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【关键词】既有公共建筑;评估时点;安全性风险
任何一个建筑都要经历前期建设和使用维护两个阶段,其中使用维护阶段跨越时间较长,也最容易出现各种各样的问题。对于公共建筑来说,使用阶段跨度时间更长,出现问题后对社会影响更大,理应是安全性风险的重点评估时段。但是目前我国针对既有公共建筑的风险评估没有详细完整的规定,只是针对比较容易出现问题的事件约定了评估的机构和内容。此外虽然有规定要对危房进行鉴定,但却要先由房屋所有权人或使用人提出申请之后方能进行鉴定,并没有涉及房屋强制性定期检测的问题1。相关部门无法律依据来对既有公共建筑整体进行强制性的周期安全评估,也无法强制要求对存在安全隐患的公共建筑进行整修。所以,针对既有公共建筑研究其安全风险评估问题势在必行。本文从三个方面详细研究了我国既有公共建筑安全风险评估的评估时点设置问题。
1 国外建筑物风险评估时点情况分析
在众多的国外建筑物管理相关的法律文献和相关研究资料中,真正涉及风险评估时点的内容并不多,而且由于执法力度、气候、地理因素等方面的不同,对我国的借鉴意义不大。相关研究中只有新加坡和日本在这方面有较为明确的规定,此外还有德国的行业约定俗成值得参考。
1.1 新加坡
新加坡是一个法制性较强的国家,其《建筑管理法》中就明确规定除临时建筑物和独立和半独立住宅外,建筑物在投入正式使用后,政府仍然要定期进行检查,对住宅项目规定每十年检查一次,对非住宅项目每五年检查一次,以确保其能安全使用。这是国外相关资料中对建筑物使用阶段风险评估时点较为明确的规定。但该规定主要针对的是建筑结构安全,并不包括建筑内部人员活动的安全性,因此该时点设定的并不全面。
1.2 日本
由于日本属于地震频发国家,所以日本在建筑物抗震方面有比较严格的规定2,对一定规模的剧场、影院、超市、医院、学校、体育馆、美术馆和宾馆等公共建筑还要进行定期检查:在建筑竣工后第5年、第10年及之后每10年,对建筑进行一次全面检查,该项定期检测时点可作为建筑物使用阶段风险评估时点设置的重要参考依据。此外日本对住宅类建筑还制定了详细的检查年限和修缮周期3:房屋结构三年检查一次(包括基础、地国梁、墙柱、梁板、楼梯等);房屋设备每年一次;外落水设施三年一次。虽说住宅类建筑不能代表全部的建筑物,但该修缮周期还是可以作为建筑物使用阶段安全评估的参考时点。
1.3 德国
虽然德国相关法律法规中没有关于建筑物使用阶段风险评估的具体时点规定,但却有一个约定俗成的行业规定――在建筑物即将到达使用年限时,原设计单位有义务向该建筑物的现有者提供延续使用或更改用途的设计建议及需要进行安全评估的部位。即由设计单位发出提醒及相关建议,由业主进行该项工作。由此可知,在德国,由于其质量较好,建筑物在设计寿命期结束后是可以继续使用的,但其内部的各个部分都将进入到一个质量无法保证的阶段,因此如果想继续使用,则应在设计寿命期结束时进行全面的安全评估。
2 安全事故的统计资料推断
对既有公共建筑发生的安全事故进行分析、总结和推断,可以得出既有公共建筑风险评估时点的应设时段。
2.1 从使用原因导致事故推断
从目前统计的资料来看,既有公共建筑因使用和维护原因导致的安全质量事故并不在少数,表2-1详细列举了导致安全质量事故的具体原因和所占比例。
表2-1 既有公共建筑安全事故原因分析
事故原因类型 事故原因 频率(%)
维护管理不善 未建立清灰制度(减轻屋面荷载) 16.7
未设计和考证便注胶治漏
疏水缝堵塞
下水管堵塞致使水压升高
线路老化
拆除不当
使用不当 随意改变结构用途 23.3
长期无人使用
二次装修不当
天燃气管道泄露
超荷载使用
地下水位变化 过量抽取地下水 6.7
长期不定时的滥灌水
违反安全操作规程 电梯违章操作 23.3
年久失修 超寿命使用 3.3
渐发型因素 钢筋锈蚀 26.7
水土流失
久雨后贴面砖吸水饱和
无排水沟,水渗透严重
下水管破碎,生活污水浸入素填土地基
大量污水渗入地基土
气候导致冻融交替次数增加
地基长期浸泡
从上述统计分析中可以看出,渐发型因素和使用不当及维护管理不当是造成既有公共建筑安全事故的主因,其中涉及到装饰材料的一般发生在使用2~5年内,因此该时段中应设立一个安全风险评估时点。涉及到管道材料的一般发生在使用2年内,因此在装饰材料设置时点之前还应设置一个安全风险评估时点。涉及到钢筋锈蚀的一般发生在使用8~10年内,一旦钢筋锈蚀就容易出现较大的安全事故,因此在该时段也应设立一个安全风险评估时点。
此外关于超寿命期使用造成的安全事故也有涉及:重庆一使用100多年土木结构的老房子突然倒塌,在倒塌前老屋便已年久失修存在危情。老屋原本是作为图书馆兴建的,其设计寿命大大低于实际使用年限,当其设计寿命期到达后并没有进行任何评估和鉴定便继续使用,最终造成倒塌事故。通过该事故我们可以看出,在到达使用年限时,为了确定能否继续使用该建筑,需要对建筑物进行全面的评估,以保证安全。
2.2 从事故发生时间推断
既有公共建筑风险评估的评估时点还可以从事故的多发时段来推断。表2-2中列举了安全质量事故的多发时段及其所出现的频率。
表2-2 在使用阶段发生安全事故的事故发生时段分析
事故发生时间 2年以内 2~5年 5~10年 10年以上
频率(%) 因使用原因造成的安全事故 34.6 23.1 19.2 23.1
从表2-2中可以看出,使用2年内是所有安全事故的多发时段,该时段离建筑物的设计使用年限结束期相距太远,故在该时段应设置一个风险评估时点,以保证建筑能安全使用,完成其使用价值;使用2~5年和使用10年以上也是事故频发的时段,因此这两个时段也应分别设置评估时点对建筑进行安全性风险评估;使用5~10年是事故发生频率最低的时段,原本作为评估时点的参考时段价值不大,但因使用原因导致的安全事故在该时段发生的频率将近20%,也是一个不可忽略的比例,所以该时段还是具有一定的参考价值,设置一个风险评估时点是比较妥当的做法。
3 使用阶段结构疲劳及损伤研究 建筑物在建成使用后,随着时间的推移,其各部分结构不可避免的会产生疲劳及磨损,一旦这种疲劳和磨损达到一个“临界点”,结构便会产生裂缝、渗漏、剥蚀等问题,给整个建筑物的安全稳定带来隐患,影响继续使用。因此有必要针对结构疲劳和损坏的“临界点”进行分析,从而找出应该设置安全风险评估的时点,进行定期检测和周期性维修,能够预防病害和破损的发生、发展,保持设备技术良好,安全适用,延长建筑的使用寿命。
3.1 我国建筑物保修期 通过我国目前对建筑物保修期的规定可以看出当前各个部分结构的正常使用年限,从中可以间接得出结构的疲劳及损坏“临界点”。
我国规定,建设工程在正常使用条件下的最低保修期限4:基础设施工程、房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程,为设计文件规定的该工程的合理使用年限;屋面防水工程、有防水要求的卫生间、房间和外墙面的防渗漏,为 5 年;供热与供冷系统,为 2个采暖期、供冷期;电气管线、给排水管道、设备安装和装修工程,为 2年。其他项目的保修期限由发包方与承包方约定。
3.2 我国既有公共建筑结构耐久性分析 由于混凝土自身耐久性差等原因,许多建筑建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂等现象,其他部分也常常由于材料的耐久性差而出现问题,因此应对结构的耐久性进行分析,找出耐久性失效的时段。
3.2.1 混凝土耐久性 我国多数既有公共建筑采用钢筋混凝土结构,因此混凝土的耐久性直接关系到整个建筑物的正常使用。钢筋混凝土结构一直被认为是一种非常耐久性的结构形式,然而,大量的钢筋混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效,达不到预定的服役年限。这其中大部分是由于结构的耐久性不足导致的。特别是沿海及近海地区的混凝土结构,由于海洋环境对混凝土的腐蚀,尤其是钢筋的锈蚀而造成结构的早期损坏,丧失了结构的耐久性能。耐久性失效是导致混凝土结构在正常使用状态下失效的最主要原因。 混凝土耐久性失效多见的是混凝土碳化、钢筋锈蚀等。
(1)混凝土碳化5 混凝土的病害主要有裂缝、渗漏、剥蚀三种,其中影响安全和使用的最大病害是裂缝。而混凝土出现裂缝则主要是由于混凝土碳化导致的,故在实际使用过程中,混凝土结构达到使用寿命的标志一般认为是混凝土碳化到钢筋表面或钢筋锈蚀后构件出现顺筋裂缝。
