基于營配貫通和可視化技術(shù)的配電網(wǎng)電子沙盤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

林洲游，邵丹璐，林 群

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司溫州供電公司，浙江 溫州 325000；2.浙江創(chuàng)維自動(dòng)化工程有限公司，杭州 310026）

基于營配貫通和可視化技術(shù)的配電網(wǎng)電子沙盤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

林洲游1，邵丹璐2，林 群1

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司溫州供電公司，浙江 溫州 325000；2.浙江創(chuàng)維自動(dòng)化工程有限公司，杭州 310026）

針對沿海地區(qū)臺風(fēng)、暴雨等極端天氣給電力搶修帶來的困難，分析了搶修應(yīng)急決策輔助信息展示需求，研究了配電網(wǎng)電子沙盤系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)，構(gòu)建的系統(tǒng)具有應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急指揮和日常模擬3大功能，闡述了實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。利用該系統(tǒng)，可提高可視化指揮決策輔助水平，滿足各類人員對多領(lǐng)域、多層次和多維度展示的應(yīng)用需求。

配網(wǎng)搶修；電子沙盤；應(yīng)急管理；輔助決策

0 引言

江浙、福建等沿海地區(qū)，每年都會(huì)因臺風(fēng)、暴雨等極端天氣造成大面積停電，存在搶修面積大、時(shí)間緊和難度大等困難。近年來，隨著信息技術(shù)在電力行業(yè)的廣泛應(yīng)用，為提高電網(wǎng)搶修處理過程中的決策能力和有效指揮、組織搶修及恢復(fù)重建工作提供了有力的技術(shù)支撐。

將圖形技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和地理信息技術(shù)等應(yīng)用于配電網(wǎng)（以下簡稱配網(wǎng)）搶修工作，進(jìn)行輔助管理和決策，可提高配網(wǎng)搶修能力[1，2]。電子沙盤對當(dāng)前災(zāi)情的態(tài)勢輸出與信息輸入具有快速、簡便和精確等優(yōu)點(diǎn)[3]，易于動(dòng)態(tài)更新，將電子沙盤融入配網(wǎng)搶修系統(tǒng)，可為搶修規(guī)劃、決策、評價(jià)和管理提供有效的參考依據(jù)。浙江省電力公司通過開展?fàn)I配貫通工作，將原營銷、配網(wǎng)運(yùn)行分管的專業(yè)工作進(jìn)行優(yōu)化整合，統(tǒng)一了生產(chǎn)組織模式和資源配置，實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)運(yùn)行、故障調(diào)度、檢修和營銷管理的無縫鏈接[4]，提高了供電服務(wù)能力和運(yùn)營管控能力[5]。

從極端天氣下配網(wǎng)搶修速率和優(yōu)化指揮決策的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于營配貫通和可視化技術(shù)的配網(wǎng)電子沙盤系統(tǒng)，該系統(tǒng)在應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急指揮和日程模擬3方面充分發(fā)揮作用，為提高可視化指揮決策輔助水平、加快特殊情況下?lián)屝匏俣忍峁┝似脚_，可滿足各類人員對于多領(lǐng)域、多層次和多維度展示的應(yīng)用需求。

1 設(shè)計(jì)思路

1.1 配網(wǎng)電子沙盤總體架構(gòu)

應(yīng)急指揮系統(tǒng)關(guān)注主網(wǎng)和配網(wǎng)應(yīng)急救災(zāi)全過程的監(jiān)控和管理，配網(wǎng)電子沙盤系統(tǒng)應(yīng)用于配網(wǎng)應(yīng)急指揮，基于現(xiàn)有營配貫通成果，結(jié)合電網(wǎng)GIS（地理信息系統(tǒng)）平臺可視化功能，為配網(wǎng)應(yīng)急指揮人員在應(yīng)急事件發(fā)生時(shí)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持和輔助功能，對配網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況、搶修隊(duì)伍和搶修物資的調(diào)配情況進(jìn)行可視化展示。系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)如圖1所示。

圖1 配網(wǎng)電子沙盤應(yīng)用架構(gòu)

