徐 浩,魏云冰,路永鑫,李 清

(上海工程技術(shù)大學(xué) 電子電氣工程學(xué)院,上海 201620)

近年來,由于突發(fā)性災(zāi)害事故頻繁發(fā)生,應(yīng)急工作面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在“預(yù)防為主、防消結(jié)合”的政策指導(dǎo)下,應(yīng)急演練的實(shí)用價(jià)值逐漸被認(rèn)可,其在電力、石化、消防以及鋼鐵等領(lǐng)域的應(yīng)用需求增長。應(yīng)急演練能夠幫助演練人員練習(xí)事故場景下的處置行為,掌握災(zāi)害后的應(yīng)急處置流程,熟悉設(shè)備的操作步驟。

配電室電力應(yīng)急演練是應(yīng)對配電室突發(fā)事件的一種應(yīng)急模擬活動(dòng),通過對配電室電力災(zāi)害事故情景進(jìn)行過程推演訓(xùn)練和提升演練人員的事故應(yīng)急判斷水平和應(yīng)急處置能力,熟悉和掌握配電室電力應(yīng)急處置策略。配電室電力應(yīng)急演練作為電力應(yīng)急的場景之一,其電力應(yīng)急處置過程應(yīng)以配電室電力應(yīng)急作業(yè)策略為依據(jù)。

配電室電力災(zāi)害事故具有非常規(guī)突發(fā)性、演變過程多變化、演變路徑不明確和發(fā)展態(tài)勢復(fù)雜等特點(diǎn),配電室電力應(yīng)急演練推演方案設(shè)計(jì)應(yīng)反映上述特征。因此,本文重點(diǎn)開展配電室電力災(zāi)害事故情景推演技術(shù)研究。在分析配電室電力災(zāi)害事故的演變過程基礎(chǔ)上采用“情景-應(yīng)對”分析法確定配電室電力災(zāi)害事故情景構(gòu)成要素及其作用關(guān)系?；趧?dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)推演和概率分析能力構(gòu)建配電室電力災(zāi)害事故的情景推演模型,為應(yīng)急演練人員打造一個(gè)符合事故發(fā)展規(guī)律的演練場景,訓(xùn)練其在復(fù)雜多變的應(yīng)急救援過程中的判斷和處置能力,提升演練人員的應(yīng)急技術(shù)水平和工作效率[1-2]。

1 應(yīng)急演練相關(guān)技術(shù)及理論

1.1 “情景-應(yīng)對”分析法

“情景-應(yīng)對”分析以往同類災(zāi)害事故發(fā)生和發(fā)展規(guī)律,根據(jù)當(dāng)前不斷發(fā)展變化的情景,采取合理措施以應(yīng)對災(zāi)害事故?！扒榫?應(yīng)對”的總目標(biāo)是盡量減少災(zāi)害損失和不利影響,根據(jù)具體情況采取合理措施?！扒榫?應(yīng)對”的內(nèi)涵在于控制和應(yīng)對兩方面。控制是基于情景演變規(guī)律采用合理的處置措施來影響災(zāi)害事故的走向,促進(jìn)災(zāi)害事故向期望方向演化。應(yīng)對是指通過及時(shí)的人工干預(yù)來降低事故危害,減少損失。因此,“情景-應(yīng)對”更強(qiáng)調(diào)“應(yīng)對”,及時(shí)通過合理的“應(yīng)對”措施促使災(zāi)害事故情景向有利的方向發(fā)展[3-7]。

“情景-應(yīng)對”模式是應(yīng)急領(lǐng)域目前較有效的分析方法之一,能夠?qū)?zāi)害發(fā)生的突然性、情景時(shí)間的連續(xù)性和路徑演變的多樣性進(jìn)行有效描述,有利于選擇合理的應(yīng)對措施。在實(shí)際應(yīng)用中,“情景-應(yīng)對”模式不僅可以從風(fēng)險(xiǎn)分析的視角研究突發(fā)災(zāi)害事故的演變過程,還可以從控災(zāi)減災(zāi)的角度進(jìn)行應(yīng)急演練系統(tǒng)情景推演模型設(shè)計(jì)[8-12]。

1.2 動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)

在分析突發(fā)災(zāi)害事故的演變規(guī)律和體現(xiàn)情景演變的動(dòng)態(tài)性上,動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)更有優(yōu)勢。動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(Dynamic Bayesian Network,DBN)是一種描述隨時(shí)間變化的系統(tǒng)模型。它通過增加時(shí)間元素把貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在時(shí)間維度上展開,使得事故推演過程前后連續(xù),時(shí)序變化符合時(shí)間推理,與實(shí)際情況保持了較高的一致性[13-15],如圖1所示。

