值,如表3所示。

表3 供电企业安全性评价各指标熵权值

3.2.2 基于TOPSIS分析方法的安全性评价结果分析

按照公式(5)-(7)计算该3家供电企业的正、负理想解,然后按公式(8)-(10)计算各供电企业安全性评价指标与正、负理想解的欧式距离和贴近度,结果如表4所示。

表4 TOPSIS分析方法计算贴近度

由表2与表4对比发现,常规专家评分方法下,企业A评分最高,但通过熵权-TOPSIS法评价发现企业B与理想解的贴近度最高,评价结果最优。在熵权-TOPSIS法的评价方法下,企业B在熵权值较大的关键指标“电网安全”、“设备安全”上得分较高,所以在熵权-TOPSIS分析法下评价结果最优。在总分10 000分的评价体系中,企业A、B相差仅5分,并不明显,不易区分两者的优劣;利用熵权法可以避免因选用指标的差异过小造成分析困难,在评价过程中科学地确定权重系数来调整主观偏差[17],使得赋权结果具有较强的客观性。

同理可对大量安全性评价结果同时做横向与纵向对比,计算得出熵权值较大的关键指标,便于供电企业制定整改策略,提高全行业本质安全水平。

4 供电企业安全性评价系统设计

4.1 系统功能

确定供电企业安全性评价指标体系和评估方法后,设计了供电企业安全性评价系统,主要功能如下:

(1)查询、检索国家和地方有关于供电企业安全性评价的规章制度,安全性评价条款中的查评依据等,并随时更新;

(2)在专家进行安全性评价时,将评价数据、评价分析录入系统中,以便输出评价报告和报表,供被评价企业查阅;

(3)被评估供电企业可以将整改提高方案录入系统,以便在复查评时将整改方案与整改结果进行纵向对比,快速评估出被查评企业的整改情况;

(4)供电企业安全性评价系统可以对评价结果进行横向和纵向对比分析。

4.2 系统总体结构设计

根据评价系统主要功能,设计系统总体结构如图2所示。专家将评价数据录入系统中后采用熵权-TOPSIS模型计算得出评价报告和报表并上传云端,根据用户需要做被评估企业横向和纵向的对比分析。根据云端存储数据做横向与纵向对比分析,得出供电企业在安全管理方面的共性问题。

图2 供电企业安全性评价程序总体结构

4.3 系统功能模块设计

供电企业安全性评价系统功能模块包括:规章制度查询模块、评估对象管理模块、专家评估模块、评估结果查询模块、统计分析模块、系统管理模块,如图3所示。

图3 供电企业安全性评价系统功能模块

4.3.1 规章制度查询模块

该模块可以实现对供电企业现行国家、地方规章制度,安全性评价标准查评依据的查询,并可以及时更新,以供系统使用者查询。

4.3.2 评估对象管理模块

该模块可以实现被评估供电企业基本信息及其他信息的录入,包括企业名称、企业规模、企业性质、企业简介等信息,以便在专家查评后自动生成评价报告和报表。

4.3.3 专家评估模块

该模块为安全性评价专家与系统的交互模块,评价专家依据自己的专业权限进入到评价录入页面,对自己权限内的每项指标进行评分,并可以对具体的问题进行分析。此模块可以实现评价分数录入、问题分析录入等功能。

4.3.4 评估结果查询模块

此模块可对供电企业安全性评价结果进行查询,并可以自动生成整体评估报告、专项评估报告、具体问题分析供被查评企业查询。被查评企业可以根据需要决定是否将查评结果上传至云平台,以便进行横向、纵向对比。

4.3.5 统计分析模块

该模块通过熵权-TOPSIS法对评价结果进行分析计算,可实现供电企业自身的纵向对比分析或多个供电企业间的横向对比分析,并可以对云端数据库中所有供电企业评价结果进行横向与纵向对比分析。

4.3.6 系统管理模块

该模块可实现供电企业安全性评价系统的权限配置、系统数据维护。系统数据可以随时更新,以便用户查阅现行的国家、地方有关于供电企业安全性评价的规章制度,安全性评价条款中的查评依据等。

5 结束语

供电企业安全性评价系统将熵权-TOPSIS法应用到供电企业安全性评价,该方法可以计算客观的权重系数并给出排名,避免了传统专家评分定级主观性较强的问题。

通过该供电企业安全性评价系统可以实现供电企业安全性评价信息化、数据化管理,可以分析供电企业安全管理方面的共性问题,发现安全管理短板,帮助整个行业提高本质安全水平,具有一定的实际应用价值。