CN104732447B - 一种电网重要基础设施脆弱性指标体系建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电网重要基础设施脆弱性评价技术，具体涉及一种电网重要基础设施脆弱性指标体系建立方法。包括下述步骤：步骤1：基于评价目的确定评价单元和评价对象；步骤2：从压力‑状态‑响应三方面表征电网重要基础设施脆弱性；步骤3：建立电网重要基础设施脆弱性评价三级指标体系；步骤4：基于粗糙集理论对三级指标体系进行约简；步骤5：利用约简后的指标体系对电网重要基础设施进行脆弱性评价。本发明基于PSR模型建立一套具有***性、可操作性的电网重要基础设施脆弱性指标体系。该指标体系可有效评价不同电网重要基础设施对特定事故灾害的脆弱性以及特定重要基础设施在事故灾害过程中的综合脆弱性和基础设施内部不同设备的脆弱性。

Description

一种电网重要基础设施脆弱性指标体系建立方法

技术领域

本发明涉及电网重要基础设施脆弱性评价技术，具体涉及一种电网重要基础设施脆弱性指标体系建立方法。

背景技术

随着电网规模的扩大，复杂交互式大电网的发展，电网的重要枢纽变电站、换流站，特高压线路等重要基础设施广泛分布。电力设施多数暴露于野外，容易受到自然灾害和人为破坏等各种外力的影响造成电力***稳定破坏、电网解列、大面积停电的严重后果。同时，电力***一旦遭遇袭击，将引起通信、运输、供水、金融和银行业等基础设施的连锁反应，导致社会经济和人民生命财产的严重损失。长期以来，我国电力***安全性评价主要是针对电力***本身建模和故障分析计算，对于脆弱性研究不足，尤其是对电网重要基础设施(电网重要枢纽变电站、换流站，特高压线路等)脆弱性分析和研究则更少。在电网重要基础设施脆弱性评价技术中，指标体系的建立是关键问题之一。

当前指标体系建立的方法主要包括调查研究法、目标分解法、多元统计法以及故障树分析法等。

调查研究法：是在通过调查研究及广泛收集有关指标(对个体进行问卷、访谈或通过他人收集的调查数据进行分析)的基础上，利用比较归纳法进行归类，并根据评价目的设计评价指标体系，再以问卷的形式把所设计的评价指标体系寄给相关专家填写的一种分析影响因素的研究方法，也称“问卷调查”或“统计调查”。它要求所选的样本具有代表性，必须渗透、折射出在这一个体上的总体的情况，从而实现收集指标的目的。调查研究要先从目标总体中确定调查总体，再在调查总体中确定调查样本，最后确定有效样本。这种方法最大的优点就是简单、容易操作，调查法能搜集到难以从直接观察中获得的资料，但是缺点为人为主观要素可能会表现的很强烈。

德尔菲法：是以古希腊城市德尔菲命名的规定程序专家调查法，德尔菲法既可用于预测，也可以用于评价。该方法的基本原理是以调查征询的形式向选定的专家提出一系列问题，并汇总整理专家意见，每完成一次提问和回答的过程称为一轮。将上轮咨询所得意见的一致程度和各位专家的不同观点等信息，匿名反馈给每一位专家，再次征询意见。如此反复多次(一般情况下为3～4轮)，使意见趋于一致。由最后一轮征询得到的专家意见，组合成专家群体的集体意见，即可得到影响因素列表。德尔菲法属于调查研究法一种，优点是综合多位多轮专家意见，减少人为主观因素，但过程比较复杂，花费时间较长。

目标分解法：是通过对研究主体的目标或任务具体分析来构建评价指标体系。对研究对象的分解一般是从总体目标出发，按照研究内容的构成进行逐次分解，直到分解出来的指标达到可测的要求。这种方法其实是一种自顶向下的***化分析方法，优点是只要明确目标，通过层层深入的分解，能够得到多层次的评价指标体系，但缺点是对分析者的综合要求非常高。

多元统计法：是通过将主成分分析和聚类分析，定性分析和定量分析相结合的一种指标分析法，它能够从初步建立的众多指标中找出关键性指标。多元统计是解决多因子问题，处理高维度数据的一种有效方法。其主要的优点是具有逻辑和统计意义，科学性强；能综合简化要素，解决要素的归属、要素间的联系和隶属位次等问题；能建立定性与定量相结合的评价指标体系；能处理大量的数据和信息。