圖1 動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)Figure 1. Dynamic Bayesian network

在圖1中,箭頭表示節(jié)點(diǎn)間的因果關(guān)系,時(shí)序進(jìn)一步反應(yīng)了節(jié)點(diǎn)在時(shí)間上的變化?；诠?jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)間關(guān)系、節(jié)點(diǎn)條件概率可表達(dá)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)變量的聯(lián)合概率。根據(jù)先驗(yàn)概率或某些節(jié)點(diǎn)的取值計(jì)算其他任意節(jié)點(diǎn)的概率信息。

動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合概率計(jì)算式如下所示。

(1)

動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)描述了變量集Xt={A1,B1,C1}的概率依存關(guān)系及其隨時(shí)間t=1,2,…,n的變化情況。在圖1中,對于任意時(shí)刻t,變量At決定變量Bt的狀態(tài),變量At和Bt共同決定變量Ct的狀態(tài)。變量集Xt的聯(lián)合概率分布如下所示。

P(Xt)=P(At)P(Bt|At)P(Ct|At,Bt)

(2)

無論突發(fā)災(zāi)害事件是單一事件鏈還是多因果關(guān)系和耦合關(guān)系的并發(fā)型事件,運(yùn)用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理算法均能基于歷史數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的先驗(yàn)概率信息來實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件的演化分析。

動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)災(zāi)害情景推演模型具有推演過程連續(xù)和直觀的優(yōu)點(diǎn),不僅能有效地演繹災(zāi)害事故的發(fā)展態(tài)勢,而且能反映災(zāi)害事故發(fā)展規(guī)律,幫助分析突發(fā)災(zāi)害事故的演變路徑并采取對應(yīng)處置措施,因而可以應(yīng)用于應(yīng)急演練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[15-17]。

1.3 基于時(shí)效因子的電力應(yīng)急演練績效評估方法

時(shí)間是應(yīng)急行動(dòng)中較寶貴的資源,配電室電力災(zāi)害事故應(yīng)急活動(dòng)本質(zhì)上就是與時(shí)間賽跑的災(zāi)害控制與減損活動(dòng),應(yīng)急演練活動(dòng)不僅要體現(xiàn)處置措施的合理性,還應(yīng)凸顯時(shí)間資源的重要性。對事故場景的正確分析判斷并采取合理處置措施的能力、時(shí)間資源的把握能力是應(yīng)急演練需要重點(diǎn)培養(yǎng)的目標(biāo)。處置措施的合理性、處置時(shí)間的把握與應(yīng)用是決定應(yīng)急目標(biāo)是否達(dá)到的關(guān)鍵因素,可對其進(jìn)行量化并作為演練績效評估關(guān)鍵指標(biāo)。

因此在演練績效評估關(guān)鍵指標(biāo)中需加入時(shí)效性因子,并且基于時(shí)效原則進(jìn)行演練效果評價(jià)。

時(shí)效因子是一個(gè)與應(yīng)急作業(yè)完成度正相關(guān)、與應(yīng)急作業(yè)耗費(fèi)時(shí)間負(fù)相關(guān)的評價(jià)指標(biāo),反映了演練人員在任務(wù)完成過程中表現(xiàn)出的綜合技能水平。

考慮到應(yīng)急演練活動(dòng)是由多個(gè)具體情景Si及相應(yīng)的應(yīng)急處置措施Mi組成,可以將具體的應(yīng)急處置措施Mi作為研究對象進(jìn)行分析。

時(shí)效因子定義為

(3)

式中,tdi為演練中處置措施Mi前期準(zhǔn)備的時(shí)間,單位為min;tai為演練人員完成處置措施Mi的實(shí)際時(shí)間,單位為min;Fei為演練中處置措施Mi的期望完成度;Fdi為處置措施Mi的初始完成情況,例如災(zāi)情報(bào)警、應(yīng)急指揮和應(yīng)急準(zhǔn)備等工作的完成情況,以對應(yīng)時(shí)刻應(yīng)急任務(wù)的完成狀態(tài)。