影响混凝土碳化的因素包括环境因素和混凝土材料本身的因素:混凝土密实度越大,碳化速度越慢;二氧化碳浓度越大碳化速度越快;环境温度越高,碳化速度越快;环境相对湿度在50~70%时,碳化速度最快。这些因素可以从时间中体现出来,基于Fick第一扩散定律的碳化模型认为混凝土的碳化深度D与碳化时间t的关系式为:
D=α*t1/2 (3-1)
式中,a为碳化速度系数;D为混凝土碳化深度(mm);t为测定D的碳化时间(年)。
由现有资料可以看出,建筑物使用10年其结构碳化深度一般是15~20mm,使用20年的为20~23mm,使用30年的大约在25mm左右。但值得注意的是,环境条件的变化也会造成碳化深度不同。我国环境正在不断恶化,目前酸雨面积已超过国土的30%,酸雨会导致混凝土碳化加剧(酸雨中含有较多的酸性物质,雨水直接与混凝土中的Ca(OH)2作用,使混凝土碳化速度加快),我国目前关于混凝土保护层厚度规定中最薄的仅有15mm(一类环境、C25~C45、板、墙、壳),根据上述资料所表明的碳化深度有必要在使用10年进行一次安全性风险评估。除此之外,由于外在环境的影响,在进行该评估之前也应适当增加一个评估时点。
(2)钢筋锈蚀及混凝土腐蚀6 大量工程实践证明,在钢筋混凝土结构中,钢筋的锈蚀是影响服役结构耐久性的主要因素。在有水、二氧化碳的环境下,混凝土中埋置钢筋表面的钝化膜被逐渐破坏,钢筋就会发生锈蚀,并且随着锈蚀的加剧,将导致混凝土保护层开裂,钢筋与混凝土之间的粘结力破坏,钢筋受力截面减少,结构强度降低等一系列不良后果,从而导致结构耐久性的降低。混凝土中钢筋锈蚀过程可分为以下几个阶段(见图3-1):
图3-1 混凝土中钢筋腐蚀过程示意图
从图3-1中可以看出,t0> t1> t2> t3。即当混凝土表面出现破坏现象后,很快结构便需要进行全面大修,因此,钢筋锈蚀引起混凝土顺筋开裂的临界时间点是一个安全评估的关键时点(t0+ t1)。上面已经讨论了碳化时间,在此基础上考虑氯盐污染可以得出t0大大低于碳化时间,又根据现有资料可以看出,t1大约为t0时间的一半,t0+ t1基本可以定在使用10年。
3.2.2 其他材料结构耐久性 其他材料结构主要包括装饰工程和水电管道工程,该结构部分对建筑整体稳定性影响没有混凝土结构大,但因其与既有公共建筑中人员活动安全密切相关,因此,该部分耐久性也是使用阶段安全性风险评估时点需要研究的部分。
对于防水材料来说,其老化期根据使用材料的不同约为8~15年。虽说很多建筑物防水耐久性最低为10年,但因为目前在防水工程中普遍存在的施工不过关和材料质量不合格等原因,实际上防水材料普遍在5年内便出现老化现象,尤其是中小学的校舍,往往使用不到3年,防水材料就需要重新进行铺设或加盖。对于内墙面、地面装饰来说,由于既有公共建筑中人员流动性较大,使用频率较高,其老化要比防水材料早,如:墙面、顶棚抹灰层脱落多发于使用3年;地面空鼓开裂、大面积起砂多发于2年;门窗翘裂、五金件损坏也多发于2年7。对于外墙面砖尤其是许多大型公共建拥有的玻璃幕墙来说,其发生脱落的时间大约为使用5年。既有公共建筑的管道和供热供冷系统较多、使用也较频繁,故此其结构老化的速度也较快,大约在使用2~3年。
4 结论 从上述分析中可以看出,文中第一节通过对国外资料的分析中可以看出,值得我国借鉴的评估时点为使用5年、使用10年及之后每10年、设计寿命结束;第二节通过两个不同的角度对现有的安全事故进行统计分析,得出评估时点的建议时段为使用2年内、使用2~5年、使用8~10年、达到设计使用年限。第三节罗列了我国的保修期、相关需要进行质量检测时点的法规,还对结构的耐久性进行了分析,得出结构的疲劳及损伤“临界点”为:2年、5年、10年。
综合上述三方面的考虑,针对我国既有公共建筑安全风险评估时点设置问题,本文通过上述研究给出以下建议。建议设置在:使用2年,使用5年,使用10年及之后的每10年,设计使用期结束后每年。具体见图4-1。 值得注意的是,既有公共建筑在其较长的使用维护期内,发生对建筑物使用安全产生较大影响事件的可能性较大,故还应对这些偶发事件(地震、恐怖袭击、非常规性暴雨、使用功能改变等)进行研究,分析其给建筑物带来的安全性风险,进一步确定既有公共建筑的特殊评估时点。
图4-1 既有公共建筑安全性风险评估时点
参考文献:
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1.1风险评估原则
1)在评估时应当对评估对象充分了解,评估标准也要与其适用的范围符合。也就是说,在风险评估时,我们需要根据具体问题具体分析,根据对象采取适当的方式对其进行处理。
2)评估的方式与标准一定要根据现实情况不断更新,科技与产品的发展极为迅速,如果采用落后的评估方式与评估标准,会使得结果不如人意。特别是雷电电磁脉冲(LEMP)的危害逐渐占据主导地位时,通信、电子和网络等行业的发展给雷电灾害风险评估提出了很多需要解决的问题。
3)在评估是一定要对评估结构与评估标准进行仔细的斟酌与探讨,因为这是影响风险评估的两个重要因素。
4)在评估雷电灾害风险时,应当注重评估风险,而不是注重其来源。雷电灾害的来源比较难评估,不如评估损失实用。也要注意不要重复计算,或者在计算时有所遗漏。
5)对于不同的评估主体来说,风险评估往往需要考虑的因素很多,所以标准并不是唯一的,因此我们应当重点对评估主体的风险进行评估。
1.2雷电风险评估方法
在评估雷电灾害时,如果评估方式运用不恰当,会对风险评估的每个环节造成影响,最终使结果与实际发生偏差。因此,在评估前应当对系统有一个完整的了解,然后采取恰当的方式进行风险评估。我们可以将风险评估的方式划分为三大类,分别为定量风险评估,定性风险评估,还有综合风险评估。IEC62305评估程序便是以定量风险评估为基础方法的程序,这个程序会针对评估对象的所有潜在风险因子进行分析,计算出准确的风险分量,然后对比我们可以承受的风险值,在精确比对后来确认评估对象是否需要实行雷电防护,如若其需要保护,程序也会计算出其需要的雷电保护等级。防雷工程对于建筑施工是极为重要的,现代化的建筑设施应当重视雷电灾害风险评估,在工程设计和施工前期就应当做好防雷工程设计。这样可以将过去针对建筑物的全面雷电保护方式彻底淘汰,对建筑物采取雷电保护的设计与建造,将薄弱部分保护,让雷电防护更加完善实用,是精细化雷电保护的主要目的。
2地理与气候
日喀则江孜县,位于自治区南部,地处冈底斯山与喜马拉雅山之间,地势南北高,中西部低,距拉萨南约230公里处,距日喀则东约100多公里处,平均海拔4000米左右,全县总面积3800平方公里,年楚河两岸为峡谷地带,最高海拔为7191米,江孜县境内有年楚河经过,年楚河由日喀则地区康马涅如藏布江和江孜龙马河汇聚而成,流经康马等4县后汇入雅鲁藏布江。从地理上看很重要,和拉萨、日喀则形成三足鼎立,是通往亚东、印度大吉岭的交通枢纽,从气候上看,属高原季风半干旱气候。江孜县干湿季节分明,夏季雨水充沛集中,温暖湿润,冬季干冷,日照充足,太阳辐射强烈,日温差大而年温差小,无霜期短。年日照时数3189.8小时,年无霜期110天左右,年降水量291.1毫米,年平均气温4.7℃,雨热同季,光温配合好,便于种植。自然灾害主要有雷暴、干旱、山洪、风、霜、冰雹等。据全国雷暴日统计表可知,年平均雷暴日78.8[天/年]属于强雷暴区。由于此县每年都会发生因雷击而造成人员伤亡、火灾、停电、信息系统毁坏等事故,严重威胁着江孜县公共安全和人民生命财产安全,因此,加强防雷减灾安全工作显得更为紧迫和重要。
3现场勘测
3.1建筑物概况
自治区日喀则地区江孜县行政楼始建于2000年,建筑面积184平方米,大楼长24米,宽8米,高10米,分上中下三层,是混凝土结构,行政楼的东面为农田,南北是民房和商铺且都是二层左右,西面为马路,大楼在旷野中成孤立的,僵住屋里面均有办公区,计算机中心,档案馆,一楼两边为计算中心和档案馆,机房地板为油布,内设20几台电脑,电话线与电力线均无安装SPD,电力线有空气开关,机房无屏蔽措施,档案馆无消防工具,人流量少,内部有电力线和电话线同样没有安装SPD,二、三楼为办公区相对人员较多,办公所配有的电脑没有特定的防护措施,行政楼入口处与草坪下雨天无久停留人员,前面种种不足情况已经严重威胁到工作人员的安全和财产损失,为了用最少资金达到最好的效果将雷击损失降到合理范围因此做了此次风险评估,县行政楼是县政府综合管理全县经济建设和社会发展事业,主管县政府日常政务工作,实施行政指挥、监督,公共服务和综合协调的职能部门,是整个县政治、经济、社会发展的中心。因此建立政府楼,并对它进行雷击防护是很有必要的。
