保障大面积停电事件应急处置

沈桂城，翁 蔚，许 鑫

(国网福建省电力有限公司，福建 福州 350003)

0 引言

国网福建省电力有限公司以“大云物移智”技术和互联网思维推进应急处置精准化保障，深度融合气象、电网设备信息，应用物联网智能感知技术实现应急指挥中心、气象信息、电网设备、抢修队伍、应急物资等万物互联，通过信息化手段固化统一指挥、上下联动的应急指挥流程，实现全过程、全专业智慧辅助研判、决策。

1 灾前预警提前落实防御措施

汇集福建电网历史灾害信息数据，研究灾害影响因子规律，建立电网灾害损失预测模型，耦合灾害气象信息和电网设备信息，在灾前精确研判预测灾害影响范围及趋势。针对性开展防御工作，智能推送灾前防御工作要求，辅助跟踪设备特巡特护、重要站所值守、抢修队伍准备等预警行动落实情况。

1.1 全省GIS地图网格化

针对电力生产的关键环节，在显著影响电网运行安全的强对流天气中短期预警技术方面实现技术拓展，支撑基于数据库信息挖掘的自适应、滚动校正的预警信息分析、管理模式。运用福建气象局3 km×3 km网格信息，并进行空间转换，转换为GIS可识别的特征，并对特征进行处理，四个点信息转换为一个空间面信息，转换后的区域使用福建省地区进行切割，切割出福建省范围内3 km×3 km网格数据。

1.2 电力灾损原理分析

大风与强降雨等极端灾害天气会导致杆塔大量倒塌，经分析，杆塔倒塌与风力、杆塔设计强度、杆塔结构、地理位置等因素有关。其中，最大风速超过杆塔设计的抗风标准是造成杆塔倒塌的主要原因，其表现可分为杆塔及其连接导线的垂直风荷载超过杆塔的最大承受能力和杆塔顺线路方向两侧承受悬殊的横向水平力引发的杆塔折杆；对于塔基薄弱的杆塔，抗倾覆能力不能满足特大风力时，将会出现不同程度的上拔或下沉，引起杆塔整体倾倒。尤其在台风登陆点附近的沿海地区的线路杆塔，以及台风登陆后在台风前进方向和旋转上风处的线路杆塔更易出现倾倒。本项目将气象台提供的强对流天气监测信息和电网监测充分结合，基于PMS2.0系统中杆塔防风等级属性进行阈值比较，以GIS形式进行灾损信息实时展示，并通过监测信息的连续序列进行灾害演变趋势预警分析。

1.3 电力设备风险预警

在3 km×3 km网格区域内，选取任意网格，即可查询显示该条线路对应预警杆塔的名称、编号、电压等级、线路参数、抗风等级、投运年限、实时潮流和其他技术参数。实现可能受灾害影响的输电线路、杆塔、变电站的预判，生成电网灾害风险预警清单，以设备为对象发布风险预警，为精准开展设备特巡特护、安排应急力量提前置位和物资备品准备提供了支撑。

2 灾中融合多源异构数据

2.1 多源数据校验融合方法

灾害状态下配电网系统的数据来源主要包括主网IMD调度云平台、配网SMD调度云平台、95598系统、PMS系统、物资供应链系统、GIS地理信息系统、无人机勘察信息等多个系统。各套系统独自运行，各应用系统的数据口径不一致，各数据源的数据存储方式和命名方式也存在差异性，同时，各系统中数据的数据量庞大，容易造成有效信息被覆盖，给多源异构数据的共享和融合带来了很大的困扰。这些数据具有多源性、复杂性、异构性和规模性等特点，对其处理的流程如图1所示。

图1 多源数据校验融合流程

2.2 基于ETL的多维数据清洗模型设计

通过对多源系统数据的较验与融合后，再基于ETL的数据清洗模型的清洗可得到去重、唯一的应急相关数据，如图2所示。

图2 基于ETL的数据清洗模型

2.3 停送电信息融合分析方法

基于以上校验、融合、清洗方法的处理，以“数据源唯一，多判据校核”的原则进行停电研判，实时采集设备状态改变和用户停电信息，制定灾损自动研判统计规则[1]。其中，配电停电信息主要接入DMS系统的停电报文、停电研判，PMS系统的计划单、故障单的停电信息，结合SG186系统的抢修数据、DMS系统的销户停运信息，分析出真实的停电配变[2]；复电信息主要接入DMS的复电报文、转发用采复电报文、准确辨识报文，PMS的计划单、故障单的复电信息，再结合配电网实时运行的断面数据，分析出真实的复电配变。ECS系统实现自动统计电网设备及用户停复电信息，其信息获取时间不超过15 min，准确率达到95 %以上。而且同时应用云计算和神经网络算法，可智能生成负荷转移、应急抢修、客户保电、资源调派等策略。

