洪災(zāi)后電網(wǎng)應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)配方式優(yōu)化

李文廣

(1.北京思宏安信息科技有限公司，北京 100085；2.中國能源研究會(huì)電力安全與應(yīng)急技術(shù)中心，北京 100085)

0 引言

某省是自然災(zāi)害多發(fā)區(qū)，暴雨等強(qiáng)對流天氣幾乎每年都會(huì)波及轄區(qū)大部分地市，由于洪水等自然災(zāi)害的破壞力極強(qiáng)，曾多次引起該省電網(wǎng)設(shè)施嚴(yán)重受損。停電事件對生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重影響，甚至?xí)斐蓢?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和引發(fā)人身傷亡事故，為了最大程度降低停電事件造成的損失，提高搶修效率，盡快完成復(fù)電以縮短停電時(shí)間成為電網(wǎng)應(yīng)急搶修的重要目標(biāo)。

因當(dāng)前電網(wǎng)企業(yè)的員工數(shù)量是按照保證電網(wǎng)正常運(yùn)行及臨時(shí)缺陷應(yīng)急搶修進(jìn)行配置的，當(dāng)某地市或多個(gè)地市級(jí)電網(wǎng)受洪水影響，電網(wǎng)受損嚴(yán)重甚至發(fā)生大面積停電事件時(shí)，僅靠本地的應(yīng)急搶修隊(duì)伍難于滿足快速復(fù)電的要求，省級(jí)電網(wǎng)公司將會(huì)統(tǒng)一調(diào)配全省的應(yīng)急搶修隊(duì)伍支援受災(zāi)地，以達(dá)到盡快復(fù)電的目標(biāo)。

以下重點(diǎn)針對應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)配方式方面的問題提出了優(yōu)化策略，并嘗試建立應(yīng)急搶修隊(duì)伍自動(dòng)調(diào)配模型。

1 電網(wǎng)應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)配現(xiàn)狀分析

1.1 管理機(jī)制

某省電網(wǎng)公司設(shè)立了應(yīng)急指揮中心，統(tǒng)一調(diào)配全省應(yīng)急搶修隊(duì)伍。

目前，該公司已建立了較為完善的省市兩級(jí)應(yīng)急搶修隊(duì)伍體系，其中省級(jí)應(yīng)急搶修隊(duì)伍主要負(fù)責(zé)全省范圍內(nèi)主網(wǎng)的應(yīng)急搶修任務(wù)，兼顧配網(wǎng)應(yīng)急搶修；地市級(jí)應(yīng)急搶修隊(duì)伍主要負(fù)責(zé)本區(qū)域內(nèi)的應(yīng)急搶修作業(yè)，涵蓋輸電、變電、配電、應(yīng)急發(fā)電、網(wǎng)絡(luò)信息等專業(yè)，同時(shí)，根據(jù)省公司應(yīng)急指揮中心的指令開展跨區(qū)域搶修支援。

1.2 調(diào)配流程

(1) 根據(jù)氣象部門以及氣象監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)獲取的氣象信息，按照洪水災(zāi)害專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案的要求，發(fā)布?xì)庀鬄?zāi)害預(yù)警信息。

(2) 應(yīng)急搶修隊(duì)伍按照預(yù)警信息的要求，做好應(yīng)急資源核查，并報(bào)應(yīng)急指揮中心備案，應(yīng)急指揮中心核實(shí)可投入應(yīng)急搶修的隊(duì)伍信息。

(3) 依據(jù)應(yīng)急預(yù)警信息，結(jié)合歷史的應(yīng)急搶修經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)急指揮中心提前下達(dá)調(diào)配指令，將無災(zāi)區(qū)域的應(yīng)急搶修隊(duì)伍預(yù)置在可能發(fā)生災(zāi)害的區(qū)域。

(4) 災(zāi)害發(fā)生后，根據(jù)勘災(zāi)情況，如果預(yù)置應(yīng)急搶修隊(duì)伍的區(qū)域出現(xiàn)災(zāi)情，則支援的應(yīng)急搶修隊(duì)伍接受受災(zāi)地應(yīng)急指揮部的指揮，開展應(yīng)急搶修；如果預(yù)置應(yīng)急搶修隊(duì)伍的區(qū)域未出現(xiàn)災(zāi)情，則支援的應(yīng)急搶修隊(duì)伍撤回或者調(diào)往其他受災(zāi)區(qū)域。

