基于监测预警的应急指挥系统的构建研究

2023-09-25李雪松温兴贤王圣杰蒋芮

电脑知识与技术 2023年22期

李雪松，温兴贤，王圣杰，蒋芮

(1.国网宁夏电力有限公司信息通信公司，宁夏银川 753000；2. 国网宁夏电力有限公司石嘴山市红果子供电公司，宁夏石嘴山 753200)

0 引言

2019年到2021年，是国家电网公司建设世界一流能源互联网企业的关键突破期[1]。为全面实现国网公司“三型两网”战略目标，加快推进世界一流能源互联网企业建设[2]，宁夏公司统筹全局考虑，充分利用“大云物移智链”等现代信息技术、先进通信技术，充分应用各类感知设备，实现电力系统各个环节万物互联，培育数字化安全监察生态，大力提升数据自动采集、自动获取、灵活应用能力，加强公司自然灾害预警、应急指挥等重大事件的信息化支撑，创新应急管理、保供电管理等工作方法，促进信息全面融合、分析和应用，提升安全应急管理的科学性和信息化水平[3]。

1 背景及现状

向社会提供安全、可靠的电力保障是“坚强智能电网”的根本体现[4]。目前，发生气象灾害、外力破坏等突发事件依然存在引发电网大面积停电的可能，能否快速准确地应对突发事件，有序恢复供电是“坚强智能电网”的重要检验标准[5]。随着电力物联网建设，暴露出以下问题[6]：一是公司监测预警及应急指挥方面业务数据化程度较低，公司各业务系统之间相互独立，数据共享不足，无法形成一套完整的信息链，不能为跨业务、跨系统的协同提供有效的保障；二是应急处置、保电工作期间现场安全监督缺乏信息化手段，数据核对、整理填报工作量较大且易出错，数据维护人工成本高；三是目前宁夏公司使用的应急指挥系统不具备集成PMS、OMS、统一视频、用电信息采集、调度自动化、配网自动化等各类专业系统功能，无法提供全面的灾害监测应急指挥决策支撑。

为全面优化提升公司应急处置能力，强化自然灾害监测预警，加强对电网运行环境和设备的监测分析，亟须具备监测预警、应急指挥等功能的统一作业平台，融合多元业务和数据，提高应急管理数字化水平，提升应急工作效率，为应急决策提供科学全面的技术支撑。

2 需求分析

结合公司对监测预警和应急指挥的要求及业务现状，应急指挥系统需实现气象灾害监测预警、主配网停送电管理、电网灾害抢修、实时监测、保电指挥、任务管控、综合监控等功能，并接入营销、配电、调度、物资、安监等业务系统数据，实现突发事件应急指挥、重大活动保电指挥等专项事件的全景展示，形成综合监控分析能力，为应急决策提供支撑。

3 功能实现

通过构建应急指挥系统，实现统一工作站、应急指挥中心全景展示2 个一级模块，应急指挥、保电指挥、任务管控、实时监测4个二级模块，气象灾害监测预警、主配网停送电管理、电网灾害抢修等29个三级功能，全面支撑应急指挥、应急保电、实时监测等工作。主要实现以下功能：

3.1 气象灾害监测预警

接入风速、降雨、降雪、冰冻等气象数据，实现全自治区风情、雨情和雪情的精细化监测、预报。展示过去和未来1~24 小时全省的风雨分布图和大风、暴雨、山火、雷电、覆冰预警图。基于气象信息，耦合电网设备数据，进行实时监测和展示。结合异常气象信息，预判输电线路、杆塔、变电站和配网可能的受灾范围，自动生成电网气象灾害预警清单，指导基层单位提高电力设施特巡特护的针对性和有效性。

3.2 主配网停送电管理

主网停送电信息是以一类保护信号动作为入口，根据不同电压等级基于不同设备跳闸判定规则模型，再剔除重合闸动作的数据进行去重，计算出跳闸设备信息。基于拓扑分析的停复电分析是对设备跳闸的补充，目的在于解决因设备跳闸引起的级联停电问题以及计算设备跳闸引起的停电影响范围。

在配网信息系统中重点展示停复电配网干线、支线、配变数量，影响用户总数、重要用户数、生命线用户数，以及线路和用户复电比率。按近1 小时、6 小时、12小时分时段展示灾损发展情况。通过趋势图对突发事件影响全过程灾损和恢复进行整体展示。

自动集成受灾设备、影响重要用户、生命线用户，并区分出干线、支线。其中重要用户、生命线用户通过标准地址码或台变位置进行定位及热力图展示。

3.3 电网灾害抢修

与应急指挥移动应用交互，用图表等可视化手段展示现场提报的灾情信息。包括灾前队伍情况、装备情况等信息；灾中主配网灾损统计信息；灾后勘查停电灾损分类、受影响用户分布、抢修进度等信息。

