電力應急指揮系統的應急保障能力建設分析

摘 要： 電力系統突發事故涉及環節較多且波及很快，傳統電力應急指揮系統采用上傳下達模式，導致系統反應不夠迅速，浪費應急處理時間，不能快速有效地恢復供電，因此，設計一種電力應急指揮系統，系統由便攜移動應急終端、通信網絡服務設備、中心管理平臺和客戶端設備4個模塊構成，包括應急預警和預測功能、應急預案管理功能、信息匯集功能、輔助決策功能4大功能模塊。系統以盡可能快地恢復盡可能多用戶的供電為目標，通過應急優化調度使失電用戶的總停電損失達到最小，完成應急保障能力建設分析，給出系統應急優化調度的關鍵代碼。實驗結果表明，所設計系統恢復供電時間和用戶停電損失均較低，具有較高的應急保障能力。

關鍵詞： 電力應急指揮系統； 應急保障能力； 系統建設； 優化調度

中圖分類號： TN915?34； TP272 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）12?0167?04

Abstract： The accident of electrical power system involves many links and has fast spread speed. Since the traditional electric power emergency control system has slow response speed and long emergency processing time， and can’t rapidly and efficiently restore the power supply due to the from up to down transmission mode， an electric power emergency control system was designed. The system is composed of portable mobile emergency terminal， communication network service device， center management platform and client modules， including the four function modules of emergency early?warning and forecasting， emergency plan management， information collection and auxiliary decision?making. The system can quickly recover power supply for the users as many as possible， reduce the user’s total losses （caused by power failure） to the minimum through the emergency optimal scheduling， complete the analysis of emergency security capability， and provide the key codes for system emergency optimal scheduling. The experimental results indicate that the designed system has less recovery time， and higher emergency security capability， and can make users’ outage loss lower.

Keywords： electric power emergency control system； emergency security capability； system construction； optimal scheduling

0 引 言

近年來，隨著我國現代化進程發展的加快， 各領域對電力的需求越來越大。如果電力供應發生故障導致中斷，將對社會穩定和國民經濟產生很大的影響[1?3]。因此，建立一套電力應急指揮系統，減少供電系統因故障中斷產生的損失，成為目前需要解決的問題，受到越來越廣泛的關注[4]。

目前，有關電力應急指揮系統的應急保障能力建設的分析有很多，相關研究也取得了一定的成果，其中文獻[5]針對電力救急管理系統進行了仔細的解析，使用信息系統之間的通信實現電力系統的監控，對電力系統的故障進行預測，產生事故處置和資源調度方案，但該系統實現過程復雜，不適用于實際應用；文獻[6]從歷史電力應急方法中采集參考信息，提出電力應急輔助決策規則的模型，從而完成應急保障能力建設，但該方法耗能較多，浪費資源；文獻[7]提出城市配電系統的救急提醒算法，對不一樣的突發事情導致的設備停運概率實行估算，獲取配電系統的停電危險，經過取得的突發事情的提醒等級實行救急管理；文獻[8]提出基于電力應急服務點選址優化的應急方法，依據負荷點缺少的電功率及負荷類別，獲得單位時間的停電虧損情況，確定停電風險，通過地理信息將網絡抽象為電力應急服務點選址模型，實現應急保障能力建設分析，但該方法所需時間較長，效率低下；文獻[9]依據實際電網應急工作的需要，設計了電力應急指揮系統，建立了電力傳輸網的供電公司電視電話會議系統，以分層分區為原則構建輔助決策模型，但該方法忽略了應急過程中的時間問題。

針對上述弊端，設計了一種電力應急指揮系統。系統以盡可能快地恢復盡可能多用戶的供電為目標，通過應急優化調度使失電用戶的總停電損失達到最小，完成應急保障能力建設分析。

實驗結果表明，所設計系統恢復供電時間和用戶停電損失均較低，具有較高的應急保障能力。

1 電力應急指揮系統的應急保障能力建設分析

1.1 系統總體方案設計

電力應急指揮系統通過無線網絡，將電力設備檢修、突發事件現場、電力設施基建、輸電線路巡視等電力生產現場的實時信息發送至應急指揮中心；現場人員通過便攜設備和各發供電單位、應急指揮中心進行視頻會商；指揮部門依據現場工作人員發送的信息完成指揮處置。電力應急指揮系統總體結構如圖1所示。