根據(jù)時(shí)效因子定義,上述變量之間的關(guān)系如圖2所示。在圖2中,橫坐標(biāo)代表時(shí)間,縱坐標(biāo)代表處置措施Mi的完成度。tei為演練中處置措施Mi實(shí)施的期望時(shí)間,Ti為演練中處置措施Mi實(shí)施的約束時(shí)間,即極限時(shí)間。

圖2 基于時(shí)效因子的變量關(guān)系Figure 2. Variable relationship based on time factor

圖2中的斜線斜率反映演練人員完成處置措施Mi的時(shí)效因子。實(shí)線1為預(yù)期應(yīng)急時(shí)效因子,是一個(gè)理想化的期望值,實(shí)線2為某演練人員實(shí)際演練的時(shí)效因,實(shí)線3為完成應(yīng)急措施Mi的及格時(shí)效因子,對應(yīng)在極限時(shí)間完成處置措施,虛線4表示沒有在約束時(shí)間Ti內(nèi)完成應(yīng)急措施Mi,時(shí)效因子直接賦值為0。

2 配電室電力災(zāi)害事故情景推演模型

配電室電力應(yīng)急演練關(guān)鍵技術(shù)研究應(yīng)注重分析電力災(zāi)害事故情景演變機(jī)理,挖掘?yàn)?zāi)害事故之間的因果性和關(guān)聯(lián)性,研究配電室電力事故情景演變的特征要素和發(fā)展路徑,基于動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建配電室事故情景推演模型。

2.1 配電室電力災(zāi)害事故發(fā)展機(jī)理

配電室電力災(zāi)害事故發(fā)展演變的突出特點(diǎn)是演變過程中災(zāi)害事故不斷變化,形成影響范圍更廣、破壞性更大的次生或衍生事故[18]。電力災(zāi)害事故的發(fā)展機(jī)理是災(zāi)害事故在內(nèi)在特性、人為干預(yù)、環(huán)境因素等共同影響下向不同方向發(fā)展演變的規(guī)律。

電力災(zāi)害事故的發(fā)展機(jī)理一般分為轉(zhuǎn)化、蔓延、衍生、耦合和突發(fā),如圖3所示。

在配電室電力災(zāi)害事故變化過程中,可能存在多種機(jī)理共同影響和作用,即具有共存性。

2.2 配電室電力災(zāi)害事故情景演變規(guī)律

配電室電力災(zāi)害事故情景演化是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程,包括情景構(gòu)成要素以及要素之間的相互聯(lián)系與作用[19]。在分析配電室電力突發(fā)災(zāi)害演變機(jī)理和演變路徑的基礎(chǔ)上將處置措施約束時(shí)間引入情景構(gòu)成要素,作為應(yīng)急目標(biāo)是否達(dá)到的必要條件和應(yīng)急演練人員處置及時(shí)性的評價(jià)指標(biāo)。配電室電力災(zāi)害事故的演變過程存在5個(gè)構(gòu)成要素,分別為情景狀態(tài)S、應(yīng)急目標(biāo)G、處置措施M、處置約束時(shí)間T和事故自身演變E。這5個(gè)構(gòu)成要素之間相互作用與影響,構(gòu)成一個(gè)基本單元,如圖4所示。

圖4 災(zāi)害事故情景要素之間的關(guān)系Figure 4. Relationship between disaster and accident scenario elements

在圖4中,S表示當(dāng)前情景狀態(tài),應(yīng)急目標(biāo)G是一個(gè)期望達(dá)到的目標(biāo)。在災(zāi)害事故的自身演變規(guī)律E(用“◎”表示)以及處置措施M作用下,情景狀態(tài)S變化進(jìn)入后序情景狀態(tài)S*,從情景狀態(tài)S到S*的轉(zhuǎn)換為一次情景演化過程。對每個(gè)處置措施M增加對應(yīng)的時(shí)效約束條件T,是否滿足時(shí)效約束條件T直接影響處置措施M對應(yīng)急目標(biāo)G的達(dá)成度。因此,構(gòu)成要素T一方面可以為應(yīng)急主體采取合理處置措施的干預(yù)時(shí)間提供參考依據(jù),另一方面可以在應(yīng)急演練系統(tǒng)中作為演練人員處置行為及時(shí)性的評價(jià)指標(biāo)。

采用處置措施M對災(zāi)害的發(fā)展進(jìn)行干預(yù),使災(zāi)害的發(fā)展向達(dá)成應(yīng)急目標(biāo)G的方向進(jìn)行演化,從而形成后序的可能狀態(tài)S*?？梢钥闯?該演化規(guī)律與動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的概率演化模型相似,即后序狀態(tài)由前序狀態(tài)的條件以及相關(guān)構(gòu)成因素來共同決定。因而,根據(jù)災(zāi)害演化過程的狀態(tài)概率關(guān)系可以構(gòu)建相應(yīng)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析和推演。

