王鳳羽

（朝陽市雙塔區(qū)水利事務服務中心，遼寧 朝陽 122000）

1 引言

隨著經濟的不斷發(fā)展，信息技術也經歷了一個全新的演變,信息技術可以用來集中管理水電站的運行。水電站運行效率明顯提高。然而，在實際應用中仍然存在安全風險。需要對水電站集中管理系統(tǒng)的安全風險進行分析并及時消除，以免影響水電站的正常運行。近年來，中國的水電開發(fā)模式一直在向集中式水電群管理模式發(fā)展，單級域梯級水電群和跨界水電群都可以在中心位置進行遠程監(jiān)控和調度，與傳統(tǒng)的水電控制模式相比，集中控制模式：①節(jié)省了人力資源，降低了水電站的運行和管理成本；②將一些工作人員從偏遠地區(qū)遷移到城市地區(qū)，確保集中合作；③提高水資源利用率，增加電力生產，同時 可以以合理的方式進行優(yōu)化調度。

在水電領域，由于水電站具有發(fā)電和灌溉等功能，所以集群管理模式的應用仍然存在著安全風險，其安全運行存在著一些操作障礙,因此需要對水電站管理集控過程的安全水平進行評估。水電站集控安全管理主要包括兩個方面：①水電站集中管理的重要內容是電力的輸送和調度，要做好電站的管理和控制，及時開展業(yè)務交流活動，加強對電站的管理和監(jiān)督，同時，開展相應的維修和保養(yǎng)活動。②輸水，主要負責根據上游具體水情測報等工作，收集匯總大壩上游的水位信息，根據水電站的集控指令發(fā)布電廠的具體指令，進行現場操作。本文結合PSR 模型和多年的應用研究，采用二元語義組對水電站群管理進行評價，減少在評估各種指標時信息的缺失。

2 模型原理

2.1 PSR 模型

PSR 模型已被廣泛用于生態(tài)評估,并成為環(huán)境評估的常用數學方法，它反映了人類活動和系統(tǒng)之間的相互關系[1]，因此，通常用于評估生產系統(tǒng)。PSR 模型框架如圖1 所示。

圖1 PSR 模型

PSR 模型可以分析更復雜的評估系統(tǒng)，同時考慮到人類活動和系統(tǒng)之間的關系，也就是說，它提供了更多關于人類活動對系統(tǒng)環(huán)境干擾的直接信息，為了確保評估的準確性，用狀態(tài)的變化來觸發(fā)系統(tǒng)的反應。

2.2 二元語義群評估原理

使用語言學評價信息方法對于解決群體決策評價信息的不確定性和缺乏聚合性是必要的。如：①將信息轉化為模糊數，然后利用擴展原理進行計算和驗證；②根據信息的類型和順序對句子符號進行處理，以有效減輕信息損失。在該評價中，評價專家的信息以（Sk，ak）集合表示，其中Sk為語言學評價集S的第k 個元素。ak是一個符號轉移值，代表與實際評價的Sk差異，且ak∈[-0.6,0.6]。

定義一個函數q，將語言表達Sk∈S轉換為二元語義：如果q（Sk）=（Sk，0），則S=｛S0，S1，…，ST｝是語言評價的集合，T 是評價短語的數量，0

round 是一個取整數，根據四舍五入確定k的值。

上述分析表明，這兩個特征都可以提供評價的二元語義的信息,此外，給定｛（S1，a1），（S2，a2），…，（Sn，an）｝一組二元評價信息，其中n 是評價信息的數量，平均算子如下：

此外，｛（S1，a1），（S2，a2），…，（Sn，an）｝為二元語義，w=｛（w1，g1），（w2，g2），…，（wn，gn）｝是其對應的權重，二元語義加權平均值可計算如下：

其中ωi是描述權重的評價語；gi為實際值與權重評估語之差。

3 模型應用實例

3.1 實例概況

某水電集團有3 個水電站，總容量為150 萬kW·h。該集團位于一個偏遠山區(qū)，交通十分不方便，工人面臨著諸多的安全隱患[2]。根據二元語義法[3]可知,對水電集團引入集中管理將提高公司的整體運營效率，包括增加發(fā)電量和減少人力資源。因此，建立水電站的集中管理將實現無人操作和管理的目標。由于對一組水電站實施集中管理制度的復雜性以及人員大幅減少對水電站安全運行的影響，有必要對該組水電站的集中管理進行客觀的安全評估。

