电网防风防汛中的问题与新兴技术的应用

2020-07-29谢宇风鲁跃峰赵国雄申原潘盛

微型电脑应用 2020年7期

谢宇风　鲁跃峰　赵国雄　申原　潘盛

摘要：现代化发展对电网灾害预警、勘灾、抗灾、减灾工作提出越来越高的要求。面对新的挑战与考验，基于目前电网防风防汛工作的实际情况，对电网智能防风防汛工作做初步探索。总结当前工作中存在的问题，结合某电网智能化探索的成功經验及智能技术发展的现状，明确防风防汛工作中信息、物资、预案管理的重要性，凸显自动化、智能化技术在电网建设、勘灾、物资管理、救灾和信息管理等领域的应用，实现电网防风防汛从人员导向到信息导向的转变。

关键词：新兴技术; 电网防风防汛; 电网企业; 应急管理

中图分类号： TP393文献标志码： A

Application of Emerging Technologies in the Field of Wind and Flood Prevention

XIE Yufeng， LU Yuefeng， ZHAO Guoxiong， SHEN Yuan， PAN Sheng

（Guangdong Power Grid Co. Ltd.， Guangzhou， Guangdong 510620， China）

Abstract： Modern development causes higher requirement to grid in disaster warning， survey， resistance and reduction. Thus， this paper studies smart management of storm and flood prevention work of grid companies. Measures are established in facing on the brand-new challenges and fit the actual situation of storm and flood prevention work. Based on the summary of current drawbacks， combined with successful experience of intelligence transformation and technology advancement used in a grid net， specific optimization suggestions， new thinking and explorations are given in this paper， including disaster warning， survey， resistance and reduction. It is hopeful to transfer the personal from workers thinking to information thinking.

Key words： emerging technologies; grid wind and flood prevention; grid enterprises; emergency management

0 引言

进入21世纪以来，在全球气候变化和经济全球化的双重背景下，随着工业化、信息化、城镇化和国际化的快速发展，人口、资源和环境压力加剧，高耗能产业不断发展，生存与发展的矛盾日渐突出[1]。诸多因素综合作用，导致我国乃至全球成灾因素日趋复杂，这大幅增加了灾情精准预测与迅速警示的难度[2];此外，承载体脆弱性逐渐增强，防灾能力不断下降，自然灾害风险呈现空间上扩大和强度上增强的趋势等问题，也使得灾情勘察、救灾减灾工作难度不断加大。为减少自然灾害带来的损失，保障人民生命财产安全，保障各行各业对电力的需求，党中央和政府始终高度重视电力防风防汛工作的开展，针对防灾救灾减灾工作曾多次给出重要指示，习近平总书记提出的“两个坚持、三个转变”和“六个坚持”的新理念更是对防风防汛工作提出了更高的要求。本文将根据目前的电网防风防汛工作情况，总结当前工作中存在的问题，结合当前某电网智能化探索的成功经验、相关科技的发展以及在其他领域的应用现状，从电网防风防汛工作现代化发展的角度为电网企业提出具有针对性的优化建议，探索电网智能防风防汛工作未来可能的发展方向，从而帮助电网企业提高现有的应急管理水平。

1 电网防风防汛工作现状及问题

1.1 设备防风防汛能力弱

在早期的电网建设过程中对网架结构和设备的防风防汛能力考虑不足，导致在台风等自然灾害中的抗灾能力不足，设备受损严重，后期的抢修任务规模较大，限制了后续抢修的时间压缩[3]。同时周边环境隐患如树木、棚屋、广告牌等对输电线路也构成了威胁。

1.2 预警预测能力需强化

预警预测是防灾减灾的第一步，包括对台风发生发展过程的监控预测，以及依托台风监测情况进行设备预警和灾情预估[4]。但当前由于对电力系统的灾情收集与检测基础设施站点尚需补充建设，台风灾害综合监测预警系统有待完善，对台风的监测和预警还不够精确，譬如风速预测值与实测值存在误差，负荷预测准确性有待提升。

1.3 灾情勘察能力需提升

当前的勘灾技术尚未跟上行业内技术发展变化的整体水平，勘灾技术相对落后，人员仍然是勘灾的主力，严重限制了勘灾救灾的效率。同时，当前的勘灾手段尚未进行精细化配置，缺乏系统化管理，各种设备的优势并未充分发挥出来。