3.2建筑物内部装置
建筑物防雷装置情况:
3.2.1防直击雷装置
建筑物设计有完善的防直击雷装置,并利用建筑物框架结构柱筋做引下线,接地电阻小于等于4.0Ω
3.2.2电源线路布置
供电系统为:TN-C-S,电源线缆设计由300米外变压器架空接入楼内。
3.2.3信号线路布置
信号线设计200米埋地进入,所有进入机房的信号线在入户处没有安装信号避雷器。
4结论
[关键词]风能发电 雷击风险评估 保护措施
[中图分类号] TK81 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-9-339-1
风能发电站雷击风险评估的意义:
作为当前最具开发潜能、最清洁的可再生资源,风能如今已经被人们广泛接受和利用。
随着全球温室效应的日趋严重,低碳成为各国政府相继倡导的一项重要的环保理念;在全球碳交易(CDM)的背景下,我国的风电产业发展得到了快速的发展,在风电产业快速发展的同时,雷电(接地)对风力发电机组运行产生的影响逐步得到了业主和风电制造企业的重视。
在自然界中,雷电是一种危害性极强的现象。雷击不仅会造成人员伤亡,而且还会导致各种电力设备、电子设备损坏,其危害性非常之大。
在风能发电站的运转中,风电机组是其重要组成部分。风力发电机因具有体积大、高度高的特点,常常会遭受雷击,虽然机组也都采取了一定的防雷保护措施,但在一些雷电密集区,如风雷发电站,就常常受到雷击的威胁。
而雷击是风电机组运行过程中经常遇到的自然灾害,是造成风机停机的原因之一。
由于风电机组维修费用高昂,风电机组遭受雷击往往会带来较大的经济损失。
(1)明确影响风力发电机组遭雷击的因素。
影响风力发电机组遭雷击的因素很多,归结起来不外乎内部和外部因两种因素。
影响风力发电机组遭雷击的外部因素主要来自两个方面:自然条件和认为条件,根据这两个来源,就可将其分为自然条件因素和人为条件因素。
自然条件因素主要指风力发电机组所处的地理位置,海拔、地质条件、雷暴活动特点。
人为因素则重点是风力发电机组的接地系统,风力发电机组的接地系统对于风力发电机组的由于风力发电机组在高接地电阻下运行,可能产生的后果就是地电位的飘移,而潜在的隐患就是增加雷击风险。
(2)清楚风能发电站受到的雷击威胁。
在雷击发生时,对于风力发电机组而言所受到的威胁可分为三种:直击雷威胁、雷电电磁脉冲威胁以及内部工艺产生的电位差造成的威胁对于以上三种威胁前两种威胁较为清晰,而后一种比较模糊。实际上内部工艺产生的威胁主要是整机防雷系统的不完善。由于内部防雷系统不完善而造成的电涌保护器(SPD)无法实现能量配合、SPD选型不对,高挂低用、残压超过被保护设备的耐压值、SPD接地线过长、整机等电位系统对地阻抗不匹配等因素都是内部工艺不完善可能造成设备损坏的主要原因。
(3)分析风雷发电站中受雷击部位及其保护。
第一,接闪器。接闪器作为风力发电机组中位置最高的部件,叶片是雷电袭击的首要目标,同时叶片又是风力发电机组中最昂贵的部件,因此叶片的防雷击保护至关重要。
对于叶片的保护,可以在叶尖加装一个特殊设计的不锈钢螺杆,即叶片最可能被袭击的部位,接闪器可以经受多次雷电的袭击,损坏后也可以方便地更换。接闪器的另一端与叶片内做为引下线的钢丝或铜导线连接。
第二,机舱。在机舱上部周围敷设避雷带,为了防止对机舱内的设备造成影响,避雷带应用绝缘子与机舱隔离。
第三,测风设备的传感器。测风设备的传感器可以用避雷针保护。为了防止雷击时产生绕击和侧击,加装屏蔽型的避雷环给予保护。因此位于LPZ0区的部件,可以采用避雷针、避雷带相结合的方式进行保护,并将避雷针与避雷带连为一体。
(4)积极采取防雷击措施。
第一,接地。在风能发电站,几乎越高遭雷击的概率越高,同时机组越高造成大气的等电位分布畸形越大。在正常的大气电场下,由于空气对流及空气导电杂质的分布较为平均,所以静电场在常态的表现为平均的等电位分布线(静电场等电位线)。在风机的周围,静电场等电位线发生畸变,导致在风机顶端形成密集电荷区,这种电荷区正电荷的密度高于周围电荷的密度。所以,也是容易形成上行先导的重要原因,而当机组的相对高度增加时,这种静电场的畸变也会更强。风力发电机组是否会遭到雷击IEC62305给出了模拟计算公式,按照该公式的关系可以得出风力发电机组遭雷击的概率、按照现在MW机组平均高度在90M以上计算,其雷击概率为每10年遭受3次雷击,这组数据关系中没有引入雷暴地区的雷暴密度和接地电阻和机组所在地海拔高度的因素。
第二,引下线。雷电流的引下是一个复杂的过程,为了减少和避免雷电流经过的地方对机舱内设备造成干扰和损坏,引下线越短越好,经过的途径要少越好。传统的引下线方式是叶尖――叶片――轮毂――发电机的碳刷,因此发生雷击时,碳刷等部件极易损坏。为了改进传统的引流方法,利用放电间隙的原理,可以在机舱的下端安装一个横向齿轮,在叶片的根部安装一个纵向齿轮,两个齿轮与塔架绝缘,这样无论轮毂怎样旋转,两个齿轮之间都会有一个间隙,这类似于最初用在变电站的空气间隙型避雷器,一端连着接闪器,一端连着接地体。这样,在发电叶片接闪雷电流时,雷电流就沿固定的路径入地,从而有效地避免了雷电流通过其它途径接闪器在接闪电流以后可以沿着下列途径泄放入地,该方法是利用放电间隙的原理,措施。塔架、所有金属设备,如开关柜、电动机、发电机,应连接到局部等电位连接带。同时应将金属设备的等电位接地与电源系统、控制系统、信号系统避雷器的接地端子分开,整个接地系统始终采用共地不共线的原则,避免各接地端子上因高电位产生反击、火花放电等现象。
参考文献
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【关键词】继电保护隐患;运行风险;在线评估
前言
随着经济的发展,我国电力行业的发展步伐也开始逐渐加快,电力行业的改革以及对新技术的应用也更加频繁,对于电力基础设施的管理也开始提上电力企业的工作日程。国家电网的建设使得电力网络的覆盖范围越来越大,而由于其结构和运行方式的复杂化和多样化,电网的安全问题也成为人们关注的重点。继电保护是保障电网安全稳定运行的第一道防线,其作用和意义都是十分重大的。
1 继电保护中存在的问题
1.1 定值整定和配合困难
现代电网的不断发展和扩大,使得其自身的结构和运行方式变得复杂多样,从而导致相关的后备保护之间动作的配合十分复杂,采用就地检测量和延时实现配合的方式变得困难,在大多数情况下无法确保选择性。目前,人们为了减少工作量和成本投入,在继电保护中多采用“加强主保护,简化后备保护”的方式,对后备保护的重要性认识不足,一味进行简化甚至放弃相应的后备保护配置,这就为电网的运行埋下了安全隐患。
1.2 远后备保护延时过长
目前我国电网继电保护系统采用的是多级阶梯的延时配合,对电网进行保护,这就造成后备保护延时过长电力网络管理人员无法及时受到相应的数据信息,不利于电网的安全运行。
1.3 自主应变能力较差
传统的继电保护系统中的后备保护因为受到自身运行方式的限制,其自主应变能力较差,一旦电网网架结构和运行方式出现较大的改变,会导致后备保护动作特性失配,对事故无法及时作出反应,进而导致误动或事故的扩大。
1.4 潜在风险较大
如果电网结构和运行状态出现突发性改变,在电荷大量转移的情况下,很可能造成电网继电保护系统判断失误,造成非预期连续跳闸,引发系统的解列或大范围的停电事故。产生这些问题的原因,是目前电力网络中使用的继电保护系统的动作依据仅仅是保护安装处设备的本身信号,而非系统的全面信号。因此,对广域信息进行收集和参考,很可能解决传统继电保护系统中存在的一些问题。
2 继电保护隐患产生的原因
继电保护隐患,是指在电力系统正常运行时,对于系统不会产生任何影响,而一旦电力系统中的某些部分发生变化时,却会导致大面积故障发生的故障。在系统正常运行时,继电保护隐患几乎不可能被发现,处于潜伏状态。而一旦系统中有故障发生,继电保护设备在解决故障后,需要对电力系统中的电流进行重新分配,此时,就有可能触动继电保护隐患,使其从潜伏状态忽然爆发,导致系统出现误动作,从而造成连锁故障,对电力系统造成严重的影响和破坏。
通常情况下,继电保护出现隐患的原因主要有两个:其一,继电保护系统设备不够完善,缺乏必要的硬件设施,主要包括通信系统故障、测量元件故障、保护装置元件老化、接触不良、绝缘不良、接线错误等;其二,继电保护的定值设置不合理,错误的计算定值整定和设置,使得其不符合当前电网的运行方式,从而导致继电保护中存在一定的隐患。通过对这两个主要原因的分析,可以有效识别继电保护中的安全隐患,并且有针对性地采取合理措施,对电网中的继电保护技术和设备进行改进,以保证电网的安全稳定运行。
