電網(wǎng)綜合應(yīng)急管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

摘要：為保證突發(fā)情況下的電力系統(tǒng)平穩(wěn)接續(xù)運(yùn)行，做好電網(wǎng)綜合應(yīng)急管理工作具有重要意義。但電網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其應(yīng)急管理涉及面很廣，必須依靠先進(jìn)的信息技術(shù)來輔助處理。文章在分析了當(dāng)前電網(wǎng)應(yīng)急管理中存在的問題的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一套電網(wǎng)應(yīng)急管理系統(tǒng)，并探討了其在電網(wǎng)應(yīng)急管理工作中的具體應(yīng)用。希望文章的研究可以為電網(wǎng)的管理提供一個(gè)新的視角。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng);突發(fā)事件;應(yīng)急管理;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM769 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2021）07-0139-03

Design and Application of Integrated Emergency Management System for Power Grid

WANG Jing

（Guizhou Aviation Vocational and Technical College，Guiyang? 550009，China）

Abstract：In order to ensure the smooth continuous operation of power system in case of emergency，it is of great significance to do a good job in the comprehensive emergency management of power grid. However，the power grid is a complex system，and its emergency management involves a wide range，so it must rely on advanced information technology to assist processing. Based on the analysis of the problems existing in the current power grid emergency management，this paper designs a set of power grid emergency management system，and discusses its specific application in power grid emergency management. It is hoped that the research of this paper can provide a new perspective for power grid management.

Keywords：power grid;emergency;emergency management;system design

收稿日期：2021-03-10

0? 引? 言

電網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)組合體，它一方面與各處電源節(jié)點(diǎn)相連，另一方面又為大量的用戶供電，其中涉及不計(jì)其數(shù)的輸變電節(jié)點(diǎn)和設(shè)備。在此狀態(tài)下，電網(wǎng)的任意一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都有可能擴(kuò)散到其他供電節(jié)點(diǎn)而造成大面積停電[1]，此時(shí)如果不能及時(shí)有效地應(yīng)對(duì)，不僅會(huì)使電網(wǎng)設(shè)備損壞，而且會(huì)直接影響到正常的生產(chǎn)生活秩序，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失甚至人身安全事故。如何快速、有效地應(yīng)對(duì)這些電網(wǎng)應(yīng)急事件，已經(jīng)成為當(dāng)前我國智能電網(wǎng)運(yùn)行管理工作的重要研究內(nèi)容[2]。電應(yīng)急管理工作的高效開展是以各種資源的高效共享、及時(shí)調(diào)度和科學(xué)管理為前提的[3]，而這些工作都必須由信息化系統(tǒng)平臺(tái)來完成。

1? 當(dāng)前應(yīng)急管理系統(tǒng)中存在的問題

在信息化社會(huì)高度發(fā)達(dá)的今天，我國電網(wǎng)應(yīng)急管理工作也基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化和信息化，這是相對(duì)于傳統(tǒng)應(yīng)急管理模式的一個(gè)重要變革[4]。但調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前的電網(wǎng)應(yīng)急管理系統(tǒng)仍然存在不少問題。首先，盡管基本實(shí)現(xiàn)了信息化，但這些信息化平臺(tái)在結(jié)構(gòu)上是分散的，內(nèi)部邏輯復(fù)雜，操作也很不方便。許多應(yīng)急管理平臺(tái)存在著系統(tǒng)兼容的問題，使用的接口類型很多，信號(hào)格式各不相同，為系統(tǒng)的集成應(yīng)用、后續(xù)維護(hù)升級(jí)等工作帶來了很大的困難。在不同的電網(wǎng)應(yīng)急管理子系統(tǒng)中，只負(fù)責(zé)其中一項(xiàng)任務(wù)，例如調(diào)度、指揮、決策、救援等，這些子系統(tǒng)之間是相互獨(dú)立工作的，需要由人來完成系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)，相關(guān)的數(shù)據(jù)很難實(shí)現(xiàn)高效共享[5]。由于技術(shù)和管理方面的不足，部分電網(wǎng)應(yīng)急管理平臺(tái)還存在信號(hào)傳輸不一致、故障率高等問題[6]。以上問題的存在，都在很大程度上影響了電網(wǎng)綜合應(yīng)急管理工作開展的效率和質(zhì)量。

