梁天瑞，徐 克，顧倩倩，張 貝，宋思雨

(1.中國地質(zhì)大學(武漢)工程學院，湖北 武漢 430074；2.湖北省安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局規(guī)劃科技處，湖北 武漢 430061)

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，起著分配電能的作用，其安全、可靠性將直接影響著人民的生活水平[1]。而配電網(wǎng)工程是電力企業(yè)安全管理的薄弱環(huán)節(jié)，其安全事故的發(fā)生率居高不下[2]。因此，開展配電網(wǎng)工程應急能力評估方面的研究，對于提高配電網(wǎng)供電的可靠性、保障電力系統(tǒng)的安全運行具有重要的意義。

近年來，國內(nèi)學者在應急能力評估領域進行了不斷的探索。如門永生等[3]從預防、準備、響應和恢復4個階段構建了應急能力評價指標體系，并采用模糊綜合評判法對電網(wǎng)基礎設施突發(fā)事件的應急能力進行了評估；陳紅霞等[4]對江蘇省內(nèi)41家化工園區(qū)現(xiàn)有企業(yè)的固有風險源等情況進行了調(diào)查與評分，以提升園區(qū)內(nèi)環(huán)境風險的應急能力；潘華等[5]從事前、事中和事后三個方面構建評價指標體系，并將網(wǎng)絡分析法與二元語義相結合，對輸變電工程的應急能力進行了評價；李丹陽等[6]利用成熟度理論將應急能力劃分等級，并結合未確知數(shù)學的原理構建了光伏發(fā)電項目應急能力成熟度評估模型；于偉杰[7]在分析重大建筑工程事故危險性的基礎上，運用MATLAB軟件對建立的層次分析法和RBFNN的應急能力評估模型進行了仿真計算；陳思等[8]借助動態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡法建立了應急能力評估模型，用來提升水上交通的應急能力。

上述研究對于提高各自領域的應急能力具有重要的參考價值，但是配電網(wǎng)工程由于具有模糊性和復雜性的特點，難以實現(xiàn)定量評估，致使配電網(wǎng)工程應急能力評估方面的研究仍較缺乏。鑒于此，本文采用區(qū)間數(shù)特征根法(IEM)確定評價指標的權重，并引入復合標度，建立了基于改進二元語義的配電網(wǎng)工程應急能力評估模型，以期在有效避免語言評估信息轉換過程中信息缺損的基礎上，提高評估結果的準確度，以為配電網(wǎng)工程的應急管理提供依據(jù)。

1 配電網(wǎng)工程應急能力評估指標體系

配電網(wǎng)工程應急系統(tǒng)的內(nèi)部結構復雜，涉及的風險因素較多，為了科學、系統(tǒng)地反映配電網(wǎng)工程的應急能力，根據(jù)應急能力評估指標體系的構建原則以及配電網(wǎng)應急業(yè)務的特點，本文綜合考慮了電網(wǎng)風險管理及應急管理專家的建議，并在相關研究成果[3,6,9-10]的基礎上，從應急管理周期性特征的四個方面建立了配電網(wǎng)工程應急能力評估指標體系，詳見圖1。

圖1 配電網(wǎng)工程應急能力評估指標體系Fig.1 Emergency capacity evaluation index system of distribution network engineering

2 基于改進二元語義的配電網(wǎng)工程應急能力評估模型

2. 1 二元語義的基本原理

二元語義是一種基于符號轉移的概念[11]，可有效避免語言評估信息集結和運算中出現(xiàn)的不完整性和模糊性的問題。它將語言評估信息用一個二元組(sk,σk)表示。其中，sk為預先構成的語言信息評價集S中的第k個元素；σk為符號轉移值，滿足σk∈[-0.5,0.5),表示評估結果與語言信息評價集S中最貼近短語sk的偏差。

2. 2 改進二元語義的評估模型

為了能夠較好地解決傳統(tǒng)二元語義分析方法在語言評估信息轉換過程中造成的信息損失問題，本文參考文獻[12] 的研究成果，引入復合標度，利用改進二元語義的相關分析模型對配電網(wǎng)工程的應急能力進行計算與評估。該方法的有關定義和計算公式描述如下[12-13]。

定義1:若sk∈S是一個語言短語，則其二元語義形式可通過函數(shù)θ獲得：

θ(sk)∈(sk,0),sk∈S

(1)

(2)

即：

Δ(β)=(sk,σk)

(3)

式中：round表示“四舍五入”取整運算；a為等級比率參數(shù)，取a=1.4。

定義3：設(sk,σk)是一個二元語義，sk∈S，σk∈[-0.5,0.5)，則能通過Δ-1函數(shù)將其轉換為對應的數(shù)值β，即：

(6)

(7)