3.2 建立評估指標體系

水電站集控后并不會直接對周圍的自然環(huán)境產生影響，而是對原有的水力發(fā)電安全保障系統(tǒng)產生了壓力，特別是在以下方面：①如果值班人員少，就容易發(fā)生設備故障，如果因人員不足而不能及時完成事故預防，就可能發(fā)生重大經濟損失；②實施集中管理制度后，在用新設備替換發(fā)電或供水設備時，工作人員很難立即了解新設備的操作注意事項和安全措施；③安全管理比傳統(tǒng)的安全系統(tǒng)更復雜，涉及一系列的應急服務，因此更容易出現管理不善的情況。一般來說，評估水電站的安全是一個重大的挑戰(zhàn)，因此本研究在綜合PSR 模型的基礎上開發(fā)了一個評估水電站管理安全的度量框架，如圖2 所示。

圖2 水電站群集控評估管理體系

為評估水電站管理的安全性，現對某集控水電站Z 的安全管理狀況進行評價，評估者的集合e 可以表示為：E=｛e1，e2，…，em｝。對一組水電站進行集中安全評估的一套指標可以表示如下：I=｛I1，I2，…，Im｝。S表示評價語言的集合，P表示加權語言的集合。

如果指標評價者ei∈E（i=1，2，…，m）將指標Ij∈I（j=1，2，…，m）的結果評估為gij∈S,則應將其轉換為二元語義q（Sij）=（Sij，0）?；蛘?，評價者應評估指標aj的重要性，以獲得指標的權重值wij∈P，則轉化為二元語義形式q（wij）=（wij，0）。

水電站集群管理的安全評估階段如下：

步驟1：根據公式（2）匯總二元語義的權重，并計算出平均權重

步驟2：根據公式（3）和步驟1 的結果，匯總所有評估者的分數，從而計算出評估值Rei；

步驟3：計算二元語義的綜合評價值,然后將步驟1 和2 中得到的二元語義的加權平均權重和根據（2）得到的加權平均二元語義評估值Rei進行集結，求出其安全評估值[4-6]。

3.3 管理安全評估

水電站管理的安全性評估是通過語言評估集合S與權重集合P，反過來，有5 個不同級別，不同的標識表示管理安全的水平（很差、較差、良好、較好、非常好）和重要性（非常重要、比較重要、重要、一般重要、非常不重要）。詳見表1。

表1 語言與權重評估集合

同時還有3 位管理安全專家（e1，e2，e3），提供了管理安全和重要性排名信息，并將專家排名信息轉換為二元語義[7-11]，如表2 所示。

表2 評估信息

根據公式（1）確定的權重，通過匯總3位評估者，并計算出二元語義平均權重結合公式（2）和所有指標的二元語義平均權重，匯總3位評估者所提供的評估信息，計算得出加權二元語義值Rei（i=1，2，3）分別為Re1（S1，0.56），Re2（S2，-0.46），Re3（S3，-0.08）。再用公式（1）匯總Re1、Re2、Re3，計算出水電集群綜合管理安全評估得分的二元語義值

總體而言，企業(yè)水電集團集中管理的總體安全評估值為S2，轉移值為-0.46，說明評估結果在良好和較好范圍內，證明集中管理的績效是好的 .

4 運行安全風險及預防措施

4.1 供電電源消失

在水電站集控供電電源消失的情況下，為了確保水電站的正常運行和安全，采取一系列 措施來應對這種情況。首先，設計一個可靠的備用電源系統(tǒng)。備用電源系統(tǒng)應采用單獨線路對水電站集控進行供電，以確保在供電電源消失的情況下，備用電源可以及時補充工作所需， 接替主電源進行工作。這樣，確保水電站集控各項命令和業(yè)務數據不受供電中斷的影響，從而保證水電站的正常運行。其次，對水電站集控的各項維修情況進行全面檢查，包括對設備、線路、連接器等關鍵部件進行檢查，以確定是否存在潛在的安全隱患。同時，要明確高危險區(qū)域，加強對這些區(qū)域的監(jiān)控和管理，以防止在維修過程中發(fā)生意外事故。此外加強維修人員的培訓工作。通過培訓，確保維修人員具備足夠的技能和知識，能夠熟練地操作各種設備和工具。同時，加強對維修流程的管理，確保維修人員按照正確的步驟和方法進行維修、操作，避免出現維修流程問題或維修人員誤操作問題。