1.3 目前調(diào)配方式存在的問題

由于氣象災(zāi)害的瞬時(shí)變化特性明顯，風(fēng)力、風(fēng)向隨時(shí)可能發(fā)生變化，實(shí)際洪水軌跡與預(yù)測軌跡、實(shí)際受災(zāi)點(diǎn)與預(yù)測受災(zāi)點(diǎn)、實(shí)際受災(zāi)程度及范圍和預(yù)測的受災(zāi)程度及范圍均可能存在顯著差異，因此，直接提前將應(yīng)急搶修隊(duì)伍預(yù)置至預(yù)測受災(zāi)點(diǎn)的方式，可能存在如下幾個(gè)問題。

(1) 在洪水發(fā)生前，大規(guī)模調(diào)動(dòng)應(yīng)急搶修隊(duì)伍前往預(yù)測受災(zāi)點(diǎn)，在調(diào)配過程中可能會(huì)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

(2) 無效調(diào)配，因預(yù)測的受災(zāi)點(diǎn)未受災(zāi)或者受災(zāi)程度輕微，造成無效的調(diào)配。

(3) 預(yù)測受災(zāi)點(diǎn)的受災(zāi)程度相對較輕，其他區(qū)域受災(zāi)嚴(yán)重，造成有效的應(yīng)急搶修隊(duì)伍未能及時(shí)地發(fā)揮效用。

2 應(yīng)急搶修隊(duì)伍管理優(yōu)化策略

2.1 日常作業(yè)管理優(yōu)化

根據(jù)應(yīng)急搶修隊(duì)伍“平戰(zhàn)結(jié)合”的管理特點(diǎn)，結(jié)合氣候和地理環(huán)境特點(diǎn)，考慮應(yīng)急搶修隊(duì)伍日常的實(shí)際工作計(jì)劃等情況，在可能的情況下，盡量優(yōu)化調(diào)整應(yīng)急搶修隊(duì)伍施工安排，例如在每年的汛期(尤其是根據(jù)天氣預(yù)警信息，可能發(fā)生洪水災(zāi)害的時(shí)間段)，省級(jí)應(yīng)急搶修隊(duì)伍優(yōu)先安排在近海地區(qū)以及歷史上洪災(zāi)易發(fā)區(qū)域進(jìn)行施工等作業(yè)，以減少緊急情況時(shí)隊(duì)伍調(diào)派的機(jī)動(dòng)時(shí)間。

2.2 多系統(tǒng)信息共享優(yōu)化

目前，某省電網(wǎng)公司應(yīng)急指揮平臺(tái)系統(tǒng)與生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)并未實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，發(fā)生災(zāi)害后，應(yīng)急指揮人員不能直接從應(yīng)急指揮平臺(tái)系統(tǒng)獲取故障匯總信息，安監(jiān)部、生技部等有關(guān)部門均需通過電話、郵件、微信、會(huì)商等方式從調(diào)度處獲取線路跳閘/停電的具體信息，然后生技部根據(jù)獲取的信息，安排開展勘災(zāi)工作，勘災(zāi)后按照信息報(bào)送要求，將災(zāi)損情況信息報(bào)送至應(yīng)急指揮平臺(tái)。

建議建立應(yīng)急指揮平臺(tái)系統(tǒng)與生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)通道，受災(zāi)后，應(yīng)急指揮中心直接讀取受災(zāi)線路詳細(xì)信息和停電用戶數(shù)信息，便于應(yīng)急指揮中心根據(jù)受災(zāi)信息開展輔助應(yīng)急決策，有利于實(shí)現(xiàn)應(yīng)急搶修隊(duì)伍的精準(zhǔn)調(diào)配。

