配電網(wǎng)主型設(shè)備全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理三維模型

1、配電網(wǎng)主型設(shè)備全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理三維模型摘要：首先分析了配電網(wǎng)主型設(shè)備全壽命周期 內(nèi)各階段風(fēng)險(xiǎn)管理的內(nèi)容，并根據(jù)霍爾三維結(jié)構(gòu)以及 國(guó)內(nèi)外風(fēng)險(xiǎn)管理的相關(guān)研究，提出了配電網(wǎng)主型設(shè)備 全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理三維模型；然后分別對(duì)模型中壽 命周期維、風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程維和風(fēng)險(xiǎn)管理方法維的內(nèi)容 進(jìn)行定性分析，并根據(jù)已建立的三維模型，研究如何 在不同壽命周期階段使用知識(shí)維的方法和工具進(jìn)行風(fēng) 險(xiǎn)管理；最后初步探討了模型的理論指導(dǎo)作用和使用 意義，提出進(jìn)一步的研究方向。關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)主型設(shè)備；全壽命周期；風(fēng)險(xiǎn)管 理；三維模型中圖分類(lèi)號(hào)：tb文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：adoi：10.19311/ki.l672319&2016.1

2、9.0960引言我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)電力供應(yīng)的安全性和可靠 性提出了更高的要求，而配電網(wǎng)直接聯(lián)系用戶(hù)，其線(xiàn) 路及設(shè)備的安全運(yùn)行對(duì)提供優(yōu)質(zhì)可靠電能的重要性日 益顯現(xiàn)。我國(guó)配電網(wǎng)主型設(shè)備包括變壓器、斷路器、 負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、熔斷器、配電線(xiàn)路等，具有新 技術(shù)使用頻繁、維修成本高、不易精細(xì)維護(hù)等特點(diǎn)， 目前對(duì)其管理大都采取人工管理模式，而人工管理模 式只能以配電變壓器臺(tái)數(shù)為分區(qū)，對(duì)每個(gè)臺(tái)區(qū)單位內(nèi) 的低壓設(shè)備分類(lèi)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、匯總和管理，很難對(duì)每一 個(gè)具體的設(shè)備進(jìn)行管理，更難實(shí)現(xiàn)對(duì)具體設(shè)備的快速 定位和查詢(xún)，因此無(wú)法保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。全 壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理可以用科學(xué)的模型和方法對(duì)配電網(wǎng) 主型設(shè)備進(jìn)行

3、管理，減少設(shè)備故障帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)和 經(jīng)濟(jì)損失，不僅確保配電網(wǎng)和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而 且有助于實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)設(shè)備的可視化管理。目前，一些國(guó)內(nèi)外的專(zhuān)家學(xué)者已經(jīng)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的 管理進(jìn)行了相關(guān)的研究，如文獻(xiàn)研究了考慮配電網(wǎng)設(shè) 備lcc包含初始投資成本、運(yùn)行維護(hù)成本、設(shè)備殘余 成本并計(jì)及設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)成本的全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理方 案；文獻(xiàn)進(jìn)行了電網(wǎng)設(shè)備全壽命周期成本分析；文獻(xiàn) 從設(shè)備狀態(tài)的分析和評(píng)估方法、設(shè)備剩余壽命的估計(jì) 等角度對(duì)電網(wǎng)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)進(jìn)行了研究。而實(shí)行 對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備的全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理可以在設(shè)備運(yùn)行 過(guò)程中進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控等，對(duì)電能的可靠傳輸和電網(wǎng)的 穩(wěn)定運(yùn)行有重要意義。因此，對(duì)配電網(wǎng)主型設(shè)備全壽

4、命周期風(fēng)險(xiǎn)管理模型的研究是十分必要的。有鑒于此, 本文對(duì)配電網(wǎng)主型設(shè)備全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行了研 究。根據(jù)霍爾三維結(jié)構(gòu)和已有的研究成果，本文提出 了全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理三維模型，該模型將設(shè)備生命 期階段的劃分、風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程和風(fēng)險(xiǎn)管理方法結(jié)合起 來(lái)，為配電網(wǎng)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理的實(shí)際應(yīng)用提供了理論依 據(jù)。1配電網(wǎng)主型設(shè)備全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理1.1設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理設(shè)備購(gòu)置、運(yùn)行或檢修的過(guò)程中，由于設(shè)備本身 的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量和操作人員的使用方法問(wèn)題，使得設(shè)備 在其生命期各階段存在危險(xiǎn)和隱患。為了保障配電網(wǎng) 設(shè)備使用的安全和穩(wěn)定，減少設(shè)備事故的發(fā)生，需要 對(duì)可能遇到的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行規(guī)劃、識(shí)別、估計(jì)、評(píng)價(jià)、應(yīng) 對(duì)、監(jiān)控，以科學(xué)的