4.2 電廠監(jiān)控系統(tǒng)失控

集控電廠監(jiān)控系統(tǒng)的失控，會對整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成嚴重影響。首先， 由于集控電廠監(jiān)控系統(tǒng)失去了對電廠的實時監(jiān)控能力，會導致電廠的各項運行數據無法準確反饋，使得電廠的生產運行狀態(tài)無法得到及時了解和掌握，影響電廠的生產效率，還可能導致設備故障的發(fā)生，甚至可能引發(fā)安全事故。其次，也會影響到電力系統(tǒng)的調度決策。在現代電力系統(tǒng)中，電廠的運行狀態(tài)是電力系統(tǒng)調度的重要依據。如果失去了對電廠的實時監(jiān)控，電力系統(tǒng)調度員就無法準確了解電廠的運行狀態(tài)，從而無法做出正確的調度決策。 例如，如果監(jiān)控系統(tǒng)無法準確地顯示電廠的發(fā)電量、負荷等關鍵指標，調度員可能無法合理安排電力輸送計劃，導致電網負荷過載或供電不足的問題。一旦發(fā)生失控，就需要立即采取措施進行修復，以確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。這包括對監(jiān)控系統(tǒng)進行全面檢查和維護，修復可能存在的硬件和軟件故障；加強操作人員的培訓和管理，提高他們對監(jiān)控系統(tǒng)的正確使用和維護能力；以及建立健全的應急預案，確保在監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠迅速啟動應急響應機制，最大限度地減少對電力系統(tǒng)的影響。只有這樣，才能確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，滿足社會和經濟發(fā)展的需求。

4.3 AGC/AVC 的安全風險和解決策略

需要在水電站中控室進行AGC/AVC 監(jiān)控，檢查AGC/AVC 是否有效，特別是對近期投運的設備。在工作過程中，對AGC/AVC 有嚴格的標準，但在實際執(zhí)行過程中，有些工作人員可能會在沒有重啟的情況下提前報告AGC/AVC，也可能在重啟調試后出現主動波動，構成安全隱患的異常情況。對于此類問題，水電站中央控制中心在發(fā)現主動波動異常后，應立即對異常數據進行核實，調查并糾正AGC/AVC異常，進一步完善程序，同時派專家進行二次審核，審核評估后確認無異常，方可重新并網。并監(jiān)測重新并網發(fā)電機組接入后的運行情況，確保無異常。

4.4 遠程操作安全問題

隨著科技的發(fā)展，水電站的運行和管理越來越依賴于先進的信息技術，如遠程集控模式，在這種模式下，集控運行的遠程控制操作分為正常工況和突發(fā)事件工況。在正常工況下， 可以通過監(jiān)控系統(tǒng)對水電站進行實時監(jiān)控，以確保其正常運行。然而，當遇到突發(fā)事件時， 如設備故障、自然災害等，就需要進行遠程操作以解決問題。此時，如何確保遠程操作的安全性成為了一個亟待解決的問題。為了解決這一問題，研究人員和工程師們提出了許多解決方案。首先，可以使用安全協議來保護遠程操作的安全。安全協議規(guī)定了通信雙方在交換數據時必須遵守的規(guī)則，它可以有效地防止未經授權的訪問和篡改。通過使用安全協議，可以確保在遠程操作過程中數據傳輸的安全性和完整性。其次，加密通信技術也是保護遠程操作安全的重要手段。加密通信技術通過對數據進行加密處理，使得只有擁有解密密鑰的接收方才能正確解析數據內容。這樣，即使數據在傳輸過程中被截獲， 攻擊者也無法獲取到其中的信息。因此，采用加密通信技術可以有效提高遠程操作的安全性。此外，身份驗證和訪問控制技術也是保護遠程操作安全的關鍵措施。通過設置嚴格的身份驗證機制，確保只有經過授權的用戶才能進行遠程操作。同時，通過實施訪問控制策略，限制用戶對系統(tǒng)資源的訪問權限，防止?jié)撛诘陌踩L險。

4.5 水電站集控水情監(jiān)控安全風險

水電站集控水情監(jiān)控是水電站安全監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，它可以實現對水電站大壩、 泄洪洞、引水渠道等部位的實時監(jiān)測，以及對水位、流量、壓力等參數的自動采集和處理。在水電站集控水情監(jiān)控中，存在著一定的安全風險。例如，如果監(jiān)控系統(tǒng)出現故障或者被人為破壞，就會導致數據丟失或者無法及時獲取到相關信息，從而影響到水電站的正常運營。此外，如果監(jiān)控系統(tǒng)沒有及時發(fā)現異常情況并采取相應措施，也可能會導致事故發(fā)生。

5 結語

PSR 模型是一種基于概率的系統(tǒng)安全評估方法，它可以根據系統(tǒng)的運行狀態(tài)和歷史數據來預測系統(tǒng)的可靠性。在水電站群的管理中，PSR 模型可以有效地評估水電站的實際運行管理情況，從而為安全管理提供科學依據。通過PSR 模型，可以對水電站的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，及時發(fā)現和處理潛在的安全隱患，從而提高水電站的安全管理水平，并有效地處理信息差距問題。在水電站群的管理中，由于信息的不完整和不準確，往往會導致安全管理的困難，通過使用二元語義組評估方法，可以有效地消除信息差距，提高安全管理的準確性。例如，通過二元語義組評估方法對水電站的設備狀態(tài)、運行環(huán)境、人員操作等信息進行全面、準確地描述和評估，從而為安全管理提供更為準確的信息支持。