基于可拓云模型的電力生產(chǎn)安全綜合評估方法

李少白

摘 要：電力生產(chǎn)要能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的用電需求，一方面要保證適當(dāng)?shù)碾娋W(wǎng)規(guī)模，另一方面必須講求生產(chǎn)過程的安全性。安全性與風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)聯(lián)，可通過一定方法進(jìn)行分析。就目前來看，進(jìn)行安全性評價的方法主要有灰色關(guān)聯(lián)法、模糊決策法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。這些方法注意到了安全邊界的模糊屬性，試圖通過尋找影響安全的各類因素之間的數(shù)值關(guān)聯(lián)來判斷安全態(tài)勢，但大多停留在定性層面，難以給管理人員提供客觀和穩(wěn)定的判斷，基于可拓云模型的電力生產(chǎn)安全綜合評估方法;最后通過算例分析驗(yàn)證了該方法的有效性和合理性。

關(guān)鍵詞：電力生產(chǎn);云模型;狀態(tài)評估

一、電力生產(chǎn)安全性評判指標(biāo)體系

1、評判指標(biāo)分類。電力生產(chǎn)是一個綜合體系，其安全程度受多種因素制約。這些因素犬牙交錯、相互耦合，在梳理上存在一定困難。[1]認(rèn)為評價電力生產(chǎn)安全程度的指標(biāo)是多層級結(jié)構(gòu);影響電力生產(chǎn)安全的因素來自人、機(jī)、環(huán)境和管理方面。在綜合基礎(chǔ)上，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為評判指標(biāo)的建立因遵循以下原則：①分層原則。這樣有利于指標(biāo)的歸類和管理，但層次不能太多，否則既增加評判工作量又增加指標(biāo)權(quán)重分配的難度;②精細(xì)化原則。即緊抓核心，舍棄邊緣，不打指標(biāo)“亂仗”。根據(jù)以上原則，提出工程管理領(lǐng)域的指標(biāo)分類工程管理經(jīng)常按照人、機(jī)、料、法、環(huán)來進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)估測、進(jìn)度分析等。其中，一級指標(biāo)涵蓋電力生產(chǎn)的各大要素，但又不相互重疊;二級指標(biāo)的劃分突出對安全生產(chǎn)影響最大的因素，使安全管理有的放矢。

2、指標(biāo)權(quán)重分配。為保證指標(biāo)權(quán)重分配的科學(xué)性，一方面需要充分借鑒專家知識，另一方面需要挖掘指標(biāo)本身蘊(yùn)含的客觀信息，因此指標(biāo)權(quán)重的分配方法應(yīng)符合主客觀“合體”，用層次分析法和熵權(quán)法來確定指標(biāo)的主觀權(quán)重和客觀權(quán)重，然后利用加和法進(jìn)行集成。層次分析法原理：由一定數(shù)量的專家對指標(biāo)重要性進(jìn)行排序，分析各指標(biāo)間的相對重要程度并構(gòu)建判斷矩陣，然后求取各指標(biāo)的權(quán)重值wai，在此基礎(chǔ)上形成主觀權(quán)重向量Wa=（wai）1×n，n 為指標(biāo)個數(shù)。熵權(quán)法原理：根據(jù)指標(biāo)變異程度，客觀計(jì)算各指標(biāo)熵值，然后基于熵值大小的比較而確定指標(biāo)權(quán)重wei，再在此基礎(chǔ)上形成客觀權(quán)重向量We=（wei）1×n。

二、可拓云理論概述

1、云模型。云模型是基于模糊集理論和概率論提出的一種反映事物或人類知識中模糊性和隨機(jī)性的新理論[2]。該模型將事物本身的模糊性和隨機(jī)性巧妙地集于一體，并采用固定的數(shù)學(xué)表達(dá)式加以統(tǒng)一描述分析。迄今為止，云模型已發(fā)展出多種分布形態(tài)，如三角形云、梯形云等，其中正態(tài)云模型應(yīng)用最為廣泛。利用正態(tài)云模型對可拓學(xué)的物元理論進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。正態(tài)云模型通過三元組（Ex、En、He）來表示。其中，期望值Ex表示該隸屬云的中心位置，最能反映電力生產(chǎn)安全的劃分等級;熵En是對其屬性概念不確定程度的數(shù)學(xué)描述，有效地刻畫了評估過程中分級邊界的模糊性和隨機(jī)性;超熵He是對熵的不確定性的度量，既體現(xiàn)了評估樣本數(shù)據(jù)的離散程度，又客觀描述了各評估因子模糊性與隨機(jī)性之間的關(guān)聯(lián)程度。通過以上三個數(shù)字特征來構(gòu)造云隸屬度函數(shù)，可解決電力生產(chǎn)安全等級界限值的模糊性和隨機(jī)性問題，達(dá)到軟化分級區(qū)間的目的。

2、可拓云模型?？赏貙W(xué)中的物元理論以物元作為描述事物的基本元，記為R=（N，C，V）。其中，N，是事物名稱，C是事物特征，V是事物特征值。在傳統(tǒng)的物元評估模型中，V常被視為定值，用來表示各項(xiàng)指標(biāo)相應(yīng)的等級，往往忽視了其本身的模糊性和隨機(jī)性，考慮到云模型具有處理事物的雙重不確定推理特性，利用正態(tài)云模型（Ex、En、He）取代V，從而實(shí)現(xiàn)對評估過程中隨機(jī)性和模糊性的數(shù)學(xué)描述可拓云模型表示為：

三、基于可拓云模型的電力生產(chǎn)安全綜合評估方法

1、明確各安全等級之間的界限。首先，按照對模糊概念的評價思維，將電力生產(chǎn)的安全水平進(jìn)行等級劃分。不失一般性，可劃分為1—5 級，分別對應(yīng)為“很安全”、“安全”、“注意”、“危險(xiǎn)”、“很危險(xiǎn)”。

2、云關(guān)聯(lián)度計(jì)算。將待評指標(biāo)視作云滴，隨機(jī)生成服從Ex、He 的方差 En;然后按式逐個計(jì)算第 i 個指標(biāo)與第 j個安全等級界限云之間的關(guān)聯(lián)度，并形成綜合矩陣D。

3、算例

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。以某供電公司生產(chǎn)數(shù)據(jù)為背景，組織專家進(jìn)行各評價指標(biāo)的打分，指標(biāo)權(quán)重的測算根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，得到各指標(biāo)的權(quán)重分配情況，見表。

（2）安全評估及分析。根據(jù)計(jì)算得到安全等級及相關(guān)置信度。為了實(shí)現(xiàn)比對，特按照給出的模型進(jìn)行類似計(jì)算，結(jié)果所得到的評估結(jié)論一致，說明方法是合理的，方法還能給出評估可信度與具體的危險(xiǎn)因子，這樣方便管理人員進(jìn)行針對性決策。

結(jié)束語：

通過運(yùn)用了層次分析法、熵權(quán)法、云理論、物元理論等多種模型，成功解決了電力生產(chǎn)安全評價中的模糊難定級問題，并給出評估置信度、篩選出具體危險(xiǎn)因子，這為提升電力生產(chǎn)安全水平提供了新的方法體系。通過算例分析驗(yàn)證了該方法具有較高的可行性和合理性，同時對提高電力生產(chǎn)安全綜合評估的準(zhǔn)確度具有一定的工程應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

[1]王威，侯本偉，蘇經(jīng)宇.模糊決策方法在電廠安全評價中的應(yīng)用[J].華東電力，2016，31（12）：11-13.