3 继电保护隐患的运行风险在线评估
3.1 风险评估方法
由于继电保护隐患在电力系统正常运行时,不会对系统产生任何影响,只有当电力系统中的某些部分发生变化或受到外界干扰时,才会集中爆发出来,使继电保护装置不能正确动作,因此,只能通过风险评估的方法,对继电保护隐患可能会对电网安全造成的影响进行综合分析,使用风险值R来表示继电保护隐患对于电网运行的影响大小。可以通过相应的公式R=P×S来计算,其中,P表示继电保护隐患导致其自身装置出现不正常动作的概率,S表示评估继电保护不正常动作导致电网受损严重程度的指标。通过对相关数据的整理和分析,结合继电保护产生的原因,就可以对其进行风险的评估。
3.2 定值不合理的风险评估
保护定值设置的不合理是继电保护中的一种比较常见的隐患,会导致继电保护设备在工作中出现不正确的动作,从而影响其正常运行。在对保护定值进行设置时,必须同时满足两个条件,既要保持设备自身的灵敏度,又要有所选择,确保定值的合理性。反过来说,可以利用这个特征,对不合理定值进行定义:
(1)保护定值没有达到一定的灵敏度;
(2)保护定值不具备选择,如出现越级跳闸的现象;
(3)三段式相间距离保护躲不过最大负荷电流。
这三种类型的不合理定值都会对电网的运行造成一定程度的危害,但是危害的大小又存在差别。同时,在不同位置造成的危害也是有所不同的,并且电网的运行方式和电网负荷大小也会对不合理定制对电网造成的危害产生影响。因此,在对不合理定值进行评估时,要根据实际情况,分别进行计算,对不同情况下不合理定值对电网产生的危害大小进行详细评估,并根据评估的结果,确定继电保护装置保护定值的合理设置,减少不合理定值发生时对电网产生的危害。
3.3 硬件缺陷隐患的风险评估
对于继电保护硬件缺陷隐患的评估,与不合理定值隐患评估相比,更加容易,也更加便于操作。要对硬件缺陷导致继电保护出现不正确动作的概率进行相应的计算,可以先对硬件缺陷导致继电保护异常的情况进行分析:
(1)电气设备发生故障时,设备本身的继电保护正常发挥作用,但是由于邻近设备的继电保护硬件出现问题,导致系统整体出现不正确动作;
(2)设备自身的继电保护硬件出现问题,导致不正确动作的发生;
(3)设备自身没有任何问题,但是电网受到干扰,使得继电器硬件因为缺陷而误动。
根据分析结果,对这三种情况的硬件缺陷隐患爆发的概率进行分别计算,然后,根据计算得出的概率值,进一步计算硬件缺陷隐患的风险值,通过对相应风险值的分析和研究,来研究硬件缺陷隐患对电网运行产生影响的具体方式,并以此找出继电保护系统中存在的严重的硬件缺陷隐患,对其进行改进和修整,以增强电网运行的安全性,保证供电质量和供电的连续性。
4 结语
总而言之,电网的安全运行关系着人们工作生活的正常进行,也关系着社会经济的发展。继电保护隐患对于电网的安全运行是一个十分巨大的威胁,需要电力工作人员和技术人员的重视,加强对于继电保护隐患的研究,采用在线风险评估的方法,对继电保护隐患进行辨识,对隐患的原因进行分析,正确认识继电保护隐患对于电网运行安全造成的巨大影响,促进继电保护技术的不断进步和完善,进而促进电网运行的安全和稳定。
参考文献:
关键词:雷电灾害;风险评估;研究
中图分类号:P429 文献标识码:A
雷电灾害对我国社会经济各个方面都会产生一定的影响,对我国社会稳定、经济发展起到至关重要的作用,所以本文首先要对研究雷电灾害风险评估工作的必要性进行分析,其次简要了解雷电灾害风险评估的主要方法,以及当前仍然存在的难以解决的问题。
1 雷电灾害风险评估必要性
开展雷电灾害风险评估工作的必要性有以下几种原因:
1.1 关系社会经济、人民生命安全
雷电灾害对整个社会经济的发展、人民生活水平的提高、人民生命财产的安全等都有着直接的影响。
1.2 雷电灾害大量发生
通过专业数据显示,每年在全世界平均会发生10000起雷电造成人死亡的事件,除了直接雷击导致的人死亡之外,比较长发生的事故现象就是雷电引起的爆炸和火灾,从这庞大的数据上就可以看到,雷电对人类造成的灾害是非常大的。对于我国而言,仅就2007年重庆开县的一个校园中一场雷电事故就造成了7个学生死亡,39个学生重伤。
1.3 高层建筑加大了雷电灾害造成了损害
随着建筑工程行业的发展以及我国土地资源利用的紧张状况,高层建筑不但能够通过建筑单位确保质量,而且也是提高土地资源利用效率的一种有效方式,然而,城市中建筑物体的高度越高,其所受到雷电灾害的威胁性就越大,同时,随着自然环境受到的污染越来越严重,各种自然规律也受到了破坏,雷电灾害发生的规律已经超出了我们所掌握的程度。
1.4 降低风险系数
通过对某些地区雷电灾害的风险评估,能够大致判断出整个区域可能遭受到雷电灾害的风险系数,对于当地提高防灾减灾能力具有很大的帮助,对于大型的工程建设项目来说,也能够通过专业的风险预告避免不必要的经济损失。
2 风险评估方式
不同地区、不同风险类型其所选择的风险评估方式都是不同的,同时,选择何种风险评估方法对评估结果有着直接性的影响,所以,在雷电风险评估过程中要想实现保证风险评估实际效果,就要根据很多综合因素选择适当的风险评估方式。在社会上出现的风险评估方式有很多,但是比较正规的,比较长使用的风险评估方式主要有三种,即定量、定性与综合评估等。
2.1 定量风险评估方式
这种评估方式所依据的思想为“对构成风险的各个要素和潜在损失的水平赋以数值或者货币的金额。”那么,如果对风险评估中所涉及到的任何要素都进行了明确的定量,那么整个雷电风险就是一种可测量、可量化的过程。这种风险评估方式在风险量化上存在一定的优势,其能够以数据的形式给出建筑物风险值的大小,从而根据风险值与风险方向制定行之有效的防雷措施。
2.2 定性风险评估方式
这种风险评估方式所选用的评估方法比较宽泛,之所以能够进行雷电风险评估,所依据的就是评估者自身的理论知识、评估经验、历史教训、政策、案例等储备性内容。这种评估方式的资料都是来自于对评估对象范围内生活的大众进行的访谈所获得的资料,但是这些资料需要以科学的系统和方式进行演绎,最终以一种编码的形式把所收集到的资料进行整理,形成调查结论。这种风险评估方式的优点就是对评估对象进行定性相对比较容易,但是评估结果的主观性相对较大。
2.3 IEC 62305评估程序
这种雷电灾害风险评估程序实际上是对量化评估程序的延伸发展,主要是“通过分析各种被评估体的各种潜在的风险因子来计算所有风险分量的大小,进而计算出被评估体遭受雷电灾害的风险值大小。”最后,通过对该建筑物的实际风险承受值与可能出现的风险值进行比对,最终通过比对结果来判断是否需要进行防雷以及采取何种防雷措施。
3 当前雷电灾害风险评估中尚存的问题
虽然,当前对IEC 62305这种评估程序应用比较广泛,但是从实际效果来看,这种评估程序中还有很多问题需要及时解决。例如,这种评估系统在建设过程中的主要依据是欧美地区的防雷资料以及当地的雷电状况而进行的,这样的风险评估程序应用到我国自然环境中,必然会存在很多不适应现象。尤其是在对该系统在应用过程中发现选取风险因子过程中所依据的主要是一些以往的经验,这种数值并没有通过科学系统的验证就被应用,其实际应用效果一定不会收获想要的效果,所以,针对这一问题,我们要积极建立属于我们自己的自然状况数据资料库,通过大量的研究,了解我国雷电灾害发生的规律以及地区适应性,以更好的解决当前雷电灾害风险评估程序中所存在的问题。
应用范围狭窄,目前IEC 62305这种评估程序仅仅对孤立建筑物的雷电风险评估有明显的效果,对整个建筑群或者是一个大型的待测区域进行风险评估与测量就会存在一定的难度,比如,在评估过程中会遇到雷击截面重叠,这种重叠主要是由于建筑群本身就是一种复杂的体系,如果能够通过相似性来进行建筑群的风险评估会收获更好的评估效果,避免单个风险评估之后的简单叠加造成的风险数值无限增大。所以通过以上分析,虽然雷电灾害风险评估方法有很多,最新的方式应用也比较广,但是在实际应用中还是会遇到很多阻碍雷电灾害风险评估长远发展的问题急需解决。
4 结束语
其实,在社会中风险评估已经是经济发展过程中企业所不可缺少的环节,在自然环境中发展的社会也需要对雷电灾害进行风险评估,以确保社会发展过程中能够依据评估数据采取有效的方式进行防范措施的选择。本文就主要对雷电灾害风险评估相关问题进行了研究,主要包括雷电灾害风险评估必要性、风险评估方式、当前雷电灾害风险评估中尚存的问题等。
参考文献
[1] 卢辉麟,林溪猛.雷电风险评估软件的设计与实现[J].中国科技信息,2009(01).
