供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

姜春光,鄭鑫慧,安 冰,古詩(shī)詞

(1.國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司承德供電公司,河北 承德 067000;2.國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司,北京 100053)

0 引言

隨著社會(huì)飛速發(fā)展,電力的安全生產(chǎn)、保障供應(yīng)與人民的生活關(guān)系越發(fā)密切。近年來(lái),受極端天氣、地質(zhì)災(zāi)害等影響,國(guó)內(nèi)外電力事故呈上升趨勢(shì)[1-2],供電企業(yè)的安全水平亟待提高。科學(xué)有效的安全性評(píng)價(jià)模型對(duì)發(fā)現(xiàn)供電企業(yè)安全管理短板,夯實(shí)供電企業(yè)安全管理,提高供電企業(yè)本質(zhì)安全水平具有重要意義。

目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)已有一些研究,文獻(xiàn)[3-4]從不同角度建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,對(duì)電網(wǎng)安全性進(jìn)行了有效評(píng)價(jià)。文獻(xiàn)[5]結(jié)合靜態(tài)安全分析構(gòu)建了安全性評(píng)價(jià)指標(biāo),并建立了安全性等級(jí)劃分體系,但該評(píng)價(jià)方法只限于配電系統(tǒng)。文獻(xiàn)[6]提出熵權(quán)法與物元可拓模型相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法,建立了輸變電工程安全性評(píng)價(jià)模型。傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法一般采用層次分析法[78],但層次分析法存在主觀性較強(qiáng)、一致性不足等問(wèn)題,需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)[9]。

綜上所述,現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)問(wèn)題所建指標(biāo)體系不夠全面,且評(píng)價(jià)方法較為簡(jiǎn)單。本文將熵權(quán)-逼近理想解法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)方法引入到供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)。熵權(quán)法可以避免因選用指標(biāo)的差異過(guò)小造成分析困難,在指標(biāo)賦權(quán)過(guò)程中排除了評(píng)分專(zhuān)家的主觀因素,其賦權(quán)結(jié)果具有較強(qiáng)的客觀性[1013]。TOPSIS法是根據(jù)計(jì)算評(píng)價(jià)方案與理想解之間的貼近度來(lái)確定方案相對(duì)優(yōu)劣的一種排序方法,因TOPSIS法能夠客觀、全面地反應(yīng)各指標(biāo)在不同方案中的差異性而被廣泛用于多屬性決策問(wèn)題[1416],利用熵權(quán)-TOPSIS法進(jìn)行供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià),可以科學(xué)地確定權(quán)重系數(shù),得到客觀、有效的評(píng)價(jià)結(jié)果。

1 供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)程序及內(nèi)容

1.1 供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)流程

供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)流程分為評(píng)估準(zhǔn)備、專(zhuān)家評(píng)估、整改提高、復(fù)查評(píng)程序4個(gè)階段。供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)程序如圖1所示。

(1)評(píng)估準(zhǔn)備。被評(píng)估供電企業(yè)應(yīng)充分做好安全性評(píng)價(jià)的宣傳和動(dòng)員工作,逐級(jí)開(kāi)展安全性評(píng)價(jià)工作培訓(xùn),使供電企業(yè)員工充分理解安全性評(píng)價(jià)項(xiàng)目和評(píng)價(jià)內(nèi)容。準(zhǔn)備專(zhuān)家評(píng)估所需要的資料,明確被查評(píng)的范圍。專(zhuān)家查評(píng)前,評(píng)估單位要做好查評(píng)專(zhuān)家的培訓(xùn)準(zhǔn)備工作,查評(píng)專(zhuān)家要熟悉評(píng)價(jià)項(xiàng)目、評(píng)價(jià)內(nèi)容、查評(píng)方法及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

(2)專(zhuān)家評(píng)估。專(zhuān)家組通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查看、文件查閱、調(diào)查問(wèn)卷等方式完成專(zhuān)家查評(píng)工作。查評(píng)工作結(jié)束后,專(zhuān)家組通過(guò)評(píng)估過(guò)程了解的情況,進(jìn)行歸納、總結(jié)、分析,最終形成評(píng)價(jià)報(bào)告,報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括整體評(píng)估結(jié)果、專(zhuān)項(xiàng)評(píng)估結(jié)果、具體問(wèn)題分析和整改意見(jiàn)。