电网重要基础设施脆弱性是指电网重要基础设施在自然灾害和人为破坏等突发事件的外力干扰下，基础设施本体损坏或故障，致使***全部或部分功能丧失，并造成一定的损失的可能性、程度及其恢复能力。对于电网重要基础设施的脆弱性定位为“功能失效”，而功能失效需要从人与环境对重要基础设施造成的压力、设施自身状态以及管理者的响应等方面分析，并着重从“外部行为+电网基础设施自身状态→***功能失效后的应急响应”这一过程来阐述脆弱性影响因素。因此基于电网重要基础设施脆弱性定义及定位分析，采用传统的指标体系建立的方法不能有效的考虑指标之间的逻辑关系。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种电网重要基础设施脆弱性指标体系建立方法，该方法将环境与生态评价指标体系确定方法(PSR模型)引入到电网重要基础设施脆弱性评价中。通过该方法建立电网重要基础设施脆弱性指标体系，可以真实、***的反映被评价对象要素之间的相互作用和相互影响过程。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种电网重要基础设施脆弱性指标体系建立方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

步骤1：基于评价目的确定评价单元和评价对象；

步骤2：从压力-状态-响应三方面表征电网重要基础设施脆弱性；

步骤3：建立电网重要基础设施脆弱性评价三级指标体系；

步骤4：基于粗糙集理论对三级指标体系进行约简；

步骤5：利用约简后的指标体系对电网重要基础设施进行脆弱性评价。

进一步地，所述步骤1中，评价单元为电网重要基础设施即枢纽变电站、换流站和高压输电线路，评价单元内的设备设施为评价对象。

进一步地，所述步骤2中，压力：通过自然灾害和人为破坏两方面表征；状态：通过评价单元内一次设备的技术状态、运行缺陷以及故障跳闸率参数表征；响应：通过评价单元内二次设备的技术状态，恢复供电自我保护功能参数表征；一次设备和二次设备均包括枢纽变电站、换流站和高压输电线路。

进一步地，所述步骤3中，一级指标作为目标层，包括：压力一级指标包括地震、风灾、雨雪冰冻、洪涝灾害、滑坡泥石流、雷击、森林火灾、污闪、故意破坏和人为损坏十种事故灾害类型；状态一级指标是指枢纽变电站、换流站和输电线路的一次设备；响应一级指标是指变电站、换流站和输电线路的二次设备和应急响应措施(应急响应措施如保障措施、应急指挥等)；

二级指标作为准则层，包括：压力二级指标包括静态指标和动态指标；状态二级指标包括技术状态、运行缺陷以及故障跳闸率；响应二级指标包括技术状态和恢复供电；

三级指标作为方案层，是二级指标的细化和衡量指标，是进行量化的指标，通过对三级指标赋值，得到压力、状态和响应的指数值，并用于衡量评价单元和评价对象的脆弱性。

进一步地，所述步骤4中，考虑到指标原始数据的易获取性以及在具体实施过程中的可操作性，基于粗糙集理论对电网重要基础设施脆弱性评价指标进行约简(根据历史事故案例、专家意见提取关键指标进行约简)。

进一步地，所述步骤5中，得到对电网重要基础设施脆弱性进行评价的指标体系；对电网重要基础设施的脆弱性进行评价时，将电网重要基础设施脆弱性分为7类：压力型脆弱性P；状态型脆弱性S；响应型脆弱性R；压力-状态型脆弱性PS；压力-响应型脆弱性PR；状态-响应型脆弱性SR和压力-状态-响应型脆弱性PSR。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明提供的方法遵循全面性与代表性相结合、层次性与***性相结合、定性分析与定量分析结合，以定量为主的指标体系建立原则，建立的指标体系具有以下特点；

***性：由于PSR模型的构造思路是考虑“人”与“环境”之间的相互作用和相互影响，因此，由PSR模型建立的评价指标体系更能反映被评价对象在影响脆弱性因素的***性。

可操作性：PSR模型是按照被评价对象从“人为因素对脆弱性的影响”到“因脆弱性导致的风险发生后的反馈”这一过程中表现出的“行为”来组建评价指标体系，这一构建思路和人们分析问题、解决问题的思路是一致的，因此可操作性非常强。

易获取性：目前国内外还没有关于电网基础设施脆弱性的综合评价指标体系研究，因此，对于PSR模型来说要按照构建思路对辨识到的影响因素进行分类即可，各项指标要素的数据来源都可以通过其他方法获得。

2、本发明基于PSR模型建立一套具有***性、可操作性的电网重要基础设施脆弱性指标体系。该指标体系可有效评价不同电网重要基础设施对特定事故灾害的脆弱性以及特定重要基础设施在事故灾害过程中的综合脆弱性和基础设施内部不同设备的脆弱性。

附图说明

图1是本发明提供的基于PSR模型(压力-状态-响应模型)的电网重要基础设施指标体系目标层；

图2是本发明提供的电网重要基础设施脆弱性指标体系建立方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供的电网重要基础设施脆弱性指标体系建立方法的流程图如图2所示，包括下述步骤：