各模塊功能如下：

便攜移動應急終端主要用于采集現場實時信息，同時完成移動視頻會商，保證可實時進行視頻會議；

通信網絡服務設備主要用于電力應急指揮系統各模塊之間的信息交換，通過雙光纖接入，防止單一網絡接入出現故障時影響相應的應急通信；

中心管理平臺主要負責對下屬各發、供電單位設備的統一管理和指揮；

客戶端設備主要負責將所有電力生產現場的實時信息發送至指揮中心，也可和突發事件現場進行網絡視頻會議。

1.2 系統功能模塊劃分

系統設計的目的為通過計算機網絡與通信技術替代傳統的上傳下達模式，做出快速應急反應，節省應急時間，減少各方損失。因此，系統功能圖如圖2所示。

系統各功能模塊可詳細描述如下：

（1） 應急提醒、預示性能

救急管理系統能承受提醒信息，同時根據預警等級告知有關人員；

（2） 應急方案管制性能

救急管理系統能依據預警等級，開啟相應的救急方案，為電力系統事件治理提供依據。

（3） 信息匯集功能

在出現自然災害或電網突發事故的情況下，事故現場信息可快速發送至中心管理平臺。

（4） 輔助決策性能

救急管理系統具備分類分級救急開啟、檢測性能。

1.3 電力應急指揮系統應急優化調度模型的設計

電力應急指揮系統主要是為了盡可能快地恢復盡可能多用戶的供電，通過應急優化調度使失電用戶總的停電虧損值到達最小。

失電用戶的虧損經常取決于用戶停電時間、缺電功率及用戶類別。不一樣類別的用戶單位時間、單位功率的停電虧損重點由其關鍵性水平決定，關鍵水平越高，它的單位時間、單位功率的停電虧損就越大，需要快速復原其供電。因此，需要肯定用戶的關鍵性程度，這需要歸納思考這個用戶停電對生命安全、經濟利益等方面的干擾程度。分別用影響因子[α]及[β]表示失去用戶負荷對生命安全及經濟利益的影響關鍵程度，將影響程度劃分成{1，2，3，4，5}五個等級，重要程度越高，相應的數值也越高。用[γ]描述用戶負荷的特殊性，以彌補[α]和[β]無法充分體現用戶負荷重要程度而產生的弊端。因此，針對第[j]個失電用戶，其重要性程度[Ij]可描述如下：

[Ij=ωααj+ωββj+ωγγj] （1）

式中，[αj]，[βj]，[γj]分別表示失去第[j]個用戶負荷對生命安全、經濟性和特殊性的影響因子；[ωα]，[ωβ]，[ωγ]分別表示對用戶關鍵性實行評估時生命安全、經濟性及特殊性所占有的權重，并滿足[ωα+ωβ+ωγ=1]。

通過用戶重要性程度及單位時間、單位功率的基本停電損失[Cj′]獲取關鍵用戶[j]的單位時間、單位功率的停電虧損值[Cj]，那么有：

[Cj=IjCj′] （2）

在真實的電力應急管理進程里，單位時間、單位功率的根本停電損失[Cj′]經常能根據不一樣用戶的停電特點取得。則以總停電損失費用最小為電力救急保證目標函數的優化問題表示為：

[min f1x=j=1ncjdjt′+k=1lj=1ni=1mcjtijPkxijk- j=1ncjmax1≤i≤mzijtiji=1mk=1lPkxijk-dj] （3）

式中：[zij]用于描述[0，1]區間內的電力負荷變量，如果第[i]個供電所向第[j]個失電用戶提供應急電源，則[zij=1]；反之，[zij=0]。式（3）中等號右邊的第1項表示與應急響應時間呼應的停電虧損；第2項表示根據救急電源供應的總功率計算的停電虧損；第3項表示與富余容量呼應的停電虧損。

此外，在進行應急調度的過程中，還需使調來的應急資源與用戶所需功率盡量匹配，盡可能地避免資源浪費，可通過用戶對應急資源的富余容量之和最小進行描述，則有下述次電力應急保障目標優化函數：

[min f2x=i=1mj=1nk=1lPkxijk-j=1ndj] （4）

式中，等號右邊第1項及第2項分別用來表示所調度的救急資源總功率和每個用戶的總體缺電功率。

將式（3）和式（4）作為電力應急保障目標函數進行電力應急資源調度，可實現電力系統應急保障能力的建設。

2 關鍵調度代碼設計

通過統計分析獲取基礎信息，依據基礎數據庫建立系統的詳細數據，應急指揮系統應急資源調度的部分關鍵代碼如下：

3 實驗結果分析

通過實驗分析本文設計的電力應急指揮系統的應急保障能力。當電力系統發生故障出現斷電現象時，分別采用本文系統和輔助決策系統對各重要用戶進行應急處理，對兩種系統的應急處理時間進行比較，得到的結果如表1所示。

表1 兩種系統處理時間比較

分析表1可以看出，和輔助決策系統相比，采用本文系統的處理時間明顯更優，這是因為本文系統將應急時間作為關鍵指標進行應急調度，說明本文系統的應急保障能力較高。

為了比較兩種系統的單位停電損失費用，首先給出各用戶的影響因子，獲取各用戶的重要程度，見表2。

表2 各用戶影響因子

依據表2的數據確定用戶重要程度，從而對兩種系統的單位停電損失費用進行比較分析，得到的結果如表3所示。

表3 各用戶的重要性程度及單位停電損失費用

分析表3可以看出，和輔助決策系統相比，采用本文系統進行應急指揮處理，用戶的單位停電損失明顯降低，說明本文系統的應急保障能力更高，驗證了本文系統的有效性。

4 結 論

本文設計了一種電力應急指揮系統，系統由便攜移動應急終端、通信網絡服務設備、中心管理平臺和客戶端設備4個模塊構成。通過應急優化調度使失電用戶的總停電損失達到最小，完成應急保障能力建設分析，給出系統應急優化調度的關鍵代碼。實驗結果表明，所設計系統恢復供電時間和用戶停電損失均較低，具有較高的應急保障能力。

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