(3)整改提高。專(zhuān)家查評(píng)結(jié)束后,被評(píng)估供電企業(yè)應(yīng)根據(jù)查評(píng)報(bào)告所提出的問(wèn)題,組織有關(guān)部門(mén)制定整改方案,明確整改內(nèi)容、整改措施、完成期限、整改負(fù)責(zé)人和驗(yàn)收人。在整改提高過(guò)程中,查評(píng)專(zhuān)家繼續(xù)對(duì)被評(píng)估供電企業(yè)進(jìn)行指導(dǎo),以提高供電企業(yè)本質(zhì)安全水平。

(4)復(fù)查評(píng)。復(fù)查評(píng)應(yīng)在專(zhuān)家查評(píng)1年后進(jìn)行,一般由原查評(píng)專(zhuān)家進(jìn)行復(fù)查。復(fù)查時(shí),被查評(píng)供電企業(yè)應(yīng)提供整改工作報(bào)告,部分整改和未完成整改的項(xiàng)目應(yīng)逐項(xiàng)說(shuō)明原因。查評(píng)專(zhuān)家對(duì)照整改工作報(bào)告對(duì)上次評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題舉一反三進(jìn)行查評(píng),最終形成復(fù)查評(píng)報(bào)告。

1.2 供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)影響供電企業(yè)安全的指標(biāo)分析,提出供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系,為了便于評(píng)估,本文借鑒《國(guó)家電網(wǎng)有限公司供電企業(yè)安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》,對(duì)供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系賦予不同的分值,各評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

2 熵權(quán)-TOPSIS法評(píng)價(jià)模型

熵權(quán)-TOPSIS法評(píng)價(jià)模型首先通過(guò)熵權(quán)法計(jì)算各指標(biāo)的客觀權(quán)重;然后通過(guò)TOPSIS法對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行排序,得到評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.1 熵權(quán)法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

設(shè)有m個(gè)供電企業(yè),n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中各指標(biāo)的評(píng)分由專(zhuān)家根據(jù)安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),給出每個(gè)指標(biāo)得分。用熵權(quán)法確定供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的具體步驟如下。

(1)組織專(zhuān)家對(duì)m個(gè)供電企業(yè)進(jìn)行安全性評(píng)價(jià),對(duì)照《國(guó)家電網(wǎng)有限公司供電企業(yè)安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)n個(gè)指標(biāo)體系賦予不同的分值,形成初始矩陣Ymn。

(2)對(duì)矩陣中每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的m個(gè)供電企業(yè)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行無(wú)量綱處理,消除屬性量綱間存在的差異,實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)值的量度統(tǒng)一。

式中:dij為第i個(gè)供電企業(yè)的第j個(gè)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)無(wú)量綱處理后的指標(biāo)得分;i=1,2,3,…,m;j=1,2,3,…,n;yij為第i個(gè)供電企業(yè)的第j個(gè)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)初始指標(biāo)得分;為m個(gè)供電企業(yè)第j個(gè)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)得分的最大值與最小值。

(3)對(duì)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理

式中:d'ij為第i個(gè)供電企業(yè)的第j個(gè)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)歸一化后的指標(biāo)得分,最終形成矩陣D'。

(4)計(jì)算指標(biāo)熵值

式中:Hj為第j個(gè)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值;k為玻爾茲曼常量,k=1/lnm,設(shè)d'ij=0時(shí),d'ijlnd'ij=0。

(5)計(jì)算指標(biāo)熵權(quán)值

式中:wj為第j個(gè)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)值,熵權(quán)值越小,表示該指標(biāo)提供的信息對(duì)安全性評(píng)價(jià)結(jié)果的影響越小。

2.2 TOPSIS法計(jì)算供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)結(jié)果

TOPSIS法通過(guò)計(jì)算安全性評(píng)價(jià)結(jié)果與理想解之間的貼近度來(lái)對(duì)各供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行排序,計(jì)算過(guò)程如下。

(1)利用歸一化處理后的矩陣D'(見(jiàn)公式2),每一列與其熵權(quán)值wj相乘得到加權(quán)規(guī)范化矩陣Vij。

(2)求解Vij中各指標(biāo)的正、負(fù)理想解

(3)計(jì)算各供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)結(jié)果與正、負(fù)理想解之間的歐式距離

(4)計(jì)算各供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)結(jié)果與理想解的貼近度

式中:Ci為第i個(gè)供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)結(jié)果與理想解的貼近度。