2.3 建立應(yīng)急資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

根據(jù)歷史受災(zāi)情況，按照不同災(zāi)害類型、災(zāi)情信息的詳細(xì)參數(shù)和預(yù)測的波及范圍，應(yīng)急響應(yīng)的等級(jí)，建立災(zāi)害信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，編制并逐步修正各種類型災(zāi)害的應(yīng)急搶修需求的物資、裝備和人力的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，為災(zāi)后應(yīng)急資源調(diào)配形成支撐和依據(jù)。

3 應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)配方式優(yōu)化建議

目前階段，應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)配采取“支援地—受災(zāi)地”的點(diǎn)對點(diǎn)式直接調(diào)配，例如，在省公司獲取受災(zāi)地請求支援的信息后，按照需求信息直接從一個(gè)或者幾個(gè)地市調(diào)撥應(yīng)急資源支援受災(zāi)地，應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)配的現(xiàn)狀如圖1所示。

圖1 應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)配方式現(xiàn)狀

這種調(diào)配方式簡單清晰、機(jī)動(dòng)效率高，但是也存在前文提及的應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)配方式存在的問題。為了兼顧應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)配的安全性、效率性和準(zhǔn)確性，建議調(diào)整應(yīng)急搶修隊(duì)伍的調(diào)配方式為“支援地—臨時(shí)駐點(diǎn)—受災(zāi)地”的調(diào)配方式，臨時(shí)駐點(diǎn)可結(jié)合沿海地市的地理位置和歷史受災(zāi)信息，結(jié)合區(qū)域劃分及省公司應(yīng)急倉庫布局等因素，選擇3—5個(gè)地市作為臨時(shí)駐點(diǎn)，確保從臨時(shí)駐點(diǎn)至覆蓋的最遠(yuǎn)受災(zāi)地市的直線距離小于200 km。

當(dāng)氣象監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警信息或者可能受災(zāi)地市主動(dòng)請求支援時(shí)，啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)后，應(yīng)急指揮中心立即根據(jù)預(yù)警的災(zāi)損程度，結(jié)合歷史受災(zāi)信息，下達(dá)調(diào)配指令，預(yù)置應(yīng)急搶修支援隊(duì)伍至臨時(shí)駐點(diǎn)(如圖2中實(shí)線所示的調(diào)配路徑)。災(zāi)后在摸清受災(zāi)詳細(xì)信息后，再根據(jù)實(shí)際調(diào)配應(yīng)急搶修隊(duì)伍參與搶修(如圖2中虛線所示的調(diào)配路徑)。這樣既可保障應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)配過程中安全性，又可保證應(yīng)急搶修隊(duì)伍從臨時(shí)駐點(diǎn)至受災(zāi)地的時(shí)間滿足應(yīng)急搶修的效率要求。如果預(yù)警信息與受災(zāi)信息存在偏差，則將預(yù)置的應(yīng)急搶修隊(duì)伍從臨時(shí)駐點(diǎn)撤回或者調(diào)配至實(shí)際受災(zāi)地，這樣也可減少支援應(yīng)急搶修隊(duì)伍的機(jī)動(dòng)距離。

圖2 應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)配策略優(yōu)化

4 應(yīng)急搶修隊(duì)伍自動(dòng)調(diào)配模型探索

應(yīng)急資源調(diào)配是災(zāi)害應(yīng)急中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對于應(yīng)急資源調(diào)配的研究成果也較多，而應(yīng)急搶修隊(duì)伍又是應(yīng)急資源中的核心，關(guān)于應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)配的研究已經(jīng)有了較為豐富的研究成果。例如，國家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃培育項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助的項(xiàng)目，突發(fā)事件應(yīng)急救援人員的派遣模型研究[1]，袁媛、樊志平等從滿意度和救援效果等方面著手，建立了突發(fā)事件應(yīng)急救援人員派遣的優(yōu)化模型；國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目，應(yīng)急救援多目標(biāo)時(shí)限指派模型[2]，張雷、馬璐等突出應(yīng)急救援的時(shí)效性和救援目標(biāo)的多屬性特征，提出在保證應(yīng)急救援最短時(shí)限的前提下，以應(yīng)急救援效率最大化、物資消耗最小化為優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)建最短時(shí)限應(yīng)急救援多目標(biāo)指派模型；國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目，多應(yīng)急點(diǎn)資源優(yōu)化調(diào)度模型研究[3]，魏國強(qiáng)、景琳針對多應(yīng)急點(diǎn)的情形，利用目標(biāo)規(guī)劃法探索了應(yīng)急開始時(shí)間最早、出救線路及出救點(diǎn)最少的資源調(diào)度方案；國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、國家自然科學(xué)基金資助、國家社會(huì)科學(xué)基金資助項(xiàng)目，基于時(shí)間滿意度和勝任能力的地震應(yīng)急救援隊(duì)伍指派模型[4]，宋葉、宋英華等以救援時(shí)間滿意度最大以及隊(duì)伍勝任能力最強(qiáng)為目標(biāo)，建立了地震應(yīng)急救援隊(duì)伍指派的優(yōu)化模型。