电力市场机制的引入,可以有效促进企业竞争,提高运行效率,降低经营成本,优化资源配置,从而带动社会的可持续发展。但市场化的电力系统中有许多不确定因素,我们必须关注市场中的风险因素,并加以识别,从而防范风险,保证拥有一个公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系。从国外运营较为成熟的电力市场经验和《关于“十一五”深化电力体制改革的实施意见》来看,我国以区域电力市场为主体,实行输配分开改革,意味着电网公司在电力市场中作为独立的经营实体,势在必行。届时,电网公司所处的运营环境将发生根本性的变化。在竞争的电力市场环境中,电网公司完全成为供电环节的经营实体,其经营目的必将追求企业价值最大化。电网公司在电力购售过程中,由于经营者的经营管理不善、电价涨跌变动、电能供需变化、电力市场所处的大环境的经济波动等种种因素均可能造成巨大的金融风险。因此,电网公司必将关注所面临的经营风险。研究电力市场中电网公司所面临的各种经营风险,一方面对于电网企业应对电力体制改革是一种具有前瞻性的课题,对电网公司的经济效益和可持续发展有着重要的意义,另一方面也为区域电力市场的建立和完善以及输配分开试点作一些理论研究与探索。因此,对电网公司的经营风险的研究是有非常重要的理论和现实意义的。
一、电网公司经营风险评估的国内外研究现状分析
目前,世界各国电力市场均先后不同程度地开展了电力零售竞争和需求侧竞价,用户可以根据自身的意愿选择供电商(发电商或供电公司),选择电能质量。供电公司既可以从现货市场购买电能,也可以与发电商直接签订长期购电合同,还可以参与金融市场,在获得利润的同时规避风险。我国正在推进的区域电力市场也鼓励有条件的大用户(包括配电企业)与发电商直接签订购电合同。由于电力商品的特殊性,电能相对于其它商品需求弹性很小,导致电价波动剧烈,也是电力市场中风险产生的主要因素,尤其是在供电紧张的情况下,它会导致电价的飞涨。因此,在电力市场环境下,市场化改革在给电网企业带来机会的同时也带来了一系列的风险。这些风险因素一旦发生,将给电网企业带来巨大的损失,而市场环境下企业的损失完全由自己承担,因此电网企业未来的竞争力的强弱在很大程度上取决于管理风险的能力。如何对这些风险进行有效的评估对电网公司的经营至关重要,有效的投资决策和风险管理是电力市场各参与者面临的一个迫切需要解决的问题。国内外对电网公司的风险研究的比较多,但主要都是针对电力市场环境下电网公司的各种风险进行单独的研究,对于电力市场中电网公司总体经营风险研究比较少。由于单一指标的评估只能反映出电网公司经营中的某一方面、某一环节的风险,往往很难从整体上有效辨识各种复杂的经营风险。因此对电网公司经营风险的综合评估是一个非常值得研究的课题。
二、综合评价
综合评价是指对以多属性体系结构描述的对象系统地做出全局性、整体性的评价,即对评价对象的全体,根据所给的条件,采取一定的方法给每个评价对象赋予一个评价值,再据此择优或排序。可见,综合评价是一个主观与客观相结合、定性与定量相结合的复杂过程,既要求评价方法具有客观性、合理性、公平性、可操作性和科学性,又要求评价过程具有可再现性,以促进决策进一步科学化。构成综合评价的基本要素有评价对象、评价指标体系、评价专家及其偏好结构、评价原则、评价模型方法。最重要的基本要素如下:首先,由于影响电网公司经营风险的因素众多,要科学的进行风险系统的评价,必须分析各风险因素的构成以及它们彼此间的关联,同时还要分析风险因素的组合情况、电网公司所处的环境。指标体系的建立是整个多属性综合评价的关键,建立科学的指标体系是对评价对象进行较准确的排序或分类的基础和前提。所以在电网公司经营风险综合评价过程中,如何建立一个科学、有效的风险指标体系就成为首要问题。其次,评价方法的选择将决定评价结果的有效性,因此评价方法的选择也是综合评价过程中至关重要的问题。
三、建立电网公司经营风险指标体系
为实现对电网公司经营风险的有效监管,亟需建立一套科学、完善的风险评价体系,及时监视市场参与者的竞标行为和市场的竞争性状况,为电网公司监管决策提供有力的支持。电网的经营风险是指在电力购售过程中,由于经营者经营管理不善、电价涨跌变动或电能供需变化、电力市场所处大环境的经济波动等种种因素造成的经营盈亏方面的风险。一般包括发电商的市场力风险、购电风险、用户欠费风险和负荷预测不确定性风险和大用户直供风险。在评价指标体系建立时应遵循一定的原则。因此,电网公司经营指标主要有以下几个方面:
(一)发电商市场力发电市场中市场力的存在,使得某些发电商通过控制市场出清价格而获得超额利润。这样在目前单一购买者模式下,增加了电网运营企业的购电成本,损害了购电方利益,有悖于市场公平交易的原则,不利于市场的健康、持续发展。
(二)电费回收风险分析电费是电力企业经营最终成果,电费资金的回收与管理直接关系到整个电力行业经营链的有效运作。如何加强电费资金及时有效的回收,提高资金综合使用效益,防范和规避经营风险,对公司的经营将产生重大影响。
(三)负荷预测不确定性风险目前我国电力市场只是发电侧开放,独立发电商和电网公司是市场主体,市场模式是单一购买制。为了实现系统的功率平衡,电网公司应在进行准确的负荷预测的基础上,与发电商签订电量上网合同。其差额电量将通过实时市场平衡。负荷预测的不准确将使差额电量增加,实时市场的电价将高于合同的电价,特别是在电力供不应求的情况下。影响负荷预测确定性的因素主要有:天气因素,节日因素,大用户因素,地方电厂的因素,数据的传输因素。结合其他相关文献本文规定影响负荷预测不确定性风险的指标有:天气因素,节日因素,大用户因素,数据的传输因素,模型误差。
(四)大用户直供电风险分析在厂网分开、竞价上网的前提下,大用户直购电是指大用户与发电企业或供电企业经协商,直接签订双边购售电合同,进行电力购销交易的一种特殊行为,是一种购电模式。大用户直购电不仅在大用户的购电行为中加入了选择的权力,也在售电侧引入了竞争。在传统垄断交易模式下,电网公司是单一电能购买者,也是面向用户的唯一电能销售者。这种交易模式剥夺了消费者选择供电商的权利,也限制了发电商选择电能用户的权利。大用户直购电对电网公司的风险主要有:降低电网企业的销售收入,价格风险,对电网安全造成的风险,给供电企业带来信用风险,专线直供给电网公司带来的影响。因为“专线直供”存在诸多弊端而很少使用,所以不作为评价指标。结合相关文献总结出大用户直购电给电网公司的经营带来的风险主要有:市场份额减少风险,交叉补贴风险,辅助服务费增加风险,用户信用度下降风险。
(五)购电风险分析随着电力体制改革的深入,输电与供电相分离将成为下一步电力体制改革的目标,最终电力市场将形成完善的两级市场,即发电市场与电力零售市场。在完善的电力市场条件下,供电企业将成为一个独立的环节,它同时担负着电量的购买与销售双重活动,由于电力不能储存的特点,供电企业将面临着电量购买与销售差别的风险。因此,合理有效地评估供电企业的购电风险有助于供电企业作出科学的经营决策。在电力市场为单一购买者模式的情况下,由于销售电价固定及发电商上网电价波动而产生电网经营企业的购电风险。电网公司的购电风险主要有:电价波动风险,购电量的市场分配风险,购电商风险偏好。依据灵活性原则,综合评价决策指标体系的结构应具有可修改性和可扩展性,电网公司根据不同阶段以及实际情况的要求,可对评价指标体系中的指标进行修改、添加和删除,将评价指标进一步具体化。综上所述电网公司综合评价指标体系(图略)
四、综合评价方法的选择