1.4 应急物资调配需优化

储备地点的准确性不足。由于台风灾害的随机性，应急物资的储备始终面临“储非所灾”的问题。储备数量管理精准化有待提升。台风等自然灾害具有随机性，故无法对应急物资储备类型和规模做出前期规划，严重影响救灾效果[5]。应急装备的信息化程度有待提升。应急资源基础台账数据不准确，应急资源调拨缺乏准确依据。

1.5 信息沟通传递需增强

应急指挥信息系统功能有待提升[6]。未来应急指挥呈现出联动性、精细化的特征，除了满足基本的防风防汛需要，应急指挥信息系统功能需要在公司内部系统集成、同政府等相关部门的系统集成[7]。信息统计和报送的自动化程度不足。当前对灾害信息的自动化统计和报送仍以人工统计为主，导致现场工作人员的信息统计工作繁重，降低救灾效率。

1.6 舆情管控机制不完善

舆情引导存在的问题是灾害信息基本以公司统一口径对外发布[8]，宣传人员和抢修人员相互隔离，导致信息发布的不同步、信息内容“过硬”，对公众的影响力有限，且易造成客户舆情事件。公司对外渠道过多，且在应急管理中对各渠道的功能定位没有统一协调，各自为战，导致渠道资源的极大浪费，且信息发布内容不一致。

2 电网智能防风防汛对策及建议

近年来，某电网逐步引进新技术，应用于电网防风防灾的各项工作中，新技术为防风防汛带来了许多新的改变。同时，新兴技术的发展突飞猛进，可被应用于电网智能防风防汛工作的技术也越来越丰富，但目前科技开发与应用水平发展极不平衡，许多新技术尚未被各电力企业广泛应用。为实现上述电网智能防风防汛优化目标，解决目前存在的各项问题，本文结合某电网的成功实践经验与技术发展现状，为电网防风防汛工作的智能技术应用提出几点建议。

2.1 利用自动化系统强化电网设备建设

可利用自动化系统提升设备建设工作效率，提升设备防风防汛能力[9]。如完善配网自动化系统及配网快速复电信息平台功能，同时基于营配一体化平台的拓扑资源、模型数据等，不断开发基于SCADA的高级功能应用;改进抢修PDA功能，集成设备台账、缺陷、图纸、GIS等信息，提升配网故障抢修效率和供电服务水平;持续优化完善架空线路馈线自动化设置，稳步推进电缆网馈线自动化建设;实现智能配电网自愈控制，促进配网自动化技术水平的发展和提高。

2.2 深化移动信息技术在可视化应急指挥中的应用

使用可视化应急指挥系统可以实现从灾前到灾后的可视化工作，实现包括电网潮流图分析可视化、网线路跳闸可视化、电网设备受损可视化、用户停电情况可视化、应急队伍和应急装备可视化调拨、应急通信集群为可视化提供保障、现场视频展示，便于抢修队伍第一时间了解抢修工作以及用户实时掌握受灾范围和程度。移动视频监控具有不受空间限制、易于部署和使用等优势，能够不受到外在环境的制约随时随地对于现场情况进行监管，并且利用当前的移动终端设备进行指挥[10];除此之外，无线视频监督技术的出现对于实现变电站的远程监管、大型电力检修情况等也具有现实意义，伴随着信息技术的优化升级以及先进设备的出现，无线视频监督技术还可大力推动电力监管效率以及安全运行。

2.3 VR/AR技术优化应急演练模式

在电力防风防汛领域，应急演练等培训工作异常重要，但传统的培训方式显然无法真正达到培训需求。虚拟现实技术的引入可使虚拟培训成为现实。结合动作捕捉高端交互设备及3D立体显示技术，模拟出台风灾害环境，为培训者提供一个和真实环境完全一致的虚拟环境。培训者可以在这个具有真实沉浸感与交互性的虚拟环境中，通过人机交互设备和场景里所有物件进行交互，体验实时的物理反馈，进行多种实验操作[11]。这不但可以加速应急人员对应急工作的掌握和理解，直观学习可提高其实际操作能力，同时，也大大改善培训环境，降低培训与演练的成本。