步骤1：基于评价目的确定评价单元和评价对象：评价单元为电网重要基础设施即枢纽变电站、换流站和高压输电线路。评价单元内具体设备设施为评价对象。

步骤2：从压力-状态-响应三方面表征电网重要基础设施脆弱性(如图1)：

压力：通过自然灾害和人为破坏两方面表征；

状态：通过评价单元内一次设备的技术状态、运行缺陷以及故障跳闸率等参数表征；

响应：通过评价单元内二次设备的技术状态，恢复供电等自我保护功能参数表征。

步骤3：建立电网重要基础设施脆弱性评价三级指标体系：

一级指标(目标层)：压力一级指标包括地震、风灾、雨雪冰冻、洪涝灾害、滑坡泥石流、雷击、森林火灾、污闪、故意破坏和人为损坏十种事故灾害类型；状态一级指标是指变电站、换流站和输电线路的一次设备；响应一级指标是指变电站、换流站和输电线路的二次设备和应急响应措施(应急响应措施如保障措施、应急指挥等)

二级指标(准则层)：压力二级指标主要分为静态指标和动态指标；状态二级指标主要包括技术状态、运行缺陷以及故障跳闸率；响应二级指标主要包括技术状态，恢复供电；

三级指标(方案层)：三级指标是二级指标的细化和衡量指标，是可以进行量化的指标，通过对三级指标赋值，可以得到压力、状态和响应的指数值，并用于衡量研究单元和研究对象的脆弱性。

步骤4：基于粗糙集理论对三级指标体系进行约简：考虑到指标原始数据的易获取性以及在具体实施过程中的可操作性，基于粗糙集理论对电网重要基础设施脆弱性评价指标进行约简(根据历史事故案例、专家意见提取关键指标进行约简)。

步骤5：利用约简后的指标体系进行脆弱性评价：最终得到对电网重要基础设施脆弱性进行评价的指标体系，见表1、表2和表3。利用指标体系对电网重要基础设施的脆弱性进行评价时，将电网重要基础设施脆弱性分为7类：压力型脆弱性P；状态型脆弱性S；响应型脆弱性R；压力-状态型脆弱性PS；压力-响应型脆弱性PR；状态-响应型脆弱性SR和压力-状态-响应型脆弱性PSR。

表1电网重要基础设施脆弱性三级指标体系(压力)

表2电网重要基础设施脆弱性三级指标体系(状态)

表3电网重要基础设施脆弱性三级指标体系(响应)

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种电网重要基础设施脆弱性指标体系建立方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤1：基于评价目的确定评价单元和评价对象；

步骤2：从压力-状态-响应三方面表征电网重要基础设施脆弱性；

步骤3：建立电网重要基础设施脆弱性评价三级指标体系；

步骤4：基于粗糙集理论对电网重要基础设施脆弱性评价指标进行约简；

步骤5：利用约简后的指标体系对电网重要基础设施进行脆弱性评价；

所述步骤1中，评价单元为电网重要基础设施即枢纽变电站、换流站和高压输电线路，评价单元内的设备设施为评价对象；

所述步骤2中，压力：通过自然灾害和人为破坏两方面表征；状态：通过评价单元内一次设备的技术状态和运行缺陷外，还评价故障跳闸率、设备选型和跳闸率参数表征；响应：通过评价单元内二次设备的技术状态，恢复供电参数表征；一次设备包括枢纽变电站中的变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、并联电抗器和组合电器；换流站中的变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、平波电抗器和组合电器；和输电线路中的杆塔、绝缘子、导线、地线、金具、基础及基础防护、防雷设施及接地装置和线路防护区；二次设备包括主变压器保护单元、高压并联电抗器保护单元、线路保护单元、3/2接线断路器保护及辅助保护单元、母线保护单元、安全自动装置、故障录波器、直流***单元、防误闭锁装置、综合自动化***、RTU单元；

所述步骤3中，一级指标作为目标层，包括：压力一级指标包括地震、风灾、雨雪冰冻、洪涝灾害、滑坡泥石流、雷击、森林火灾、污闪、故意破坏和意外损坏十种事故灾害类型；状态一级指标是指枢纽变电站、换流站和输电线路的一次设备；响应一级指标是指变电站、换流站和输电线路的二次设备以及保障措施、应急指挥的应急响应措施；

二级指标作为准则层，包括：压力二级指标包括静态指标和动态指标；状态二级指标包括技术状态、运行缺陷，还包括故障停运率、设备选型和跳闸率；响应二级指标包括技术状态和恢复供电；

三级指标作为方案层，是二级指标的细化和衡量指标，是进行量化的指标，通过对三级指标赋值，得到压力、状态和响应的指数值，并用于衡量评价单元和评价对象的脆弱性；

所述步骤5中，得到对电网重要基础设施脆弱性进行评价的指标体系；对电网重要基础设施的脆弱性进行评价时，将电网重要基础设施脆弱性分为7类：压力型脆弱性P；状态型脆弱性S；响应型脆弱性R；压力-状态型脆弱性PS；压力-响应型脆弱性PR；状态-响应型脆弱性SR和压力-状态-响应型脆弱性PSR。