5、管理方法實(shí)現(xiàn)最大安全保障。本 文將配電網(wǎng)主型設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理定義為配電網(wǎng)設(shè)備管理 相關(guān)部門(mén)在設(shè)備購(gòu)置前或設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行以后，通過(guò)風(fēng) 險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)跟蹤等風(fēng)險(xiǎn)管理方法和手段 對(duì)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)控和管理的過(guò)程。配電網(wǎng)主型設(shè) 備風(fēng)險(xiǎn)管理的一般過(guò)程如圖1所示。圖1設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程1.2配電網(wǎng)主型設(shè)備全壽 命周期風(fēng)險(xiǎn)管理配電網(wǎng)主型設(shè)備的全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理將風(fēng)險(xiǎn)管 理與全壽命周期管理思想結(jié)合，是對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備在規(guī)劃、采購(gòu)、分配、使用、運(yùn)行維護(hù)、改造到報(bào)廢等全 壽命周期各階段進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理，識(shí)別各階段的風(fēng)險(xiǎn)類(lèi) 型并按重要性排序，構(gòu)建全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系， 使用相關(guān)方法分析風(fēng)險(xiǎn)，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)跟蹤與記錄，計(jì) 劃風(fēng)

6、險(xiǎn)規(guī)避程序與策略等風(fēng)險(xiǎn)管理工作。設(shè)備的全壽 命周期分為三個(gè)階段，分別是設(shè)備購(gòu)置階段、設(shè)備運(yùn) 行維護(hù)階段和設(shè)備報(bào)廢更新階段。配電網(wǎng)主型設(shè)備全 壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理流程如圖2所示。圖2配電網(wǎng)主型設(shè)備全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理流程示意圖配網(wǎng)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)分為政策和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、管理風(fēng)險(xiǎn)、 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)等。其中，政策和環(huán) 境風(fēng)險(xiǎn)貫穿全壽命周期的各階段；管理風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自于管 理人員對(duì)操作人員和設(shè)備的管理不當(dāng)；技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)是設(shè) 備運(yùn)行過(guò)程中存在的影響設(shè)備性能水平的風(fēng)險(xiǎn)；質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)是指由于設(shè)備質(zhì)量不滿(mǎn)足使用要求，而造成追加 投資或延長(zhǎng)進(jìn)度的風(fēng)險(xiǎn)；費(fèi)用風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自受技術(shù)和進(jìn)度 等因素的影響而造成設(shè)備購(gòu)置或維修費(fèi)用超支的可能在設(shè)備

7、購(gòu)置階段,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)關(guān)注設(shè)備主要指標(biāo)的達(dá)標(biāo)率、設(shè)備選型時(shí)設(shè)備功能是否符合要求、價(jià)格的合理性以及合同的合法性，進(jìn)行投資決策時(shí)考慮資 金的時(shí)間價(jià)值、風(fēng)險(xiǎn)報(bào)酬等，運(yùn)用系列的成本會(huì)計(jì)指 標(biāo)和管理方法，提高投資決策的正確性，規(guī)避經(jīng)營(yíng)風(fēng) 險(xiǎn)；在設(shè)備運(yùn)行維護(hù)階段，注重設(shè)備故障監(jiān)控和維修, 通過(guò)危險(xiǎn)源辨識(shí)、危險(xiǎn)源分類(lèi)來(lái)明確風(fēng)險(xiǎn)的位置和特 性，然后用合適的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法對(duì)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)做出估 計(jì)和評(píng)價(jià)，以此為依據(jù)進(jìn)行設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)控制；設(shè)備報(bào) 廢更新階段是對(duì)現(xiàn)有的己磨損不能繼續(xù)使用或雖仍可 繼續(xù)使用，但在經(jīng)濟(jì)上和環(huán)境影響上繼續(xù)使用已不合 理的舊設(shè)備進(jìn)行計(jì)劃和處置的階段。這一階段，應(yīng)正 確估計(jì)設(shè)備報(bào)廢的條件，注意零部件回收

