董玉林，韓忠暉，朱 磊，楊 俊，陳 武，李國棟

（1.國網(wǎng)湖南省電力有限公司長沙供電分公司，長沙 410029；2.國網(wǎng)湖南省電力有限公司，長沙 410029；3.國網(wǎng)湖南省電力有限公司檢修公司，長沙 410004）

0 引言

變電站中存在大量高電壓、大電流、高儲能和易燃易爆設(shè)備，如變壓器、電容器、電力電纜等，這些設(shè)備發(fā)生起火事件時，危險性高、經(jīng)濟損失及社會影響很大。變電站消防管理遵循“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的工作方針，堅持“安全第一”的指導(dǎo)思想，需要做到盡早發(fā)現(xiàn)消防隱患，避免火災(zāi)事件的發(fā)生[1]?；诖耍斜匾_展針對性的變站消防能力評估，從根本上提升變電站消防水平，保障設(shè)備的運行安全，切實提高供電可靠性。

目前，國內(nèi)外開展的消防評估工作主要針對石油、化工、建筑等火災(zāi)高風(fēng)險行業(yè)，而對變電站消防能力的評估少有涉及[2-7]。變電站內(nèi)設(shè)備類型多、風(fēng)險點多、設(shè)備運行環(huán)境復(fù)雜，較其他建筑或區(qū)域消防評估更為復(fù)雜。同時，當(dāng)前尚無統(tǒng)一的表述變電站消防能力的特征指標(biāo)及評估體系。

目前，常采用的評估方法有層次分析法（Analyt?ic hierarchy process，AHP）[8]、模糊綜合評判、基于證據(jù)理論、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的評估等[4，9-12]。其中，AHP是一種將主觀、定性評價定量化的方法，是目前應(yīng)用最廣的多目標(biāo)規(guī)劃和決策方法，其可以更好地解決變電站內(nèi)運行環(huán)境復(fù)雜、消防安全影響因素多等問題。為此，本文從消防設(shè)備巡視、消防設(shè)施維護、消防設(shè)備檢測和火災(zāi)救援措施四個方面提取出19個評估指標(biāo)，應(yīng)用兩層AHP模型開展變電站消防能力評估。

1 評估指標(biāo)體系

1.1 評估指標(biāo)

變電站消防設(shè)施及設(shè)備的種類繁多，覆蓋區(qū)域廣，應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜多樣，欲有效地開展變電站消防能力評估工作，必須從多層面多尺度分析影響變電站消防能力的各種直接、間接因素，并提取出關(guān)鍵因素[13-17]。本文從火災(zāi)預(yù)防、設(shè)備、設(shè)施和應(yīng)急救援等方面梳理了變電站消防能力的影響因素，確定了明顯影響變電站消防能力的各類因子，并將指標(biāo)體系細分為消防預(yù)控措施、設(shè)備健康水平、消防應(yīng)急設(shè)施和消防救援措施4個一級指標(biāo)和19個二級指標(biāo)（見圖1）。

圖1 變電站消防能力評估指標(biāo)Fig.1 Evaluation index of substation fire fighting capacity

1.2 評估標(biāo)準(zhǔn)

由于目前采用的變電站消防能力評估指標(biāo)量只是一種定性量值，憑直觀感覺描述為“好”、“一般”和“不好”等，在實際應(yīng)用中，這類描述并不能準(zhǔn)確給出設(shè)備狀態(tài)，在開展變電站實際消防能力評估時操作性不高，因此，本文采用賦分制，設(shè)定每一個二級指標(biāo)滿分為100分，即指標(biāo)完全符合設(shè)備（設(shè)施）運行、維護、配置等要求；0分表示相應(yīng)設(shè)備（設(shè)施）缺失、不能正常運行、不能實現(xiàn)50%及以上正常監(jiān)視功能，以及不能滿足50%及以上相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的情況。（0，100）表示指標(biāo)打分處于以上兩種極端情況之間，判分標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)百分比進行分配。實際實施過程中，為了減少專家主觀因素影響，每次評價由多名專家對變電站二級指標(biāo)進行評分。

1.3 指標(biāo)狀態(tài)定義及檢修策略

變電站消防能力評估指標(biāo)的狀態(tài)定義及檢修策略見表1。

表1 變電站消防能力評估指標(biāo)狀態(tài)定義Tab.1 Definition of evaluation index status of substation fire fighting capacity