3.4 实时监测

通过整合设备台账、电网拓扑、运行状态、在线视频、保电资源等来自各个业务系统的数据，实现保电任务范围内的变电站、线路、重要保电用户等主要电网设备及保电人员、队伍、车辆、应急物资、后勤保障等保电资源的基础信息展示和实时数据获取，便于全方位掌握保电对象最新动态，为保电指挥工作体系的协同运作和突发事件的快速响应处置提供了有力支撑。

3.4.1 电网监测

以电网设备为核心，应用电网设备拓扑技术，实现“变电站-中压馈线-变压器-低压线路-低压用户”供电路径全链条贯通的“电网一张图”展示，实时监测主网设备、配网设备、重要保电用户的“两遥”信息。

3.4.2 资源监测

通过构建多级多区多层互联电网数据模型，基于GIS地图实现保电任务范围内的站所、线路、重要用户等主要电网设备以及保电人员、队伍、车辆、应急物资、医疗点、餐饮点、住宿点等保电资源信息可按照地区、电压等级、设备分级、图层类型等进行多维度分类展示。

3.4.3 设备状态监测

集成PMS、统一视频、用电信息采集、调度自动化、配网自动化、气象数据、输变电设备在线监测等多套系统，实时获取保电任务时间范围内的气象数据、设备状态、环境监测数据等，实现故障监测、站房实时数据监测、线路实时数据监测、环境监测、输变电设备在线监测、视频监测等功能，达到对保电对象全方位动态监控的目的，提升指挥中心对现场的广泛感知力。

3.4.4 物资监测

集成灾前全区物资资源储备库数据，综合展示储备物资库存及位置，并将库存物资与灾损现场勘查反馈物资需求进行动态对比和调配。

3.5 任务管控

基于业务流程建模，固化保电业务流程，实现保电需求受理、保电预案编制、任务执行管控资源分配、运行监视等功能，通过流程闭环管理及智能化分析，确保安全可靠供电，提升客户服务水平和用户用电服务质量。

3.5.1 保电任务管理

实现根据保电需求创建、审批、执行、发布保电任务全生命周期管理，规范保电需求流程。

3.5.2 保电预案管理

实现预案辅助编制功能，按照“重要客户一站一册，供电线路一线一册，重要场馆一馆一册”的方式，应用电网GIS 平台拓扑分析服务，分析供电路径和停电范围，模拟各种可能发生的故障，分析所有存在的可转供电路径，由系统辅助编制生成保电应急预案。一旦发生故障，可以快速调度，迅速判断故障，缩短工作响应时间，将停电用户控制在最小范围内，减少用户停电时间和损失。

3.5.3 资源管理

实现保电任务人员组织机构柔性管理、保电设备管理、保电资源管理等功能，达到人员和物资统筹规划的目的。

3.6 综合监控

对突发事件应急指挥、重大活动保电指挥等专题事件全过程进行监控、管理和全景展示，实现灾害总览、公司地市县三级预警响应情况实时跟踪等功能。

实现应急资料基础管理功能，对应急物资、装备、队伍、车辆等数据进行常态化的更新维护，保证应急处置期间可以通过系统快速调阅各类应急基础资料。

对公司各级应急预案进行统一管理，对需要修编的应急预案和现场处置方案定时进行提醒；对应急演练及演练执行情况进行记录；对演练完成情况、演练类型分布、演练发现问题数及问题整改情况进行统计。

4 技术方案

4.1 应用架构

应急指挥系统由数据接入层、GIS支撑层、统一工作站、指挥中心全景展示组成。数据接入层通过接入PMS、营销、配网自动化、物资、气象数据等，收集分析各专业业务数据，打破各专业沟通协作的壁垒，强化横向协同能力，实现数据融通。GIS 支撑层基于电网GIS平台实现二维地图的图形化支撑。统一工作站面向统一业务处理平台，为应急指挥、保供电指挥、救灾现场、保电现场提供业务处理支撑。指挥中心全景展示将利用大屏等硬件资源，提供全景信息实时可视化专题展示功能。在以上功能的基础上，进一步实现客户安抚与服务、舆情引导监测、故障预警研判等功能，结合智能穿戴设备，打造应急指挥移动应用、保电指挥移动应用等App，实现指挥中心与现场的联动指挥，提升场内外指挥保障能力。应用架构示意图如图1所示。

图1 应用架构示意图

4.2 技术架构

系统架构由感知层、网络层、平台层和应用层组成。感知层是数据来源，通过智能终端、智能穿戴设备、远程监控设备、设备传感器等各类物联网现场采集终端进行数据自动获取，同时接入PMS、用电信息采集、营销、配网自动化等业务系统数据。网络层通过构建内外网和移动网协同一体化的电力通信网，提供适当的网络带宽，为各类数据资源的传输提供通道。平台层采用SG-UAP 开发平台，提供数据分析及其他数据处理组件，强化系统安全相关的日志管理、审计过程中的应用管理和服务支持作用。应用层运用多样化的信息手段实现业务功能，并利用可视化大屏进行展示。系统架构示意图如图2所示。