8、以及臺(tái)賬管 理。2配電網(wǎng)主型設(shè)備全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理三維模型 構(gòu)建分析2.1三維模型的構(gòu)建美國(guó)系統(tǒng)工程學(xué)家霍爾提出的霍爾三維結(jié)構(gòu)，為 大型復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、組織和管理提供了一種系 統(tǒng)的思想方法?；魻柸S結(jié)構(gòu)的三維分別是表征設(shè)備 階段的時(shí)間維，管理過(guò)程的邏輯維和管理方法的知識(shí) 維。本文根據(jù)霍爾三維結(jié)構(gòu)，從配電網(wǎng)主型設(shè)備壽命 周期、風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程和風(fēng)險(xiǎn)管理方法三個(gè)方面，構(gòu)建 配電網(wǎng)主型設(shè)備全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理三維模型，該模 型包括壽命周期維、風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程維和風(fēng)險(xiǎn)管理方法 維，將全壽命周期的風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，使風(fēng)險(xiǎn) 管理理論具有動(dòng)態(tài)性和靈活性，更適用于管理實(shí)踐。 配電網(wǎng)主型設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理三維模型圖如圖

9、3所示。圖3配電網(wǎng)主型設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理三維模型圖2.2三 維模型的定性分析模型的壽命周期維指配電網(wǎng)主型設(shè)備從計(jì)劃、購(gòu)置到最后的報(bào)廢更新時(shí)間序列，是設(shè)備全壽命周期中 計(jì)劃購(gòu)置、設(shè)備比選、安裝、運(yùn)行維修、技術(shù)改進(jìn)和報(bào)廢更新等過(guò)程的動(dòng)態(tài)時(shí)間關(guān)系的體現(xiàn)。如圖3所示, 在設(shè)備壽命周期的不同階段，風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程相同，但 是使用的風(fēng)險(xiǎn)管理方法有不同的側(cè)重點(diǎn)。通過(guò)壽命周 期維可以清晰地定性分析風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程和風(fēng)險(xiǎn)管理方 法的關(guān)系，使管理者在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理的過(guò)程中考慮到 不同壽命期階段風(fēng)險(xiǎn)的異同，從而采取有效的風(fēng)險(xiǎn)管 理方法。 風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程維表明，對(duì)配網(wǎng)主型設(shè) 備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理時(shí)，按實(shí)際情況實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、分析、 計(jì)劃、跟蹤

10、、控制等風(fēng)險(xiǎn)管理步驟的過(guò)程。設(shè)備風(fēng)險(xiǎn) 識(shí)別是確定可能影響設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)分類(lèi)進(jìn)行 識(shí)別和歸納，常用的定性識(shí)別方法有專(zhuān)家調(diào)查法、環(huán) 境分析法、情景分析法等，定量識(shí)別方法有核對(duì)表法、 問(wèn)卷調(diào)查法、影像圖法等。風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理 基礎(chǔ)而重要的一步。風(fēng)險(xiǎn)分析是估計(jì)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率 以及可能的后果，并對(duì)識(shí)別的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行相關(guān)分析、確 定優(yōu)先級(jí)，主要的風(fēng)險(xiǎn)分析方法有風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)法、 蒙特卡洛模擬法、風(fēng)險(xiǎn)解析法、層次分析法、ism、 故障樹(shù)分析法等。風(fēng)險(xiǎn)計(jì)劃、跟蹤和控制是根據(jù)以上 步驟得到的結(jié)果，采取風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)計(jì)劃，獲取風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù) 并執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)管理策略。風(fēng)險(xiǎn)管理方法維指風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程中各階段采取的 方法的集合，在

11、不同的生命周期階段和風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程 方法的使用情況是不同的。3配電網(wǎng)主型設(shè)備全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理三維模型3.1風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別模型由于配電網(wǎng)設(shè)備在其生命周期各階段的風(fēng)險(xiǎn)可由 設(shè)備購(gòu)置、操作人員等定性識(shí)別，因此本文使用調(diào)查 問(wèn)卷方法，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，歸納出設(shè)備可能的風(fēng)險(xiǎn)， 由設(shè)備使用相關(guān)人員進(jìn)行答卷，根據(jù)調(diào)查問(wèn)卷的結(jié)果, 采用風(fēng)險(xiǎn)重要性指數(shù)來(lái)確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，通過(guò)下式計(jì)算 出每一個(gè)可能風(fēng)險(xiǎn)的重要性指數(shù)：rkij= a ij b kij (1)其中，記i為風(fēng)險(xiǎn)因素的序號(hào)，k為設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)的序號(hào);記j為對(duì)風(fēng)險(xiǎn)i的有效反饋序號(hào)，j三(1,n),其中n為風(fēng)險(xiǎn)i的有效反饋之和；aij和b kij分別表示第j個(gè)被調(diào)查者估