2 指標(biāo)權(quán)重及其一致性檢驗

2.1 判別矩陣構(gòu)建

本文根據(jù)評價指標(biāo)體系所確定的上下層因素之間的隸屬關(guān)系，將下一層制約因素對上一層準(zhǔn)則因素的重要程度利用專家調(diào)查法進行兩兩比較，結(jié)合Saaty的1—9標(biāo)度法[12]進行標(biāo)度（見表2），建立各層次因素的判斷矩陣[15]。

表2 1—9標(biāo)度的含義Tab.2 Meaning of from 1 to 9 scale

根據(jù)專家意見，本文對各指標(biāo)進行排序得到各評價指標(biāo)判斷矩陣，如表3—表7所示。

表3 一級評價指標(biāo)判斷矩陣S0Tab.3 Primary evaluation index judgment matrix S0

表4 消防預(yù)控措施評價指標(biāo)判斷矩陣S1Tab.4 Fire prevention and control measures evaluation index judgment matrix S1

表5 設(shè)備健康狀況評價指標(biāo)判斷矩陣S2Tab.5 Equipment health status evaluation index judgment matrix S2

表7 消防救援措施評價指標(biāo)判斷矩陣S4Tab.7 Evaluation index judgment matrix of fire rescue measures S4

判斷矩陣是根據(jù)某些原則人為規(guī)定的，所以往往會出現(xiàn)判斷不一致的情況，一個混亂的經(jīng)不起推敲的判斷矩陣有可能導(dǎo)致決策失誤。當(dāng)判斷矩陣過于偏離一致性時，其可靠度也值得懷疑，因此需要對判斷矩陣進行一致性檢驗，以便將偏差控制在允許范圍內(nèi)。具體步驟如下：

表6 消防應(yīng)急設(shè)施評價指標(biāo)判斷矩陣S3Tab.6 Evaluation index judgment matrix of fire emergency facilities S3

（1）計算一致性指標(biāo)CI，其計算公式為：

式中：λmax為判斷矩陣的最大特征值；n為判斷矩陣的階數(shù)。

（2）求取平均隨機一致性指標(biāo)RI

由多次重復(fù)進行隨機判斷矩陣特征值的計算后取算術(shù)平均值，得到平均隨機一致性指標(biāo)RI，表8給出了階矩陣的平均隨機一致性指標(biāo)值。

表8 平均隨機一致性指標(biāo)R ITab.8 Average random consistency index R I

（3）計算一致性指標(biāo)CR，公式為：

對于1，2階判斷矩陣總是完全一致的，當(dāng)階數(shù)大于2時，只要CR≤0.1，則認(rèn)為這個判斷矩陣的一致性可以接受，否則就要修改判斷矩陣使之符合要求。

計算可得S矩陣最大特征根為2；其一致性指標(biāo)CI值為4.017，CR值為0.0064。計算獲得S1、S2、S3和S4的 最 大 特 征 根 分 別 為4.0458、5、6.0343和4.0968；其 一 致 性 指 標(biāo)CI值 分 別 為0.0153、0、0.0069、0.0323，則CR值分別為0.0172、0、0.0054、0.0363?？梢姳疚臉?gòu)建的判別矩陣符合要求。

2.2 相對權(quán)重計算

對于排序權(quán)向量的計算方法主要有特征根法最小二乘法、對數(shù)最小二乘法和上三角元素法。在精度要求不高的情況下，特征根法方便簡潔，更具實用價值，故本文采用特征根法，其計算公式為：

式中：wi為相對權(quán)重；si,j為判斷矩陣元素。排序權(quán)向量W即為相應(yīng)的n個制約因素的相對權(quán)重，則：

通過式（3）—（5）可以計算各二級評價指標(biāo)內(nèi)部評價指標(biāo)的權(quán)向量W1、W2、W3和W4，分別為：

一級評價指標(biāo)權(quán)向量W0為：

3 消防能力評分

本文通過多名專家對每個二級指標(biāo)進行打分，確定了每項二級指標(biāo)得分值矩陣Φi（i=1，2，3，4），i對應(yīng)4個一級指標(biāo)。

式中：φi,1為第i個一級指標(biāo)下第j個二級指標(biāo)得分；N為第i個一級指標(biāo)下第j個二級指標(biāo)個數(shù)。則第i個一級指標(biāo)得分為：

式中：pi為第i個一級指標(biāo)得分；wi,j為第i個一級指標(biāo)下第j個二級指標(biāo)權(quán)值。則一級指標(biāo)得分矩陣P為：