国内外对于经济评价及风险分析的方法的研究较为深入,目前成熟的评价方法大概有三十几种,每种评价方法都有自己的适用范围和优缺点。在逻辑性和统计方法上,我们都没有理由对所有的指标采用单一的评价方法。相反,对于不同方面的指标体系可采用不同的评价方法,在理论上和方法上都是可行的。通过不同的方法的组合,可以到达取长补短的效果。每种方法都有其自身的优点和缺点,他们的适用场合也并不相同。通过将具有相同性质的综合评价方法组合在一起,就能使各种方法的缺点得到弥补,同时兼具有各种方法的优点。通过不同方法的组合,可以利用更多的信息,一种方法只是反应事物的一个侧面,提高该事物的一部分信息,要反应事物的全貌必须从多角度,全方位进行研究,这样得到的信息就更能体现事物的本质和全貌。总的来说,在选择电网公司经营风险综合评价体系的评价方法时,不论是对哪些指标进行评价方法的选择,都要注意以下问题:
(一)力求简单实用、可操作性强评价方法不应该一味地追求方法创新,因为新方法的科学性和实用性需要一个相当长的时间来验证,其效果的好坏很难在短时间内评判出来。应选择最适合的综合评价方法,以确保评价方法的简单实用和可操作性。
(二)要充分考虑各综合评价指标体系的特点根据各具体模块与具体的指标体系的不同选用不同的评价方法,要以最适合的方法进行综合评价。
(三)要易于评价指标基础数据的选择和确定评价方法的选择根本上是能保证评价指标基础数据的全面与准确,才能保证定量化,否则,无论评价方法如何先进,也难以真实地揭示项目的真实情况。
(四)评价结果明确要求无论在任何指标用任何方法所得到的评价结果能够用单一数字表达,不仅可以对同一项目评价结果做出评论,还可以对地区、行业的所有项目进行横向比较,能够进行比较排序。
关键词:电力物资;供应链;风险评估;风险应对
1 概述
电力物资作为电网公司的一个重要组成部分,其面临的风险对电网安全、平稳高效运行起到重要的基础性作用。由于电力物资具有质量和安全性要求较高、专业性强、种类繁多等特点,对电力物资的管理要求更加严格。及时准确、保质保量的物资供应是确保电力物资有效性的前提。在电力物资供应链流程中,风险评估与应对是其中的基础性工作和重要环节,其目的是确定电力物资供应过程中所面临的威胁、存在的弱点、造成的影响,并对三者综合作用所带来风险的可能性进行评估,进而有针对性地提出应对策略,帮助企业建立应对预案。
2 电力物资风险管理现状
电网行业涉及物资种类多,管理难度大。在国家电网公司的物资分类标准中,涉及到输变电物资十三大类,两千多小类。与此同时,由于各省和自治区的自然条件、地理状况不一,电网企业不可避免地使用非国网标准的物料。如此种类繁多的物资供应基本都是由各电网企业的物资分公司负责。在物资供应的实际工作中,需要面对种类繁多的物资需求,资质各异的供应商,供应过程也采用不同的采购、配送、仓储等方式,不但容易导致各种风险的发生,也给电力物资供应链风险管理带来了极大的困难。
风险管理流程一般包含风险识别、风险评估、风险分析和风险应对几个环节。电力物资供应存在很多主要问题:管理流程方面,风险管理体系目前还不够完整;供应商管理方面,存在信息披露不足,缺乏对供应链上游的管理等问题;风险评估方面,研究多流于理论,缺乏切实可行的评估方法;风险提示方面,缺乏有效的风险预警机制。其中亟待解决的是风险评估与应对问题。进行风险评估的前提是风险识别。一般而言,电力物资供应风险可以分为五个方面,分别是:控制风险、供应风险、需求风险、信息风险和财务风险。文章在这一分类前提下,运用相应的方法对风险进行评估,并提出相应的应对策略。
3 风险评估方法研究
电力物资供应风险评估方法的优劣将直接会对评估过程中的每个环节产生影响,甚至可能改变最终评估效果。因此,在电力物资供应链运行过程中,应根据实际情况选择合适的风险评估方法。
3.1 定量评估方法
定量评估方法是指运用可以赋予具体量化值的某些指标,对风险进行量化评估。这种方法为人们提供了一个科学、客观的数量分析法,其评估结果直观、具体。常用的定量分析方法有聚类分析法、聚类分析法、多目标决策法、线性与非线性回归模型等。
3.2 定性评估方法
定性的评估方法是指对事物的特性描述和分析之后,制定出定性的评估标准。定性评估往往比较全面,但是由于主要依靠评估者的知识、技能等,主观性比较强,要求评估者有较高的技能和素质。定性评估方法一般包括:因素分析法、历史比较法等。
3.3 基于AHP的风险评估模型
单一的定性或定量评估方法有其自身不可消除的缺陷,在实际风险评估运作流程中,将定性、定量评估方法的优点融合,组成定性和定量相结合的风险评估方法,应用到电力物资供应风险管理中。
在定性定量组合的风险评估方法中较为常见的是层次分析法,这一方法广泛应用于多目标、多准则、多要素、多层次的非结构化的复杂决策问题,特别是战略决策问题。它的基本思路是将复杂问题中的各种因素分为若干个相互联系的组合因素,然后根据一定的主观判断把各种因素划分为有序的层次结构,将一层次各元素之间两两比较进行定量描述,从而确定出相对重要的因素,利用数学指标计算相应的权值。
在电力物资供应链流程中,做出风险识别之后,需要依据大量的风险识别信息,并运用数量化的方法,对风险发生的概率和风险发生后造成的损失进行评预测和估计,最终确定风险水平,为决策是否采取该措施提供一定的保障。
风险值的衡量可以用风险发生的可能性与风险造成的损失度的乘积大小来表示。这一理论得到了广泛的认可和应用,其常见表述为:R=P×L,其中,R表示对风险度量值,P表示风险发生的可能性,一般用风险发生的概率大小来表示,L表示风险造成的损失度,一般用经济损失来表示。由于供电业务的特殊性,仅用电网企业自身的经济损失来衡量电力物资供应风险是不够的,还应考虑人员可能违规、电网稳定等因素。综合国内外学者的观点以及各种因素的考虑,应从人员违规、电网稳定、经济损失和社会形象四个角度进行评估。在具体的评估过程中,对风险发生的可能性可以采用分级评价方法,即将其分为极低、低等、中等、高等、极高五个等级。同样,对风险造成的损失可以分为极小、较小、中等、较大、严重五个等级。
4 风险应对策略研究
在对电力物资供应风险进行识别、评估后,应当及时作出相应的风险应对策略来减少风险的发生。企业应当从自身实际出发,对其面临的供应风险选择相应的风险管理策略,实施不同的处理方式。从电力物资供应链运作流程角度分析,文章提出四种风险应对策略:(1)风险转移。电力物资供应风险转移,是针对在供应链流程中存在的不可避免或无法消除的风险,对于此类风险,一般采用保险、分散两种方式。风险分散是将供应链中的某一节点转移到另一节点的过程,而保险转移往往是讲风险转移到企业外部。由于供应链本身具有传递性,而电力物资的特殊性要求其风险必须转移到外部才能解决问题。当发生不可预见因素导致的损失,且风险造成损失较大、涉及面较小,采用保险转移的策略比较合适。(2)风险规避。风险规避是指企业发生损失之前采取一定措施避开风险的发生。一般情况下,物资供应风险具有涉及范围广、发生概率高、风险类型复杂的特点,只有规避风险产生的操作方法和操作流程,使风险隔离在供应链流程外,才能有效的规避风险。(3)风险控制。风险控制主要指企业内部的控制,内部因素除了有关企业生产经营和管理的有关的因素外,还包括企业内部人员导致的风险因素。在实际物资供应链流程中,企业采取一定措施,对内部的人员、设备、资金等的控制,从而达到减少风险的目的。当风险发生的可能性比较小、损失较小的情况下,在内部采取一定的措施和方法应对物资供应风险是相对较容易的。(4)风险自留。企业出现风险无法规避而又不好转移的情况下,企业直接承担风险时,就发生了风险自留。这种情况下,风险发生的可能性较小,并且对企业造成的损失很小,在电力物资供应链运作流程中涉及的范围较小,企业可以选择忽略。
5 结束语
强化和规范好电力物资供应风险管理,把握好物资采购和供应,直接关系到整个电力行业供电安全、电力工程建设的优质性以及高效的经济效益。因此,必须对电力物资供应风险加以科学分析和评估,并在此基础上采取相应的措施,建立风险预警机制,实现对电力物资供应过程的有效监管。文章关注于物资供应链的运作流程,通过风险评估与应对对电网物资供应链风险进行全面管理,从而为电网公司在对电力物资进行科学管理时提供了一种风险管理视角和实用的内部控制措施。
参考文献
[1]安姝羽.电力行业物资供应链风险管理研究[D].武汉.华中科技大学,2012.