2.4 基于Haddop大数据技术的多维数据存储模式

参照Hadoop存储体系架构分布式存储技术[3]，结合主网IMD调度云平台、配网SMD调度云平台、95598系统、PMS系统、物资供应链系统、GIS地理信息系统特征及数据应用业务需求，提出了基于Hadoop的外部环境信息数据存储逻辑架构。存储架构由物理存储层、存储支持层和数据管理层三层组成，如图3所示。在深度融合各专业信息的基础上，辅以融合空间、时间信息，基于二维、三维GIS平台，构建超大屏幕全景综合展示平台模拟形成跨层级、跨专业的应急全业务数据资源“一张图”，为应急指挥提供准确的数据支撑。

图3 多维信息数据存储架构

3 灾后精准保障应急抢修

以互联网思路开发移动APP，在电力内网端构建基础设施层、数据资源层、业务逻辑层，并基于电力内外网隔离装置对集成服务层的各项服务进行数据穿透，供外网访问。在互联网端的展现层以IOS、安卓、浏览器等终端进行业务应用。

建立网格化指挥和任务化调配的抗灾抢险组织机制，通过ECS系统和终端实现人机交互，构建完善的任务下达、灾损勘察、物资需求提报及配送、应急抢修单办理及许可、抢修终结及恢复送电等环节，各环节均依托终端实现，有序衔接。网格化组建指挥机构，跨地区调配应急队伍和物资，按线路为单位自动生成抢修任务，应急抢修指令点对点下达到抢修队伍，现场灾损信息和抢修物资需求实时上报，应急物资精准配送，有效提升抗灾抢险效率，具体应急抢修的业务支撑如下。

(1) 将停电设备生成抢修任务，在手机上实现应急工作各环节智能互动，现场灾损信息和抢修物资需求实时上报，应急抢修指令点对点下达到人，应急物资精准配送。

(2) 根据灾害预警信息，智能分析电网灾损和全省抢修力量的分布情况，精准生成省内抢修队伍调派建议。依托应急抢修APP，发布抢修队伍调派指令。勘察人员用APP录入受损设备、数量、原因、定位、照片等信息，由系统自动汇总，指挥人员即可同步查看倒断杆、配变损坏、站房受淹等各种类型灾损的统计情况，以及每处灾损点的具体勘察信息。

(3) 参照物资配送类“快递”的思路开发应急指挥APP物资配送模块，根据收集的抢修物资需求，实现抢修物资定点配送、二维码收发货管理。根据灾损勘察情况，可按标准物料逐个或典设物料成套等不同方式选取所需物资，形成抢修物资需求清单。同时实时监测物资装备信息，智能分析应急物资装备缺口。精准掌握全省应急物资、装备、车辆台账及所在位置，实现监测、动态更新。通过物资平台、储备物资库存及位置，在灾前防御阶段根据灾害预警信息，智能研判支撑保障资源缺口，生成物资储备及调配工作建议。

(4) 参照外卖平台的设计思路，建设ECS系统抢修APP后勤服务模块，实现餐饮、住宿线上预订，快速配送。

(5) 智能预估后勤保障需求。根据系统预警信息和前期支援队伍调派情况，预估抢修队伍、支援力量人数，做好食材、医药、用车、住宿以及后勤物资(行军床、生活用品、油料等)信息规模的预估和采购工作。

4 应用成效

通过电网灾害监测预警与应急指挥管理系统（ECS系统)和终端实现人机交互，构建电网灾害损失预测模型，精准预判灾害影响范围及趋势，提前防范，预测精确率达到80 %以上；制定灾损自动研判统计规则，自动获取统计灾害下电网设备及用户停复电信息，并取消手工报表，信息获取时间不超过30 min，准确率达到95 %以上，为应急指挥提供准确的数据支撑；建立网格化指挥和任务化调配的抗灾抢险组织机制，队伍调拨、任务分配、灾损勘察、抢修作业、物资配送等各环节均依托终端实现，有效提升抗灾抢险效率，平均抗灾抢修时间缩短30 %。

该系统已应用于2018年抗击“玛利亚”台风，通过灾前智能预警、灾中多元联动、灾后无缝抢修，最终34 h全面恢复电网供电；而2015年抗击“苏迪罗”台风(同为14级正面登陆），全面复电时长144 h。

5 结束语

应用“大云物移智”技术，构建ECS系统，固化大面积停电事件应急处置流程，在电力企业在应急期间可快速全面地感知、监控与信息交互。建设了一种可智能感知地电网精准保障应急处置系统，实现精准预判灾害影响范围及趋势、现场信息上报，应急物资精准配送。项目的实施推广为电力企业在抗灾救灾、精确抢修处置，提供了重要的参考意义。