12、計(jì)出的風(fēng)險(xiǎn)i發(fā)生的可能性和 風(fēng)險(xiǎn)i對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)k的影響程度；rkij表示第j個(gè)被調(diào)查者認(rèn)為的風(fēng)險(xiǎn)i對(duì)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)k的重要 性指數(shù)。用風(fēng)險(xiǎn)重要性指數(shù)得分來(lái)描述每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)影響的重要性，并以此對(duì)所有影響特定風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)排定等級(jí)。風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)表達(dá)式為：其中，a的取值為“很可能”、“可能”、“不可能”, b的取值為“高影響度”、“ 一般影響度”、“低影響度”, 需要將定性描述轉(zhuǎn)換為數(shù)量值。本文令“很可能”和“高影響度”的值為10, “可能”和“一般影響度” 的值為05, “不可能”和“低影響度”的值為0.1； rki 表示風(fēng)險(xiǎn)i對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)k的重要性指數(shù)。由此得 到表1所示的顯示風(fēng)

13、險(xiǎn)重要性指數(shù)的計(jì)算結(jié)果。根據(jù) 各風(fēng)險(xiǎn)重要性指數(shù)得分和設(shè)定的得分閾值來(lái)篩選風(fēng) 險(xiǎn)，從而得到全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)。本文三維模型中的風(fēng)險(xiǎn)分析方法采用故障樹(shù)分析 法。故障樹(shù)分析法通過(guò)分析可能造成設(shè)備故障的各種 因素，確定設(shè)備故障原因的各種可能組合方式和發(fā)生 概率，結(jié)果是以故障樹(shù)圖形表達(dá)風(fēng)險(xiǎn)因素與研究設(shè)備 之間的邏輯關(guān)系，最終求出導(dǎo)致設(shè)備故障的最小割集, 對(duì)事件發(fā)生頻率、費(fèi)用等做岀評(píng)價(jià)。在設(shè)備全壽命周 期各階段，可根據(jù)具體設(shè)備情況進(jìn)行分析。本文給出 故障樹(shù)定性分析風(fēng)險(xiǎn)的模型。將故障結(jié)構(gòu)函數(shù)記為屮(x),其中n維狀態(tài)向量 x=xl, x2,，xn, xi表示底事件i的狀態(tài)變量，n 為底事件總數(shù)。稱(chēng)xjl, xj

14、2,，xjkwx, j=l, 2, 3,(kwn)為故障樹(shù)的割集。當(dāng)xjl二xj2二xjk=l 時(shí)，屮(x) =1,即所有割集中的每個(gè)底事件都發(fā)生 時(shí)，頂事件發(fā)生的概率為1。最小割集mcs是指將一個(gè)割集所含的所有底事 件任意去掉一個(gè)之后遍不能成為割集的割集，本文中 記故障樹(shù)的最小割集mcs總數(shù)為1個(gè)。故障樹(shù)的全部 mcs代表設(shè)備所有可能的風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)型，由公式(3)看 出，可用全部mcs來(lái)表示故障樹(shù)結(jié)構(gòu)函數(shù)屮(x)：式中l(wèi)j (x)為最小割集，共1個(gè)。lj (x) =nieijxi (4)視問(wèn)題不同，也可以從對(duì)偶角度和網(wǎng)絡(luò)路集出發(fā), 定義故障樹(shù)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)圖的路集以及最小路集mps, 用全部mps表示

15、屮(x)o故障樹(shù)mps定性分析方法可識(shí)別設(shè)備全壽命周 期各階段的可能風(fēng)險(xiǎn)，并將其按重要性排序。分析結(jié) 果可用于進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制并制定風(fēng)險(xiǎn)策略，具有實(shí)踐意 義。4結(jié)論本文基于霍爾三維結(jié)構(gòu)和全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理理 論，建立配電網(wǎng)主型設(shè)備全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理模型， 可以得到以下主要結(jié)論：(1) 該風(fēng)險(xiǎn)管理模型運(yùn)用全壽命周期理論，充分 考慮不同生命周期階段的風(fēng)險(xiǎn)，使風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和控制模 型更符合實(shí)際；(2) 在使用全壽命周期風(fēng)險(xiǎn)管理三維模型進(jìn)行配 電網(wǎng)主型設(shè)備進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理時(shí)，不同壽命周期階段的 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和分析是風(fēng)險(xiǎn)管理重要的一步，應(yīng)使用適當(dāng) 的方法；(3) 配電網(wǎng)主型設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn) 定運(yùn)行有重要作用，但是目前的風(fēng)險(xiǎn)管理理論與實(shí)踐 還有一定的局限性，本文下一步的研究方向是對(duì)該模