配電室電力突發(fā)災(zāi)害首先經(jīng)歷事故發(fā)生過程情景,隨后開始爆發(fā),并進(jìn)入事故發(fā)展演化的過程中。這一過程將依照事故發(fā)展規(guī)律和外界環(huán)境條件動(dòng)態(tài)演變出現(xiàn)多種演變路徑,進(jìn)入相關(guān)情景。當(dāng)應(yīng)急主體介入后,針對災(zāi)害事故情景確定應(yīng)急目標(biāo),進(jìn)而采取相應(yīng)處置措施,事故情景則在自身演變的同時(shí)向預(yù)期應(yīng)急目標(biāo)發(fā)展。在下一時(shí)刻,應(yīng)急目標(biāo)無論是否實(shí)現(xiàn),事故情景都會(huì)發(fā)展到下一狀態(tài)。類似演變不斷進(jìn)行,直至災(zāi)害事故消失,如圖5所示。

圖5 事故情景演化過程Figure 5. Accident scenario evolution process

災(zāi)害后t1時(shí)刻,情景狀態(tài)發(fā)展到S1,在處置措施M1影響下向應(yīng)急目標(biāo)G1演變。在t2時(shí)刻,情景狀態(tài)發(fā)展為S2,在處置措施M2作用下達(dá)到應(yīng)急目標(biāo)G2。類似演變持續(xù)到tn時(shí)刻,災(zāi)害事故消失。

當(dāng)在電力災(zāi)害事故發(fā)生后,在應(yīng)急人員沒有察覺或者沒有條件開展處置工作時(shí),災(zāi)害事故情景演變態(tài)勢主要為受環(huán)境影響的自發(fā)展態(tài)勢。當(dāng)應(yīng)急主體采取處置措施介入后,原有事故自發(fā)展態(tài)勢被改變,進(jìn)而呈現(xiàn)出多個(gè)發(fā)展方向和演變路徑。

3 配電室電力災(zāi)害事故動(dòng)態(tài)情景網(wǎng)絡(luò)模型

3.1 配電室電力災(zāi)害事故動(dòng)態(tài)情景網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

災(zāi)害事故動(dòng)態(tài)情景網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建步驟如下:

1)節(jié)點(diǎn)變量的確定。動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)具有多個(gè)節(jié)點(diǎn)變量,需要選擇合適的要素作為對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)變量。結(jié)合歷史案例、數(shù)據(jù)樣本或?qū)＜医?jīng)驗(yàn)判斷和確定影響事故演化的關(guān)鍵因素,并將關(guān)鍵因素進(jìn)行數(shù)據(jù)化,形成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)變量。

2)節(jié)點(diǎn)變量之間關(guān)系的確定。在貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)變量確定后,進(jìn)一步對各個(gè)節(jié)點(diǎn)變量之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行確定,需要基于前述配電室電力災(zāi)害事件的演變路徑圖得到對應(yīng)的有向圖,形成多路徑的配電室電力災(zāi)害因果關(guān)系鏈,并按時(shí)間片段構(gòu)建情景演變動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò),如圖6所示。把情景狀態(tài)S、應(yīng)急目標(biāo)G、處置措施M與處置約束時(shí)間T之間的影響關(guān)系按照時(shí)間斷面確定為不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),描繪出處置措施M作用于情景狀態(tài)S,情景狀態(tài)S作用于應(yīng)急目標(biāo)G的節(jié)點(diǎn)因果關(guān)系。在每個(gè)時(shí)間斷面可能面臨多個(gè)同類節(jié)點(diǎn)變量,例如在事故發(fā)生過程情景中,處置措施M11、M12、M13等要素影響情景狀態(tài)S11、S12、S13,而情景狀態(tài)影響G11、G12、G13等應(yīng)急目標(biāo)。

圖6 配電室電力災(zāi)害事故情景演變的動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)Figure 6. Dynamic Bayesian network for disaster and accident scenario evolution of power distribution room