(5)根據(jù)貼近度的大小進(jìn)行排序,貼近度越大表示評(píng)價(jià)結(jié)果越優(yōu),排名越靠前。

基于熵權(quán)-TOPSIS法的供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)模型,既可以用于多個(gè)企業(yè)之間的橫向?qū)Ρ?也可以用于單個(gè)企業(yè)不同時(shí)期評(píng)價(jià)結(jié)果的縱向?qū)Ρ?及初查評(píng)與復(fù)查評(píng)結(jié)果之間的對(duì)比。還可以對(duì)較多查評(píng)結(jié)果同時(shí)做橫向與縱向?qū)Ρ?從而找出供電企業(yè)的安全短板,有針對(duì)性地制定整改方案,提高供電企業(yè)本質(zhì)安全水平。

3 仿真結(jié)果與分析

3.1 初始數(shù)據(jù)

選取3家供電企業(yè)A、B、C作為研究對(duì)象,專(zhuān)家組通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查看、文件查閱、檢查、與供電企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)業(yè)管理人員交換意見(jiàn)等方式,對(duì)3家企業(yè)進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)。所得評(píng)分結(jié)果作為初始數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)結(jié)果

3.2 供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)結(jié)果分析

3.2.1 熵權(quán)值計(jì)算

將初始數(shù)據(jù)代入公式(1)-(4),計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)值,如表3所示。

表3 供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)各指標(biāo)熵權(quán)值

3.2.2 基于TOPSIS分析方法的安全性評(píng)價(jià)結(jié)果分析

按照公式(5)-(7)計(jì)算該3家供電企業(yè)的正、負(fù)理想解,然后按公式(8)-(10)計(jì)算各供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)與正、負(fù)理想解的歐式距離和貼近度,結(jié)果如表4所示。

表4 TOPSIS分析方法計(jì)算貼近度

由表2與表4對(duì)比發(fā)現(xiàn),常規(guī)專(zhuān)家評(píng)分方法下,企業(yè)A評(píng)分最高,但通過(guò)熵權(quán)-TOPSIS法評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)企業(yè)B與理想解的貼近度最高,評(píng)價(jià)結(jié)果最優(yōu)。在熵權(quán)-TOPSIS法的評(píng)價(jià)方法下,企業(yè)B在熵權(quán)值較大的關(guān)鍵指標(biāo)“電網(wǎng)安全”、“設(shè)備安全”上得分較高,所以在熵權(quán)-TOPSIS分析法下評(píng)價(jià)結(jié)果最優(yōu)。在總分10 000分的評(píng)價(jià)體系中,企業(yè)A、B相差僅5分,并不明顯,不易區(qū)分兩者的優(yōu)劣;利用熵權(quán)法可以避免因選用指標(biāo)的差異過(guò)小造成分析困難,在評(píng)價(jià)過(guò)程中科學(xué)地確定權(quán)重系數(shù)來(lái)調(diào)整主觀偏差[17],使得賦權(quán)結(jié)果具有較強(qiáng)的客觀性。

同理可對(duì)大量安全性評(píng)價(jià)結(jié)果同時(shí)做橫向與縱向?qū)Ρ?計(jì)算得出熵權(quán)值較大的關(guān)鍵指標(biāo),便于供電企業(yè)制定整改策略,提高全行業(yè)本質(zhì)安全水平。

4 供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)功能

確定供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)估方法后,設(shè)計(jì)了供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng),主要功能如下:

(1)查詢(xún)、檢索國(guó)家和地方有關(guān)于供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)的規(guī)章制度,安全性評(píng)價(jià)條款中的查評(píng)依據(jù)等,并隨時(shí)更新;

(2)在專(zhuān)家進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)時(shí),將評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、評(píng)價(jià)分析錄入系統(tǒng)中,以便輸出評(píng)價(jià)報(bào)告和報(bào)表,供被評(píng)價(jià)企業(yè)查閱;

(3)被評(píng)估供電企業(yè)可以將整改提高方案錄入系統(tǒng),以便在復(fù)查評(píng)時(shí)將整改方案與整改結(jié)果進(jìn)行縱向?qū)Ρ?快速評(píng)估出被查評(píng)企業(yè)的整改情況;

(4)供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)可以對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行橫向和縱向?qū)Ρ确治觥?/p>