2? 系統(tǒng)功能需求分析

2.1? 可視化調(diào)度

電網(wǎng)綜合應(yīng)急管理系統(tǒng)的作用不僅僅在于數(shù)據(jù)的收集和存儲(chǔ)，更在于遠(yuǎn)程指導(dǎo)現(xiàn)場處置人員如何高效快速地處理好電網(wǎng)突發(fā)事件，但是由于電網(wǎng)分布廣泛，突發(fā)事件發(fā)生的地點(diǎn)往往是隨機(jī)的，事先很難預(yù)料，只有事故發(fā)生之后才能確定其準(zhǔn)確的地理位置。在監(jiān)控中心的指揮調(diào)度人員不在場的情況下，僅僅依靠現(xiàn)場人員的口頭描述，很難掌握現(xiàn)場的真實(shí)情況，要想實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)而科學(xué)的電網(wǎng)應(yīng)急資源調(diào)度就更加困難。因此，電網(wǎng)的可視化調(diào)度應(yīng)用就顯得十分關(guān)鍵。在可視化技術(shù)的支撐下，電網(wǎng)遠(yuǎn)程指揮調(diào)度中心可以通過攝像頭察看現(xiàn)場實(shí)時(shí)情況，也可以通過圖表和模擬等形式直觀地展現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)變化，實(shí)現(xiàn)任意子系統(tǒng)和畫面共享和資源調(diào)度。對(duì)于電網(wǎng)重要數(shù)據(jù)的顯示，還可以采用聲光報(bào)警的方式來突顯其重要性和緊急性，這在電網(wǎng)突發(fā)事件的初期處置階段非常重要。

2.2? 協(xié)同交互指揮

在當(dāng)前的電網(wǎng)應(yīng)急管理體制中，一般由電網(wǎng)運(yùn)行管理部門主導(dǎo)，醫(yī)療、通信、城管、交通等多個(gè)其他部門同時(shí)參與。這就造成了資源的分散，對(duì)于電網(wǎng)綜合應(yīng)急處置是十分不利的。所以在電網(wǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度過程中，實(shí)現(xiàn)多方協(xié)同交互指揮是一個(gè)重要前提。通過電網(wǎng)應(yīng)急管理系統(tǒng)的應(yīng)用，電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)部的各生產(chǎn)部門可迅速響應(yīng)，同時(shí)向公安、急救、消防、市政、交通等多部門發(fā)出協(xié)同請(qǐng)求，將分散于不同企業(yè)或政府部門的應(yīng)急資源集中起來，使各方在統(tǒng)一的調(diào)度指令下協(xié)同開展應(yīng)急工作，實(shí)現(xiàn)高效、精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)的多方聯(lián)動(dòng)，提升電網(wǎng)綜合應(yīng)急管理的水平。由于調(diào)度工作是由遠(yuǎn)程的指揮調(diào)度中心來完成的，這種調(diào)度工作具有高度的統(tǒng)一性，避免了多頭指揮，使電網(wǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度工作有條不紊地開展。

2.3? 遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控

在電網(wǎng)綜合應(yīng)急管理工作中，由于事件發(fā)生具有突發(fā)性，尤其是對(duì)于等級(jí)較高的電網(wǎng)應(yīng)急事件，時(shí)間就是生命，遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)度是一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在電網(wǎng)應(yīng)急管理系統(tǒng)中，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊可以調(diào)取現(xiàn)場的攝像頭，查看實(shí)時(shí)畫面，然后通過語音功能與現(xiàn)場進(jìn)行連接，使得指揮調(diào)度員猶如親臨現(xiàn)場一樣方便指揮。由于指揮中心可以同時(shí)接通多方視頻和語音，在全局協(xié)調(diào)中發(fā)揮著重要作用，因此遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控功能實(shí)際上成了電網(wǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)的核心關(guān)鍵技術(shù)之一。在必要的情況下，可以通過遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)迅速組成應(yīng)急小組討論應(yīng)急方案，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指導(dǎo)。

2.4? 全程信息記錄

電網(wǎng)綜合應(yīng)急管理系統(tǒng)的后臺(tái)擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫作為支撐，通過不同的表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)。整個(gè)操作及指揮過程可以進(jìn)行全程同步錄制及存儲(chǔ)，在管理系統(tǒng)中通過提供歷史數(shù)據(jù)查詢界面，可以非常方便地調(diào)取任意時(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)，包括前端設(shè)備采集的原始數(shù)據(jù)和調(diào)度過程中進(jìn)行的操作。除了系統(tǒng)管理員之外，所有賬號(hào)都只能查詢數(shù)據(jù)，而不能對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改或刪除，為電網(wǎng)綜合應(yīng)急管理工作的問題追溯提供了保障。

3? 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1? 技術(shù)架構(gòu)

根據(jù)電網(wǎng)綜合應(yīng)急管理工作的實(shí)際內(nèi)容，可視化調(diào)度在技術(shù)上主要涉及計(jì)算機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)傳輸、GIS展示等技術(shù)。從系統(tǒng)架構(gòu)上看，則包括三個(gè)層次：數(shù)據(jù)層、服務(wù)支撐層和展示層。系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)都來源于數(shù)據(jù)層，數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)源主要以數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和文件的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主，所有數(shù)據(jù)可以由服務(wù)支撐層進(jìn)行調(diào)度使用，形成可視化的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)，為展示層的展示提供邏輯支撐。展示層則是通過HTML VIEWER、ASP.NET、C#、.NET FRAMWORK等軟件工具進(jìn)行開發(fā)的軟件系統(tǒng)平臺(tái)，通過不同的功能菜單為用戶提供豐富的數(shù)據(jù)展示和操作功能，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

3.2? 功能架構(gòu)