以上研究成果從不同角度出發(fā)，嘗試建立了應(yīng)急資源(尤其是應(yīng)急救援人員)調(diào)配(度)/指派模型。但是，由于地震災(zāi)害突發(fā)性強(qiáng)，準(zhǔn)確預(yù)測可能性小的特點(diǎn)，應(yīng)急資源的調(diào)配完全屬于災(zāi)后突發(fā)性調(diào)配，這與洪澇等災(zāi)害的可預(yù)測性較強(qiáng)，可以提前預(yù)警并采取提前防范的特點(diǎn)存在較大不同，因此，現(xiàn)有的應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)派模型并不適用于電網(wǎng)洪災(zāi)后的應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)派。目前，洪水災(zāi)后的應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)派仍采用經(jīng)驗(yàn)調(diào)派的方法，主要由應(yīng)急指揮中心根據(jù)受災(zāi)信息在應(yīng)急專家和應(yīng)急管理人員提出應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)配方案基礎(chǔ)上制定下達(dá)應(yīng)急指令。結(jié)合某供電公司在災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警方面的研究成果，提出基于自然災(zāi)害監(jiān)測結(jié)果和應(yīng)急資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上的應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)派模型。

應(yīng)急搶修時(shí)間主要由兩部分組成，一是從出發(fā)點(diǎn)至搶修點(diǎn)的路徑時(shí)間；二是到達(dá)搶修點(diǎn)之后應(yīng)急搶修作業(yè)時(shí)間。根據(jù)對地市供電公司應(yīng)急搶修隊(duì)伍的調(diào)研結(jié)果，路徑時(shí)間基本可控，因此重點(diǎn)針對應(yīng)急搶修作業(yè)時(shí)間進(jìn)行分析。

在執(zhí)行應(yīng)急搶修作業(yè)任務(wù)時(shí)，由不同應(yīng)急駐點(diǎn)派遣搶修人員。該模型探索解決的問題是：針對不同應(yīng)急駐點(diǎn)到達(dá)搶修需求點(diǎn)的時(shí)間、各搶修需求點(diǎn)對應(yīng)急搶修隊(duì)伍能力及不同任務(wù)對搶修時(shí)間要求不同的情況下，如何進(jìn)行人員派遣，使搶修復(fù)電的時(shí)間最短。

該研究基于以下假定：

(1) 搶修隊(duì)伍數(shù)量滿足搶修任務(wù)的需求；

(2) 各搶修隊(duì)伍的搶修效率已知；

(3) 每個(gè)搶修隊(duì)伍僅被派往一個(gè)受災(zāi)地點(diǎn)。

I表示受災(zāi)地點(diǎn)集合，i=1，2，3……m；J表示搶修隊(duì)伍集合，j=1，2，3……n；K表示搶修任務(wù)的類型，k=1，2，3;n≥m；tij表示搶修隊(duì)伍j到受災(zāi)點(diǎn)i的響應(yīng)時(shí)間；Qi表示受災(zāi)點(diǎn)i的搶修工作量(可以由設(shè)備受災(zāi)情況進(jìn)行估算，通過應(yīng)急指揮平臺(tái)獲取受災(zāi)點(diǎn)i輸電或者變電的設(shè)備受損數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為設(shè)備搶修完成的搶修工作量）；受災(zāi)點(diǎn)i的搶修任務(wù)分為配電、變電、通信等3種類型，則Qik表示受災(zāi)點(diǎn)i的k類型的搶修工作量(其中：k=1表示配電搶修任務(wù)，k=2表示變電搶修，k=3表示通信保障任務(wù))。