變電站消防能力水平評估最終得分pfinal為：

4 案例分析

4.1 實際變電站消防能力評分

某省級電力公司從各地市公司變電專業(yè)選取消防專業(yè)人員共45名，同時協(xié)同屬地消防大隊，選取共30名專業(yè)消防人員，組建了公司消防評價專家?guī)旌妥冸娬鞠涝u價小組。本文選擇某220 kV變電站開展消防能力評估，隨機從消防專家?guī)熘羞x取5名專家對19個指標(biāo)進行打分，打分結(jié)果見表9。

表9 某220 kV變電站消防能力評分結(jié)果Tab.9 Scoring results of fire fighting capacity of a 220 kV substation

4.2 消防能力評估計算與分析

利用表9中數(shù)據(jù)，得到各指標(biāo)的評分值見式（12）：

根據(jù)式（6）、式（12）計算出各二級指標(biāo)得分情況：

由式（13）可知，設(shè)備健康水平和火災(zāi)救援措施兩個一級指標(biāo)的得分分別為71.20分和75.68分；而消防預(yù)控措施和火災(zāi)救援措施兩項得分分別為48.45分和38.79分。設(shè)備健康水平指標(biāo)得分率不高的原因是由于電纜溝防火墻外1.5m內(nèi)未按要求涂刷防火涂料，5處防火隔墻存在孔洞未封堵到位；電容器設(shè)備多條發(fā)熱缺陷未處理，并出現(xiàn)部分缺陷超期情況。另外，火災(zāi)救援措施得分只有75.68分的原因為編制的消防應(yīng)急預(yù)案多處與現(xiàn)場實際不符，導(dǎo)致應(yīng)急預(yù)案指導(dǎo)實際消防逃生、救援的針對性不足。消防預(yù)控措施指標(biāo)得分率偏低的原因是該站消防設(shè)施維護只是由變電運維人員自行維護，而未按相關(guān)規(guī)定聘請符合資質(zhì)要求的消防技術(shù)專業(yè)服務(wù)機構(gòu)進行維護保養(yǎng)；同時，變電站內(nèi)消防設(shè)施并未組織具備資質(zhì)要求的第三方檢測機構(gòu)對站內(nèi)消防設(shè)備進行檢測，并出具相應(yīng)的檢測報告。消防應(yīng)急設(shè)施指標(biāo)得分率低是因為該站還未開展消防安全治理，電纜溝未安裝專門的滅火系統(tǒng)，同時變電站無專門消防控制室，導(dǎo)致兩項二級指標(biāo)得分為0。

根據(jù)式（7）、式（11）計算得到該變電站最終消防能力評分為：

據(jù)最終得分結(jié)果可知，目前該站的消防能力不足，亟需提升。

4.3 應(yīng)用效果

應(yīng)用本文介紹的方法開展變電站消防能力評估，可以實現(xiàn)對大量變電站消防能力進行評級，按照各變電站得分率對系統(tǒng)內(nèi)各變電站消防水平進行得分排序，幫助合理制訂消防綜合治理時序。同時，在消防能力評估的各個環(huán)節(jié)，通過確定各一、二級指標(biāo)得分，可以更加清晰地描述變電站各設(shè)備、設(shè)施和環(huán)境等方面的狀態(tài)，有助于明確站內(nèi)治理任務(wù)和治理重點，通過定位得分率排序及失分多的指標(biāo)，確立治理方向和治理內(nèi)容，為進一步開展針對性的消防治理提供有力支撐。

根據(jù)本文提供的各指標(biāo)得分情況，該變電站一方面通過外委形式，聘請專業(yè)機構(gòu)、專業(yè)人員開展了變電站消防設(shè)施維護和消防設(shè)備檢測；另一方面通過立項，開展了變電站消防隱患專項治理工作。另外，逐步建立完善了消防管理制度和消防責(zé)任體系，通過定期開展消防演練、梳理消防應(yīng)急預(yù)案，全面提升了變電站消防綜合安全水平。開展以上治理工作后，再次對該變電站進行了消防評估，各一級指標(biāo)得分為P=[91.0287.2081.9685.55]，最終消防能力評分提高至86.27分，變電站消防能力總體評估結(jié)果為良好。

5 結(jié)語

通過對影響變電站消防能力的各類因素進行分析，提取一級指標(biāo)和二級指標(biāo)，構(gòu)建AHP分層模型，實現(xiàn)了對變電站消防能力的綜合評估。實際案例應(yīng)用結(jié)果表明，該評估模型可以對變電站消防能力水平進行量化表征，能夠為變電站開展消防隱患治理提供理論依據(jù)，為具體治理策略的制訂提供有力支撐。