2.4 智能化监测预警

2.4.1 综合监测网络及机巡风偏预警

在智能化监测预警方面，某电网已形成较为体系化的工作模式。首先，某电网已建成由1 623个气象监测点组成的综合监测网络，密度为沿海60 km范围内每100平方公里内近3个监测点，实现每个乡镇一个监测点，台风影响期间可对乡镇风力及雨量进行实时精准监测，每小时动态绘制更精细的风速和降雨分布图，有助于做好精细化预警，提前合理布置机巡、人力、装备在重点预警区域。同时，基于1 km网格空间分辨率的电网数值气象预报模型，建成1 km×1 km空间分辨率、未来0-72小时风速雨量预测的数值预测系统，可实现对未来24小时和48小时广东所有乡镇街道供电所（共1 776个）辖区的风速、降雨预测，准确预测了大风、降雨的区域和趋势。此外，随着机巡技术的发展，获取精准的输电线路当前运行状态成为现实，基于机巡数据的风偏预警技术由此诞生，能够实现输电线路风偏工况下的导线安全距离预测，精度相比设计值得到了显著的提高，可应用于风偏预警工作，精益化预测电网风险。在面临大风（台风）等工况变化较猛烈的情况下，工况预测方式相比常规巡检方式能更准确、直观地锁定缺陷位置，帮助防风预警工作。

2.4.2 基于大数据的预警分析

随着气象探测技术和数值预报水平的飞跃发展，监测预警预报手段日益丰富，涉及的气象资料种类和数量也随之暴增。面对海量的气象数据，加强应用海量数据监测预警预报各种灾害性天气的能力成为当务之急。当前，大数据技术已经逐渐步入自然灾害治理的过程，并且在预测、防灾、抗灾等灾害治理过程中发挥着重要的作用[12]。通过大量数据的分析，寻求灾害事件的相关性，得出事件发生的规律，以预测事件下一次的发生，大大增加了人们应对灾害事件的时间限度，降低灾害带来的伤害[1]。此外，还可通过建立计算机大数据模型，对电网运行过程中的多个参数进行分析比较，从而找到电网故障发生的规律、预测未来，有效地将自然灾害对电网系统的伤害降低至最小，甚至能有效防止停電等事故的发生。

2.5 智能勘灾

2.5.1 智能化机巡勘灾

近年来，无人机等智能化设备被某电网广泛应用于灾中、灾后巡检工作中[13]，某电网结合空域、天气、区域地形环境，已开展多次多机种应急勘灾演练，整合制定勘灾策略，总结形成有人直升机、固定翼无人机、多旋翼无人机的综合机巡勘灾模式。此外，还有许多智能化工具可用于解决特殊的勘灾问题，例如，在停电情况下，利用夜视无人机对灾中重要线路通道进行线路巡查，可提升灾中勘灾能力，同时能够大大降低勘察工作人员的人身风险[14];利用变电站巡检智能机器人，灾中代替人工勘灾，可降低风险，且可通过机器人集控平台，对机器人实现智能化管理[15]。

2.5.2 图像识别技术用于勘灾

图像识别技术可应用于电力防风防汛勘灾故障识别。对自然灾害受灾体的空间结构要素的调查是一个四维时空问题，而现有的遥感、无人机技术提供的勘灾信息基本上是在二维或三维图像上进行的，且人对图像和视频的受灾情况判别存在一定的局限性，借助图像识别技术，并基于对图像对象的表达能力和解译者对自然灾害受灾体主要结构要素的判别经验，结合人工智能技术，优化设备受损情况报告读取功能，实现内容故障自动读取、生成，提升灾情的辨别率，加快勘察速度，同时降低人工录入数据时间，从而提升勘灾效率。

2.5.3 VR/AR智能勘灾

在智能勘灾中：在电力防风防汛勘灾工作中，目前已开始使用无人机技术代替人工开展工作，但对于一些复杂的高危情况，无人机传输的图像与真人勘察获得的情况存在一定的差距，若将AR标记器连接到正在勘察的特定物体上，AR系统可以描绘出图像，同时听觉感知、触觉感知、运动感知等共同构成的多重感知，可为指挥中心的领导及相关工作人员提供更为真实的灾情感知，从而提升现场智能化勘灾的效果。

2.6 应急物资智能化管理

2.6.1 物联网助力物资管理

物资调配的核心任务就是在突发事件发生时将物资从储备点调配到需求点，因此对于物资调配的路径选择是一个关键的前期问题[16]。可以用Dijkstra算法求得電力应急物资调配的最优路径，然后由各仓库按照最优路径进行物资调配。应急电力物资智能仓储的架构主要由五个模块组成，分别为业务管理模块、设备管理模块、安全管理模块、基本信息模块和数据管理模块。具体实现过程是通过无线信息技术对这五个模块进行优化，采集信息，处理信息，对仓储系统实现智能化管理[17]。