由于搶修作業(yè)需要多人配合，因此將每項(xiàng)搶修作業(yè)所需的最少人數(shù)及裝備的整體作為一個(gè)基本搶修單元，為基本搶修單元的每小時(shí)搶修工作量。該值為已知數(shù)，根據(jù)歷史搶修作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，編制山地、林地、平地、水田等不同地理環(huán)境特點(diǎn)的基本搶修單元的每小時(shí)搶修工作量參照表，可根據(jù)受災(zāi)點(diǎn)的地理環(huán)境特點(diǎn)直接選用。為一個(gè)基本搶修單元完成搶修任務(wù)的時(shí)間。

xij為0～1的變量：當(dāng)xij=1表示救援隊(duì)伍j在受災(zāi)點(diǎn)i進(jìn)行搶修，當(dāng)xij=0表示救搶修隊(duì)伍不在受災(zāi)點(diǎn)i進(jìn)行搶修。

構(gòu)建模型：

說明：式(2)為求搶修作業(yè)時(shí)間最短的函數(shù)，式(3)和式(4)為約束條件，表示應(yīng)急搶修隊(duì)伍j只能在一個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行搶修作業(yè)。

該模型建立在災(zāi)后損失預(yù)測數(shù)據(jù)以及應(yīng)急資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上。

5 其他建議

(1)通過完善電網(wǎng)故障自動(dòng)診斷/定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對10 kV及以下電壓等級(jí)線路故障和最終用戶跳閘情況的精準(zhǔn)監(jiān)控，以便在災(zāi)后快速摸清現(xiàn)場的受災(zāi)損失情況，為統(tǒng)計(jì)搶修工作量提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持。

(2)依托應(yīng)急培訓(xùn)基地，通過情景構(gòu)建式應(yīng)急演練，探索各種地理環(huán)境、各電壓等級(jí)、各類應(yīng)急搶修情景的搶修工時(shí)數(shù)，通過不斷修訂，制定合理的應(yīng)急搶修工時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，作為應(yīng)急搶修隊(duì)伍的調(diào)配的依據(jù)，為應(yīng)急調(diào)配模型的實(shí)現(xiàn)提供支撐。

(3)根據(jù)應(yīng)急搶修作業(yè)的特點(diǎn)，持續(xù)優(yōu)化并推廣應(yīng)急搶修標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書、物資裝備標(biāo)準(zhǔn)配置標(biāo)準(zhǔn)，對搶修安全技術(shù)措施、人員、標(biāo)準(zhǔn)工器具、施工方法和搶修流程等進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，提高應(yīng)急搶修的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化水平，并且建立起應(yīng)急搶修隊(duì)伍開展搶修的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，明確應(yīng)急搶修隊(duì)伍的搶修效率。

(4)加強(qiáng)與設(shè)備廠商的聯(lián)絡(luò)，災(zāi)后要求設(shè)備廠商跟蹤搶修過程，了解設(shè)備受損的具體情況，研究增強(qiáng)設(shè)備抗災(zāi)性能的可行性，共同探索提高防災(zāi)及提高災(zāi)后搶修復(fù)電能力的途徑和方法。

(5)加強(qiáng)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)，向交通部門、水利部門搜集橋梁斷毀、封橋、斷路、淹水地區(qū)等有關(guān)交通信息，為應(yīng)急搶修隊(duì)伍調(diào)派提供參考。

(6)建立搶修績效評(píng)價(jià)體系和激勵(lì)方法。針對搶修體系中不同的隊(duì)伍成員及不同的工作內(nèi)容，設(shè)計(jì)相應(yīng)的考核激勵(lì)管理辦法，將搶修作業(yè)中的安全管控、搶修效率等搶修指標(biāo)分解至績效指標(biāo)體系中。