[2]杨建国.推行电力物资供应链管理促进电网应急物资保障[J].市场研究,2011(9):52-54.
关键词: 电子政务; 安全风险评估; OCTAVE; 自适应法
中图分类号:TP393.08 文献标志码:A 文章编号:1006-8228(2016)11-38-03
Analysis of information security risk assessment in E-government
Liu Feifei
(Department of Information, Business College of Shanxi University, Taiyuan, Shanxi 030031, China)
Abstract: In view of the security risk assessment in E-government system, the current situation of E-government system and the related concepts of information security risk assessment are introduced; The characteristics of risk assessment methods are analyzed, including OCTAVE method, SSE-CMM method and adaptive method being commonly used in E-government system; And the problems that need to be solved are discussed in order to provide reference for the security risk assessment of E-government.
Key words: E-government; security risk assessment; OCTAVE; adaptive method
0 引言
随着计算机与网络技术的飞速发展,我国各行各业信息化程度提高,电子政务也不例外。电子政务系统能够及时、动态地对信息进行更新,有利于政府信息的公开与共享;同时,建立一个良好的业务服务平台和信息互动平台,可以确保信息和服务的实效性,提高政府服务的效率和质量。电子政务系统涉及政府敏感或秘密信息,系统的稳定性与安全性成为政府工作的必要保障。电子政务系统安全是一项系统工程,传统的信息安全技术及设备不能带来真正的安全,因此,对系统进行各阶段的信息安全风险评估和管理是十分必要的。
1 电子政务系统现状
1.1 网络基本结构
电子政务是一个面向政府职能部门、企业以及民众的复杂的多层次的服务系统,其结构如图1所示[1]。内网是政府内部日常办公网络,实现内部信息的交流与处理,如文件传送、邮件收发等;专网主要用于实现政府内辖的职能部门之间的信息的互通,用以协作完成相关的项目申请、审批等主管业务;外网也指公众信息网是面向社会民众提供信息和服务的综合性网站,可以帮助公众了解最新的政策动态,提供网络服务等;信息库,为三网服务提供数据和所需的资源。
1.2 系统安全风险
电子政务系统网络结构复杂,业务繁多,数据机密性高,同时具有很大的开放性,所以势必面临各型各色的安全风险。主要体现在以下几个方面。
⑴ 物理安全风险
由环境(如水灾、火灾、湿度等)或系统自身物理特性(如设备线路老化、电磁泄漏干扰等)引起的系统不可用的风险。物理安全是系统安全的前提和保障,应做好相关的隔离与保护工作。
⑵ 网络安全风险
网络结构规划或安全部署不合理会带来来自内部和外部的安全缺陷;路由器、三层交换机、网关等网络设备自身配置及安全存在漏洞,会影响系统的安全性;另外,网络中使用的互连、路由协议的不健全,也会给网络带来安全威胁。
⑶ 管理安全风险
管理是防范网络内部攻击的主要手段,是电子政务网络安全的不可或缺的一部分。目前,管理和监管机制还不健全,不规范,缺乏可操作性,都会引起不可避免的安全风险。
2 信息安全风险评估概述
依据国际或国内的标准,使用相关的方法技术,标识系统中的核心资产及业务,识别存在的安全威胁及脆弱性,估算安全事件发生的可能性及带来的损失,同时,制定安全防护加固策略,这就是信息安全风险评估。其中风险分析计算是关键,计算原理如图2所示[2]。
常见的风险分析的方法有定量分析和定性分析。定量分析利用财务评估等手段来测算核心资产的实际价值,使用可量化的数值来估算系统的损失及风险等级,评估结果直观有效,但是资产价值的核算和风险计算复杂;常用的定量分析有决策树、聚类分析等[3]。定性分析通常依据评估者的知识经验,采用文字或假定的数值范围来评定风险等级,主观性强,结论不够严密;典型的分析方法有:德尔菲法、历史比较法等。通常会在定性分析的基础上,结合使用定量分析来实施风险的分析评估,如层次分析、概率分析等。
3 电子政务系统风险评估方法
目前,电子政务系统风险评估的方法主要有:OCTAVE方法、SSE-CMM方法及基于免疫的自适应法。
3.1 OCTAVE评估方法
OCTAVE(Operationally Critical Asset and Vulnerability Evaluation)可操作的关键资产、威胁评估法,它遵循自主的原则,从被评估组织中选调业务及信息技术人员组建团队,以定性分析为主,提供一个可操作的、规范的技术框架[4]。它围绕关键资产进行评估,评估人员要充分认识关键资产、资产所受威胁及系统存在脆弱性之间的关系。OCTAVE方法实施过程如图3所示。首先,组建评估团队,标识关键资产及存在威胁;其次,标识与关键资产相关的子系统及组件存在的脆弱性;最后,进行风险分析计算,确定风险等级,制定防护策略计划。
OCTAVE法从组织内部调配人员参与评估,会使得评估的内容更加全面,更具有可操作性,不同的组织根据自身的需求,可以通过多种不同的形式来实践执行。但是它依赖人为因素,只能粗略评估系统可能遭受的风险。
3.2 SSE-CMM评估方法
SSE-CMM(Systems Security Engineering Capability Maturity Model)系统工程能力成熟度模型,在安全工程中,针对不同的安全目标,定义了相应的模块化过程,并能够对组织执行特定过程的能力做出量化的评定,从而帮助寻找实现最终目标的最优途径。它将信息系统的安全过程分为3个模块化过程,通过11个过程域PA(Process Area)和5个能力成熟度级别来描述:风险评估过程,分析安全系统中存在的威胁;工程实施过程,利用相关措施解决/处理威胁可能带来的问题;信任度评估过程,评估执行者解决问题的能力。为了实现风险评估过程目标,SSE-CMM法定义了威胁评估、脆弱性评估、事件影响评估及系统风险评估等四个子过程。
SSE-CMM法指出了系统安全评估过程中的关键过程及必需的基本实施,同时能够量化评定每个过程的可行性,削弱了评估中的主观性;但是其没有规定过程的执行流程和步骤,可操作性差。
3.3 自适应评估方法
自适应评估法的关键在于系统的安全“免疫”子系统(也就是系统中的实时安全监控系统),它要求“免疫”系统能够区分无害的自体和有害的非自体,并能够根据需要及时地清理系统中的非自体;同时可以根据“免疫”系统受到的破坏实时动态地进行风险评估,实施防护。它要在“免疫”系统中定义“免疫”细胞,当出现黑客攻击、病毒等外来威胁时,“免疫”系统就会根据受侵害的程度发生动态变化,做出具体的响应,如禁止服务、关闭端口、关机等。另外,如果系统中的任意一台主机被攻击,都会迅速通知其他主机,使整个系统的安全得到最大的保障。
自适应风险评估法可以快速地识别系统中现有的风险,实施实时防护,并动态调整防护系统,更好地提高系统的安全性,是未来的发展趋势。但是它的实施难度较大,系统成本较高。
电子政务系统风险评估是一项复杂的大工程,一般采用可操作性较强的OCTAVE方法,但是OCTAVE方法是定性分析的,主观性较强,评估结果较为粗略。所以,在实际的评估过程中经常将层次分析、模糊数学、熵理论、D-S证据理论及BP神经网络等应用到OCTAVE方法中,来降低对于人为主观性的依赖,优化评估的结果[5]。
4 结束语
伴随各种移动电子政务业务的出现,使得电子政务系统的安全形势更加严峻,针对电子政务系统开展信息安全风险评估,我们可以发现,系统在建设、实施和运行过程中存在的威胁、脆弱性及风险,而部署防护及加固安全策略,可以为电子政务提供安全可靠的网络环境。
目前,电子政务系统信息安全风险评估还需要在以下方面加强研究:适应电子政务行业需求的风险评估方法及模型的研究;适用于风险评估不同阶段的自动化评估工具的开发;动态风险评估方法的设计与应用。
参考文献(References):
[1] 李煜川.电子政务系统信息安全风险评估研究―以数字档案
馆为例[D].苏州大学硕士学位论文,2011.
[2] 唐作其,陈选文,戴海涛,郭峰.多属性群决策理论信息安全风
险评估方法研究[J].计算机工程与应用,2011.47(15):104-107
[3] 李增鹏,马春光,李迎涛.基于层次分析信息系统风险评
估[J].理论研究,2014.3:80-86
[4] 赵磊.电子政务网络风险评估与安全控制[D].上海交通大学
硕士学位论文,2011.