3)分配概率。在對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)變量分配概率時(shí),結(jié)合歷史資料、數(shù)據(jù)樣本和領(lǐng)域?qū)＜乙庖姶_定各節(jié)點(diǎn)變量的條件概率。如果變量存在父節(jié)點(diǎn),則可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)確定條件概率,即P(Si|P(∏Si))。如果不存在父節(jié)點(diǎn),則根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)指定先驗(yàn)概率,即P(∏Si)。

3.2 配電室電力災(zāi)害事故動(dòng)態(tài)情景概率計(jì)算

基于構(gòu)建的配電室突發(fā)災(zāi)害事故動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和條件概率,采用聯(lián)合概率計(jì)算式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)變量的狀態(tài)概率,依次得到后序節(jié)點(diǎn)變量的狀態(tài)概率,從而實(shí)現(xiàn)災(zāi)害事故的情景推演。

通過整合配電室電力災(zāi)害事故節(jié)點(diǎn)間的因果關(guān)系、演化路徑、狀態(tài)概率等信息,生成配電室電力災(zāi)害事故情景演化態(tài)勢,如圖7所示。

圖7 配電室電力災(zāi)害事故情景演化態(tài)勢Figure 7. Evolutionary scenario of power distribution room electrical disaster accident

圖7直觀清晰地給出災(zāi)害事故發(fā)生、發(fā)展、演化的整體情況,具體包括:

1)事故狀態(tài)及變化方向;

2)事故情景的發(fā)生概率;

3)事故發(fā)展作用因素和響應(yīng)時(shí)間約束等。

4 配電室電力災(zāi)害事故情景推演模型驗(yàn)證

為了驗(yàn)證提出的配電室電力災(zāi)害事故情景推演模型的合理性,以某礦業(yè)公司6 kV配電室重大電力災(zāi)害事故為例進(jìn)行實(shí)證分析。該事故造成配電室內(nèi)1個(gè)高壓柜及多條電纜完全燒毀,周圍開關(guān)柜嚴(yán)重?fù)p壞,是一起典型配電室電力災(zāi)害事故。

1)事故情況介紹。

某日10時(shí)50分,某礦業(yè)公司110 kV變電站內(nèi)的6 kV配電室突發(fā)電力災(zāi)害事故,相關(guān)電氣接線如圖8所示。

圖8 某礦業(yè)公司6 kV配電室主接線Figure 8. Main wiring of 6 kV power distribution room of a mining company

主控室人員發(fā)現(xiàn)母線電壓大幅度變化,同時(shí)告警信號(hào)屏上多個(gè)光字牌閃亮,出現(xiàn)配電室601母聯(lián)斷路器保護(hù)動(dòng)作信號(hào)和632斷路器保護(hù)動(dòng)作信號(hào),配電室方向出現(xiàn)濃煙和火光?？刂迫藛T馬上切斷191進(jìn)線斷路器,全站失壓。

經(jīng)過滅火等一系列緊急措施處置,火災(zāi)撲滅后發(fā)現(xiàn)632高壓斷路器柜徹底燒毀,柜內(nèi)鋁排部位發(fā)生過相間弧光短路故障。不僅與632斷路器關(guān)聯(lián)的電力電纜被燒毀,而且與相鄰斷路器柜之間的金屬隔板也被燒毀,周圍高壓開關(guān)柜均遭到嚴(yán)重破壞。

2)事故情景演變路徑推演。

經(jīng)過事故實(shí)例分析,根據(jù)對情景要素的劃分,依據(jù)歷史數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)選取災(zāi)害事故過程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)和影響因素作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)變量,最終確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)變量如表1所示。其中情景狀態(tài)S、處置措施M和應(yīng)急(預(yù)期)目標(biāo)G分別為11個(gè)、7個(gè)和7個(gè)。

表1 某礦業(yè)公司6 KV配電室火災(zāi)事故情景要素Table 1. Elements of a fire accident scenario in a 6kV distribution room of a mining company

根據(jù)表1對各要素進(jìn)行相關(guān)性進(jìn)行分析,形成該起配電室火災(zāi)的事故場景,如圖9所示。

3)根據(jù)配電室重大火災(zāi)事故情景推演,從632斷路器出線電纜短路起火的事故發(fā)生情景開始,依據(jù)事故的發(fā)展和演化相應(yīng)情況,結(jié)合歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)并參考專家建議確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的條件概率,各節(jié)點(diǎn)的條件概率表2所示。

表2 S1情景狀態(tài)下條件概率Table 2. S1 scenario state conditional probability

表2分別列出了632斷路器出線電纜短路起火S1情景狀態(tài)下,在處置措施為跳開總進(jìn)線斷路器M1時(shí)事故發(fā)展和演化相應(yīng)情況的概率。