2.3 采用區(qū)間數(shù)特征根法(IEM)確定評價指標的權重

區(qū)間數(shù)特征根法(IEM)可以有效地解決無法精確評價的問題，且該方法具有簡單、有效確定指標權重的特點，能夠降低對判斷矩陣一致性的依賴程度，更加符合實際問題的評估。采用IEM法確定評價指標權重的具體步驟如下[14-15]：

(8)

(9)

(3) 由公式(8)和(9)的計算結果，可得到各評價指標的權重區(qū)間：

(10)

(4) 根據(jù)區(qū)間兩端的均值,確定各評價指標的權重：

(11)

將各評價指標的權重歸一化后，得到Wz=[W1,W2,…,Wig]T。

2.4 確定配電網(wǎng)工程應急能力等級和二元語義下的轉移數(shù)值區(qū)間

表1 配電網(wǎng)工程應急能力等級和二元語義下的轉移數(shù)值區(qū)間

2.5 基于改進二元語義的配電網(wǎng)工程應急能力評估步驟

基于改進二元語義的配電網(wǎng)工程應急能力評估的具體步驟如下：

(1) 邀請專家根據(jù)評估指標體系對配電網(wǎng)工程應急能力進行評估，確定其語言信息評價集。

(2) 將確定的語言信息評價集通過公式(1)轉化為相應的二元語義形式，構建評價矩陣。

(3) 利用公式(5)將評價矩陣轉換成相應的β值。

(6) 運用上述步驟逐層求得評估結果，將得到的配電網(wǎng)工程應急能力評估結果與表1中的應急能力等級進行對比分析，得出結論。

3 實例應用與分析

本文根據(jù)所建立的配電網(wǎng)工程應急能力評價指標體系，以山東省某供電公司所管轄的10 kV配電網(wǎng)工程為研究對象，運用改進二元語義的配電網(wǎng)工程應急能力評估模型對該配電網(wǎng)工程的應急能力水平進行評估。

3. 1 確定評價指標的評估結果和權重

本次邀請5位從事電網(wǎng)風險管理及應急管理的專家組成專家組(P1，P2，P3，P4，P5)，根據(jù)所建立的評價指標體系和配電網(wǎng)應急業(yè)務的實際情況，按照表1中的應急能力等級對各評價指標進行評估。綜合考慮專家組的意見，由公式(8)至(11)可求得評價指標的權重，以一級評價指標為例進行求解，得到其區(qū)間數(shù)判斷矩陣為

則:

首先根據(jù)公式(8),并結合MATLAB7.0軟件求得該區(qū)間數(shù)判斷矩陣E的歸一化特征向量為：x-=(0.347 0,0.199 5,0.337 7,0.115 7)，x+=(0.304 7,0.201 4,0.386 0,0.126 6);然后由公式(9)求出η=0.871,λ=1.107；最后根據(jù)公式(10)和(11)計算得到一級評價指標的權重向量為：W=(0.325 7,0.193 6,0.356 4,0.124 3)。同理,可計算得到二級評價指標的權重向量。該配電網(wǎng)工程評價指標的評估結果和權重值見表2。

3. 2 某配電網(wǎng)工程應急能力水平評估

本文按照第2.5節(jié)的評估步驟對該配電網(wǎng)工程的應急能力水平進行評估，具體評估過程如下：

(1) 利用公式(1)將表2中評價指標的專家評估結果轉換為相應的二元語義形式，構建二元語義判斷矩陣，見表3。

表2 某配電網(wǎng)工程評價指標的專家評估結果和權重值

表3 二元語義判斷矩陣

(2) 以專家P1對二級指標恢復供電能力D1的評估結果(s2,0)為例進行計算說明，即利用公式(5)可求得專家P1對恢復供電能力D1給出的評估結果對應的β值，β=Δ-1(s2,0)=1.4(2-2)-1=0。同理，可求出其他4位專家(P2,P3,P4,P5)對恢復供電能力D1給出的評估結果對應的β值分別為0.4，-0.4，0.4和0。

表4 某配電網(wǎng)工程一級指標的二元語義評估結果

即目標層的二元語義形式為(s2,0.393 1)。

3. 3 評估結果分析

4 結 論

(1) 本文將改進二元語義與IEM法相結合，既能科學、合理地確定評價指標的權重，又能有效避免語言評價信息轉換過程中的信息缺損，提高了評估結果的準確性。

(2) 通過實例驗證了改進二元語義的配電網(wǎng)工程應急能力評估模型的適用性和可行性，該模型的評估結果能夠真實地反映出配電網(wǎng)工程的應急能力水平，并可以根據(jù)評估結果有針對性地加強薄弱環(huán)節(jié)的建設，有助于提高整個系統(tǒng)的應急能力，可為配電網(wǎng)工程應急管理提供依據(jù)。