关键词:电力企业,风险管理,定量风险评估
0、引言
电力作为高风险产业,不仅源于其公用事业属性,以及技术资金密集、供求瞬时平衡、生产运行连续等特征,同时电力项目投资额巨大、建设周期长、沉没成本高,而且,随着电力体制改革和电力市场建设进程的深入,市场主体越来越多,电力交易关系复杂,不同主体之间协调困难,电力行业规划建设、生产经营的不确定性加大、电力市场风险增加。根据“十一五”期间电力体制改革的任务,面对我国电力市场化发展的现状,增强风险意识,树立风险观念,加强风险管理将是电力企业的重要任务。本文在阐述了企业风险管理基本框架流程及其主要内容的基础上,提出电力企业定量风险评估的主要内容及方法,以期推动电力系统风险管理工作的开展。
1、风险管理的主要内容
风险作为客观存在,要求人们考察研究风险时,要从决策角度认识到风险与人们有目的活动、行动方案选择及事物的未来变化有关。风险的形成过程和风险的客观性、损失性、不确定性特征共同构成风险形成机制分析和风险管理的基础。
人们一般对风险持厌恶态度,都想减小风险损失,追求风险与收益的均衡优化。风险管理的提出与发展与企业发展状况、社会背景密不可分。风险管理作为一门管理学科,首先在美国应运而生,之后传到西欧、亚洲、拉丁美洲。美国大多数企业都设置专职部门进行风险管理,许多大学的工商管理学院都开设风险管理课程。风险管理作为一门科学与艺术,既需要定性分析,又需要定量估计;既要求理性,又要求人性;不但需要多学科理论指导,还需要多种方法支持。
源于风险意识的风险管理主要包括风险分析、风险评价与风险控制三大部份。根据风险形成的过程,风险分析需要进行风险辨识、风险估计。风险估计需要进行频率分析与后果分析,而后果分析又包括情景分析与损失分析。通过风险分析,可得到特定系统所有风险的风险估计,对此再参照相应的风险标准及可接受性,判断系统的风险是否可接受,是否采取安全措施,这就是风险评价。风险分析与风险评价总称为风险评估。为进行风险定量化估算,要进行定量风险评估(QuantitativeRiskAssessment—QRA)。在风险评估的基础上,针对风险状况采取相应的措施与对策方案,以控制、抑制、降低风险,即风险控制。风险管理不仅要定性分析风险因素、风险事故及损失状况,而且要尽可能基于风险标准及可接受性对风险进行定量评价。对于以盈利为目的的工业企业也希望将风险损失价值化并给出货币衡量标准。风险管理就是风险分析、风险评价、风险控制三者密切相联的动态过程,见图1。
2、风险管理的组织实施与基本流程
为有效实施风险管理,企业应由专门的组织及相关人员按一定程序组织实施风险管理工作。据《幸福》杂志对美国500多家大公司的调查知,84%的公司由中层以上的经理人员负责风险管理。风险管理的趋势是董事会下属设立风险管理委员会全面负责公司风险管理,组织实施的流程是:①制定风险管理规划;②风险辩识;③风险评估;④风险管理策略方案选择;⑤风险管理策略实施;⑥风险管理策略实施评价。
3、电力企业定量风险评估(QRA)
电力企业QRA的建立与发展从内部来看,不仅已有可靠性分析、安全分析、质量管理、项目管理等各专业分析作基础,从外部而言有电力用户、政府与社会公众、咨询机构等众多相关主体的关注。电力企业QRA对企业的作用主要体现在:通过QRA有利于企业将风险水平控制在规定标准的风险水平之内,并符合最低合理可行原则;通过开展QRA可帮助企业全面识别风险,并按轻重缓急排序,以有助于管理者将精力、财力、物力集中于风险控制的重要紧急领域,使风险管理决策更为合理、效果更好、成本最小;通过对各种风险控制方案或安全改进措施进行QRA,使决策者对方案措施进行优劣选择,为公司提出决策支持。电力企业的风险将对其它企业和主体带来连带影响,并产生放大效应,电力系统安全、可靠、高效、优质是各行各业和政府管理部门共同的愿望。电力企业实施QRA具有现实意义。
3.1电力企业QHA的基本框架模式
电力企业QRA是指在工业系统QRA的基础上,考虑电力系统的技术经济特点及运行规律,结合电力体制改革及电力市场化进程而以概率模型表征的全面风险管理理论方法。为便于实施风险管理,保证风险评估质量,满足风险评估过程各阶段的不同要求,构建如图3所示的适用于电力企业QRA的基本框架模式。在具体实施时,允许依实际情况而有所改变。
3.2电力企业QRA的主要工作内容
(1)确定目标及范围。包括风险管理的目的与意义,待分析系统的设备配置、工作流程、资金、人员、管理、信息、地区、人文环境等,即确定QRA实现目标和实施条件等。
(2)风险辨识。即找出待评价系统中所有潜在的风险因素,并进行初步分析,通过安全检查看系统是否达到规范要求。风险辩识的基本途径有历史事故统计分析、安全检查表分析、风险与可操作性研究(HZOPS)、故障模式与影响分析(FMEA)、故障模式影响及危急分析(FMECA)、故障树分析(ETA)、事故树分析(ETA)、风险分析调查表、保单检视表、资产风险暴露分析表、财务报表、流程图、现场检查表、风险趋势估计表等。为配合保险公司对出险事项的处理,可采用从下至上的归纳法、从上至下的演绎法及两者综合运用。针对特定风险,可选用基于系统平面布置的区域分析、隐含事件分析、德尔菲法及基于事故树分析的风险事故网络法等。风险辩识不只局限于系统硬件,还应考虑人为因素、组织制度等系统软件。
风险综合集成是指对所有风险按其特性类型分门别类加以汇总整理。因电力工业特点及电力市场化改革特点,把电力系统风险按厂网分开的行业结构进行分类。
对于发电企业而言,主要有电源规划风险、报价竞价上网风险、供求平衡风险、市场力抑制风险、备用容量风险、信用风险、法律风险、项目风险、中介机构风险等。对于电网企业而言,主要有电网规划风险、电网融资风险、购电电价风险、电力交易转移风险、辅助服务风险、成本分摊风险、输电阻塞风险、输电能力风险、备用率风险、电力监管风险等。另外,电力企业还将面临电力可靠性、安全性、稳定性风险及电能质量风险等。
风险综合集成后的初步风险分析是对已辩识出的风险进行初步分析评估,确定风险的等级或水平。风险水平低的可忽略不计或仅作定性评估,风险水平高的要在定性分析基础上,进行定量评估。
(3)频率分析。即确定风险可能发生的频率,其方法主要有历史数据统计分析、故障树分析与失效理论模型分析。历史数据统计分析是根据有关事故的历史数据预测今后可能发生的频率。因此要建立
风险数据库,既作为QRA的基础,又作为风险决策的依据。故障树分析作为一种自上而下的逻辑分析法,把可能发生的事故或系统失效(顶事件)与基本部件的失效联系起来,根据基本部件的失效概率计算出顶事件的发生概率。失效理论模型分析是在历史数据与专家经验的基础上,采用某种失效理论模型来计算风险发生频率。
(4)风险测定估计。根据风险特性及类型,运用一定的数学工具测定或估计风险大小。常用方法主要有主观估计法、客观估计法、期望值法、数学模型法、随机模拟法和马尔可夫模型法等。
(5)后果分析。即分析特定风险在某种环境作用下可能导致的各种事故后果及损失。其方法主要有情景分析与损失分析。情景分析通过事件树模型分析特定风险在环境作用下可能导致的各种事故后果。损失分析是分析特定后果对其它事物的影响及利益损失并归结为某种风险指标。
(6)风险标准及可接受性。风险标准及可接受性应遵循最低合理可行(ALARP)原则。ALARP原则是指任何系统都存在风险,而且风险水平越低,即风险程度越小要进一步减少风险越困难,其成本会呈指数曲线上升。也就是说,风险改进措施投资的边际效益递减,最终趋于零,甚至为负值。因此,必须在风险水平与成本间折衷考虑。如果电力企业定量风险评估所得风险水平在不可接受线之上,则该风险被拒绝,如果风险水平在可接受线之下,则该风险可接受,无需采取风险改进措施;如风险水平在不可接受线与可接受线之间,即落人ALARP区(可容忍区),这时要进行风险改进措施投资成本风险分析或风险成本收益分析。
分析结果如果证明进一步增加风险改进投资对电力企业的风险水平减小贡献不大,则该风险是可接受的,即允许该风险存在,以节省投资成本。ALARP原则的经济学解释类似投入要素的边际收益递减规律一样,风险与风险措施投入间的风险曲线也呈边际收益递减规律。
3.3电力企业QRA常用方法
根据电力企业QRA的工作内容和实现要求,结合电力企业本身特点,电力企业QRA常用的方法主要有:安全检查表即实施安全检查的项目明细表;故障模式与影响分析技术和故障模式影响分析与致命度分析(FMEACA)技术;风险与可操作性研究技术;事件树分析技术;基于概率影响图技术、人工智能、专家系统、可靠性工程技术期望值法、风险主观、客观估计法、模糊评估法等。