表3列出了632斷路器柜內(nèi)弧光放電S2情景狀態(tài)下,為了能夠達(dá)到杜絕相鄰線路提供短路電流預(yù)期目標(biāo)G2,在采取處置措施跳開相鄰斷路器M2時(shí)事故發(fā)展和演化相應(yīng)情況的概率。

表3 S2情景狀態(tài)下條件概率Table 3. S2 scenario state conditional probability

表4列出了632斷路器柜起火S3情景狀態(tài)下,采取利用處置措施CO2泡沫滅火器撲滅已出現(xiàn)明火M3時(shí)事故發(fā)展和演化相應(yīng)情況的概率。

表4 S3情景狀態(tài)下條件概率Table 4. S3 scenario state conditional probability

表5分別列出了情景狀態(tài)S5～S10的各種可能出現(xiàn)的情景以及處置措施的概率。

表5 S5～S10情景狀態(tài)下條件概率Table 5. S5～S10 scenario state conditional probability

利用動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合概率計(jì)算式,從S1開始計(jì)算各節(jié)點(diǎn)變量的狀態(tài)概率。例如,S1中True的狀態(tài)概率為

P(S1)=P(S1/M1=True)P(M1=True)+
P(S1/M1=Flase)=0.902

(4)

S1中False狀態(tài)概率為

P(S1/M1=True)·P(M1=True)+P(S1/M1=Flase)·
P(M1=Flase)=0.098

(5)

同理可計(jì)算其他節(jié)點(diǎn)變量的狀態(tài)概率。

本文利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)可視化仿真軟件GeNIe(ver 2.3)獲得各節(jié)點(diǎn)變量的狀態(tài)概率,如圖10所示。

圖10 電路結(jié)構(gòu)Figure 10. Circuit structure

以上對某礦業(yè)公司6 kV配電室突然電氣起火的情景推演進(jìn)行了簡化,真實(shí)的災(zāi)害事故影響因素繁多,在實(shí)際應(yīng)用中可選取關(guān)鍵因素以提高情景推演的真實(shí)性。

4)結(jié)果分析。

推演結(jié)果表明,事故按632斷路器出線電纜短路起火→632斷路器柜起火→電纜溝起火→周圍斷路器柜起火→設(shè)備損壞和濃煙持續(xù)的路徑演變。其中,短路引起出線電纜起火概率為90%,電纜溝起火概率為72%,設(shè)備損壞、濃煙持續(xù)概率為76%,推演結(jié)果與實(shí)際災(zāi)害事故的發(fā)生和發(fā)展情形相吻合,證明了該推演模型的有效性。

每個(gè)事故情景都面臨應(yīng)急目標(biāo)和處置措施的選擇,針對配電室電力事故的特殊性地選擇合理的處置措施對減少事故造損失具有重要作用。除處置措施合理外,處置時(shí)間的把握也較為重要,二者都是應(yīng)急目標(biāo)是否達(dá)到的關(guān)鍵因素,決定了事故下一步演變方向。

無論應(yīng)急目標(biāo)和處置措施是否合理,事故仍有可能向悲觀方向發(fā)展,但處置措施在一定程度上影響事故的發(fā)展態(tài)勢。正確的人工干預(yù)既能阻礙事故向悲觀方向發(fā)展,又能有效地減少災(zāi)害影響。

5 結(jié)束語

針對目前配電室電力災(zāi)害仿真演練系統(tǒng)缺乏符合電力災(zāi)害發(fā)展規(guī)律的事故情景推演模型等問題,本文開展配電室電力災(zāi)害事故的情景推演模型和演練合理評價(jià)等關(guān)鍵技術(shù)研究。分析配電室電力突發(fā)災(zāi)害事故的演變機(jī)理和演變路徑,運(yùn)用“情景-應(yīng)對”分析法和動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)將處置措施約束時(shí)間引入情景構(gòu)成要素,構(gòu)建配電室電力災(zāi)害事故的情景推演模型。同時(shí)基于時(shí)效原則進(jìn)行演練效果評價(jià),為應(yīng)急演練計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)提供合理的事故情景推演驅(qū)動(dòng)模型和評價(jià)方法。最后以某礦業(yè)公司一起6 kV配電室重大火災(zāi)事故為例進(jìn)行實(shí)證分析,證明了配電室電力災(zāi)害事故情景推演模型的可行性。