4.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)評(píng)價(jià)系統(tǒng)主要功能,設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。專(zhuān)家將評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)中后采用熵權(quán)-TOPSIS模型計(jì)算得出評(píng)價(jià)報(bào)告和報(bào)表并上傳云端,根據(jù)用戶(hù)需要做被評(píng)估企業(yè)橫向和縱向的對(duì)比分析。根據(jù)云端存儲(chǔ)數(shù)據(jù)做橫向與縱向?qū)Ρ确治?得出供電企業(yè)在安全管理方面的共性問(wèn)題。

圖2 供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)程序總體結(jié)構(gòu)

4.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)功能模塊包括:規(guī)章制度查詢(xún)模塊、評(píng)估對(duì)象管理模塊、專(zhuān)家評(píng)估模塊、評(píng)估結(jié)果查詢(xún)模塊、統(tǒng)計(jì)分析模塊、系統(tǒng)管理模塊,如圖3所示。

圖3 供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)功能模塊

4.3.1 規(guī)章制度查詢(xún)模塊

該模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供電企業(yè)現(xiàn)行國(guó)家、地方規(guī)章制度,安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)查評(píng)依據(jù)的查詢(xún),并可以及時(shí)更新,以供系統(tǒng)使用者查詢(xún)。

4.3.2 評(píng)估對(duì)象管理模塊

該模塊可以實(shí)現(xiàn)被評(píng)估供電企業(yè)基本信息及其他信息的錄入,包括企業(yè)名稱(chēng)、企業(yè)規(guī)模、企業(yè)性質(zhì)、企業(yè)簡(jiǎn)介等信息,以便在專(zhuān)家查評(píng)后自動(dòng)生成評(píng)價(jià)報(bào)告和報(bào)表。

4.3.3 專(zhuān)家評(píng)估模塊

該模塊為安全性評(píng)價(jià)專(zhuān)家與系統(tǒng)的交互模塊,評(píng)價(jià)專(zhuān)家依據(jù)自己的專(zhuān)業(yè)權(quán)限進(jìn)入到評(píng)價(jià)錄入頁(yè)面,對(duì)自己權(quán)限內(nèi)的每項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分,并可以對(duì)具體的問(wèn)題進(jìn)行分析。此模塊可以實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)錄入、問(wèn)題分析錄入等功能。

4.3.4 評(píng)估結(jié)果查詢(xún)模塊

此模塊可對(duì)供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行查詢(xún),并可以自動(dòng)生成整體評(píng)估報(bào)告、專(zhuān)項(xiàng)評(píng)估報(bào)告、具體問(wèn)題分析供被查評(píng)企業(yè)查詢(xún)。被查評(píng)企業(yè)可以根據(jù)需要決定是否將查評(píng)結(jié)果上傳至云平臺(tái),以便進(jìn)行橫向、縱向?qū)Ρ取?/p>

4.3.5 統(tǒng)計(jì)分析模塊

該模塊通過(guò)熵權(quán)-TOPSIS法對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析計(jì)算,可實(shí)現(xiàn)供電企業(yè)自身的縱向?qū)Ρ确治龌蚨鄠€(gè)供電企業(yè)間的橫向?qū)Ρ确治?并可以對(duì)云端數(shù)據(jù)庫(kù)中所有供電企業(yè)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行橫向與縱向?qū)Ρ确治觥?/p>

4.3.6 系統(tǒng)管理模塊

該模塊可實(shí)現(xiàn)供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)的權(quán)限配置、系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護(hù)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)可以隨時(shí)更新,以便用戶(hù)查閱現(xiàn)行的國(guó)家、地方有關(guān)于供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)的規(guī)章制度,安全性評(píng)價(jià)條款中的查評(píng)依據(jù)等。

5 結(jié)束語(yǔ)

供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)將熵權(quán)-TOPSIS法應(yīng)用到供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià),該方法可以計(jì)算客觀的權(quán)重系數(shù)并給出排名,避免了傳統(tǒng)專(zhuān)家評(píng)分定級(jí)主觀性較強(qiáng)的問(wèn)題。

通過(guò)該供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)信息化、數(shù)據(jù)化管理,可以分析供電企業(yè)安全管理方面的共性問(wèn)題,發(fā)現(xiàn)安全管理短板,幫助整個(gè)行業(yè)提高本質(zhì)安全水平,具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。