2.6.2 图像识别技术用于物资管理

图像识别技术还可用于电力物资仓储管理和应急调配工作中。在当前的防风防灾电力物资管理中，电力企业大多采用人工方式进行管理，出入库进行人为监控管理不仅耗时耗人力，而且物资的借出、入库都是通过纸质登记的方式，纸质不易保存，统计比较繁琐，容易出错、遗失等，从而导致漏掉对某些物资的盘点或对某些物资重复盘点。同时，传统的仓库在存储物资时缺乏动态管理，即物资清单上的数目不能实时更新，以保持与仓库中的物资数目一致[18]。

2.7 信息自动统计报送

2.7.1 信息传递的基础：智能化通信装备

卫星电话可用于解决基层人员的信息传递问题，确保现场勘灾信息传递不间断。同时，利用卫星通信车、卫星便携站等先进装备实现现场勘灾视频实时回传应急指挥中心，确保现场勘灾视频、图文资料及时收集、上报，第一时间为指挥人员的决策提供可靠依据。

2.7.2 信息统计的工具：保信系统&OS2平台

应用保信系统综合诊断功能，通过OS2系统可自动分析出线路跳闸信息，再通过OMS实现永久故障停电跳闸信息的实时统计，同时统计客户受影响情况[19]。实现电网故障信息快速推送，为领导决策和应急处置及时提供电网运行信息。应用故障线路复电统计，滚动报送电网故障设备复电情况，为灾后快速复电抢修提供技术支持。

2.7.3 信息报送流程优化：移动APP终端

利用移动APP终端优化信息报送流程[20]，在机制上，可简化勘灾信息报送层级，优化报送的方式及流程，能使现场勘灾数据和图文信息快速、准确传递到应急指挥中心，能够大大缩短信息上报时间和统计时间，同时也能实现线路跳闸、变电站停运、负荷损失、客户停电等数据的自动统计和图形化展示。

3 总结

当前，我国电网防风防汛各工作领域的技术应用仍相对有限，在防灾减灾的各项环节中，科技开发与应用水平发展很不平衡，许多新技术尚未被各电力企业广泛应用，不能实现资源共享共用，无法形成合力和整体创新优势。本文基于某电网在新技术方面的探索以及目前的技术发展水平，对电网防风防汛在设备建设、应急指挥、应急演练、监测预警、灾前勘探、物资管理、信息管理等方面工作提出新技术应用的探索性建议。

随着云计算、大数据、物联网、移动互联网技术、人工智能技术等新兴科技的层出不穷，相信在未来，为有效提升电力防风防汛各项工作的速度和效率，必将有更多的智能技术、信息技术被应用于电力工作中，带来电网运行技术支持系统以及电网企业应急管理水平的长足进步，电网防风防汛工作体系也将翻开新的篇章。

参考文献

[1] 苏剑. 高耗能产业国际转移机制及其实证研究[D].杭州：浙江大学，2009.

[2] 勇素华，杨传民，陈芳.大数据灾害预测与警情流转机制[J].图书与情报，2015（2）：72-76.

[3] 汪泽峰.10kV配电网架空线路防风加固综合应用与分析[J].科技创新与应用，2016（26）：194.

[4] 熊小伏，翁世杰，王建，等.电网台风风险预警系统方案设计[J].重庆大学学报，2014，37（7）：27-32.

[5] 王亚良，金寿松，董晨晨.应急物资储备选址与调度建模研究[J].浙江工业大学学报，2014，42（6）：682-685.

[6] 陈钢，张文一，黄少伟，等.广东电网台风应急决策支持系统设计及应用[J].电力科学与工程，2017，33（12）：22-27.

[7] 鲁跃峰，严永高，张宝星.防风防汛应急处置联动机制在抗击强台风“彩虹”中的应用[J].中国电业（技术版），2015（11）：225-228.

[8] 邹锐胜.电网系统防风防汛应急管理体系构建[J].通讯世界，2015（19）：164-165.

[9] 陈绍永.南方一体化电网运行智能系统浅析[J].轻工科技，2016，32（7）：42-43.

[10] 张壮领. 电力大规模应急抢修作业现场可视化系统研究[D].广州：华南理工大学，2018.