從功能的角度上看，電網(wǎng)綜合應(yīng)急管理系統(tǒng)不僅包含了信息收集、信息管理、GIS應(yīng)用、狀態(tài)描繪等基本數(shù)據(jù)展示功能，而且還提供了災(zāi)害預(yù)警、指揮調(diào)度、故障分析等智能化應(yīng)用模塊。這些模塊之間在功能上可以實(shí)現(xiàn)相互獨(dú)立，但這些都可以通過各自的接口與數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，在界面上實(shí)現(xiàn)了高度的集成，接受數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)一調(diào)度。

3.3? 業(yè)務(wù)流程

根據(jù)信息化系統(tǒng)的特點(diǎn)和國家電網(wǎng)應(yīng)急管理有關(guān)規(guī)定，本文通過對(duì)電網(wǎng)綜合應(yīng)急管理工作的整個(gè)流程進(jìn)行階段性劃分，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)應(yīng)急響應(yīng)流程的業(yè)務(wù)化流程設(shè)計(jì)。系統(tǒng)將電網(wǎng)應(yīng)急管理的狀態(tài)分為預(yù)防、預(yù)備、響應(yīng)和恢復(fù)等四類，整個(gè)應(yīng)急管理體系則包括監(jiān)測(cè)監(jiān)控、預(yù)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急響應(yīng)、恢復(fù)/評(píng)估/分析等模塊，如圖2所示。

當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生自然災(zāi)害或故障時(shí)，由現(xiàn)場的傳感器或攝像頭采集故障信息并將異常數(shù)據(jù)接入到應(yīng)急管理系統(tǒng)中，經(jīng)過系統(tǒng)后臺(tái)進(jìn)行信息的處理后傳輸?shù)街笓]調(diào)度模塊，通過指揮調(diào)度模塊向現(xiàn)場的執(zhí)行單元遠(yuǎn)程下發(fā)預(yù)警信號(hào)、故障隔離、應(yīng)急處置、故障修復(fù)等指令，現(xiàn)場處置模塊接收到指令后執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作來完成對(duì)故障的自動(dòng)診斷和處置，最后將結(jié)果反饋給指揮調(diào)度模塊。如故障仍然存在，指揮調(diào)度系統(tǒng)繼續(xù)下發(fā)后續(xù)指令對(duì)故障進(jìn)行診斷處理，直到電網(wǎng)故障恢復(fù)正常為止。

4? 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

4.1? 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用了經(jīng)典的C/S架構(gòu)，前端展示系統(tǒng)采用了ASP.NET技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，后端服務(wù)程序則采用C#語言進(jìn)行開發(fā)，數(shù)據(jù)庫采用Oracle，在前后臺(tái)之間設(shè)置了Redis緩存空間以提高數(shù)據(jù)響應(yīng)效率。在系統(tǒng)首頁提供了四個(gè)主索引頁面，分別為在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警管理、地理信息服務(wù)和系統(tǒng)指揮調(diào)度，如圖3所示。

4.2? 系統(tǒng)的應(yīng)用

本系統(tǒng)在某電力企業(yè)進(jìn)行了試運(yùn)行，運(yùn)行期間，系統(tǒng)工作穩(wěn)定、安全可靠、響應(yīng)及時(shí)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。在100個(gè)用戶并發(fā)加載的前提下，1 G容量的GIS地圖平均響應(yīng)時(shí)間僅160秒，多用戶并發(fā)查詢的響應(yīng)時(shí)間在30秒以內(nèi)，在災(zāi)害發(fā)生后，對(duì)事件進(jìn)行評(píng)估分析只需要120秒。本系統(tǒng)的應(yīng)用，大大提高了應(yīng)急管理效率，減輕了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，效果十分明顯。

與傳統(tǒng)的應(yīng)急系統(tǒng)相比，可視化應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化，所有數(shù)據(jù)和操作均可在大屏和終端實(shí)時(shí)預(yù)覽，使得指揮中心和現(xiàn)場之間的溝通更加通暢準(zhǔn)確。其次，采用多屏交互、大屏無縫拼接，實(shí)現(xiàn)高清晰度數(shù)碼顯示，信號(hào)切換方便，可實(shí)現(xiàn)集中觀察、指揮和控制。其具體優(yōu)勢(shì)對(duì)比情況如表1所示。

5? 結(jié)? 論

當(dāng)前信息化技術(shù)正在發(fā)生著日新月異的變化，各種新技術(shù)不斷出現(xiàn)，電網(wǎng)綜合應(yīng)急管理系統(tǒng)也必須不斷地進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能，完善系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)更加集中的調(diào)度，通過可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)更加方便的操作，進(jìn)而做出科學(xué)決策，提高電網(wǎng)綜合應(yīng)急管理水平。本文所探討的電網(wǎng)綜合應(yīng)急系統(tǒng)僅是一個(gè)典型的系統(tǒng)，并非標(biāo)準(zhǔn)模式，不同的企業(yè)仍需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行研究和討論。但本文所研究的內(nèi)容具有一定的普遍性，對(duì)電網(wǎng)應(yīng)急管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。

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作者簡介：汪靜（1983—），女，漢族，四川巴縣人，專業(yè)教師，本科，研究方向：消防安全管理方向。