配網(wǎng)電子沙盤平臺由感知層、融合層和應(yīng)用層組成，感知層集成PMS（生產(chǎn)管理系統(tǒng)）、CIS（營銷管理系統(tǒng)）、GIS（電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)）、EMS（調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)）、配網(wǎng)搶修系統(tǒng)、營配貫通平臺、氣象平臺等多個(gè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，構(gòu)成系統(tǒng)的末端觸電網(wǎng)絡(luò)；融合層構(gòu)建統(tǒng)一電網(wǎng)拓?fù)洹⒌乩砗唾Y源圖形信息模型，實(shí)現(xiàn)各種類型數(shù)據(jù)的高速傳輸、分布存儲、集中處理和智能分析；應(yīng)用層構(gòu)建了微應(yīng)用框架，具備在線監(jiān)測、快速指揮、匯總分析的微應(yīng)用公共模塊。

1.2 配網(wǎng)電子沙盤特點(diǎn)

配網(wǎng)電子沙盤主要為防汛抗臺、防雪防凍和電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)等特殊業(yè)務(wù)場景進(jìn)行搶修指揮而開發(fā)的具有展示、指揮和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能的營配貫通數(shù)據(jù)共享平臺，系統(tǒng)主要特點(diǎn)如下：

（1）研究了基于PMS系統(tǒng)設(shè)備從屬關(guān)系的配網(wǎng)設(shè)備快速停電及恢復(fù)工具。通過PMS系統(tǒng)配網(wǎng)設(shè)備的主從屬關(guān)系，結(jié)合營銷系統(tǒng)的用戶信息，在應(yīng)急事件發(fā)生時(shí)，進(jìn)行大批量設(shè)備停電的快速分析及地理圖構(gòu)面工作。

（2）研究臺風(fēng)預(yù)警風(fēng)圈范圍內(nèi)，受影響設(shè)備的分布趨勢。在臺風(fēng)預(yù)警風(fēng)圈內(nèi)，以搶修網(wǎng)格為基礎(chǔ)單元，實(shí)現(xiàn)受影響配網(wǎng)設(shè)備和用戶的實(shí)時(shí)分布統(tǒng)計(jì)和趨勢預(yù)測。

（3）研究配網(wǎng)故障搶修、EMS與配網(wǎng)電子沙盤的數(shù)據(jù)共享融合。基于配網(wǎng)電子沙盤平臺，推送公變停電、專變停電、智能總保和開關(guān)告警數(shù)據(jù)，提供快速停電功能。

2 功能模塊

基于營配貫通和可視化技術(shù)的配網(wǎng)電子沙盤系統(tǒng)，包括應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急指揮和日常模擬三大功能模塊（功能框架如圖2所示），實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急監(jiān)控、專項(xiàng)搶修、應(yīng)急指揮和日常模擬等功能。

圖2 配網(wǎng)電子沙盤功能框架

2.1 應(yīng)急準(zhǔn)備

2.1.1 基礎(chǔ)模塊

（1）網(wǎng)格規(guī)劃模塊：依托城市管理及數(shù)字化信息平臺，基于城鎮(zhèn)按供電所供電范圍、市區(qū)按營業(yè)廳/班組供電范圍的原則，默認(rèn)劃分搶修責(zé)任網(wǎng)格，加強(qiáng)對單元網(wǎng)格的信息管理。系統(tǒng)基于GIS地圖的供電范圍自動(dòng)生成網(wǎng)格并支持手動(dòng)調(diào)整，提供搶修網(wǎng)格的技術(shù)數(shù)據(jù)維護(hù)和展示。

（2）應(yīng)急預(yù)案模塊：提供了面對突發(fā)事件的應(yīng)急管理、指揮和救援計(jì)劃等內(nèi)容，為極端天氣不同階段下的突發(fā)狀況提供了參考和依據(jù)。

2.1.2 事件建立

風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模塊提供了電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、自然災(zāi)害預(yù)警等事件的維護(hù)界面，包括預(yù)警信息內(nèi)容、有效期、預(yù)警等級等信息，基于預(yù)警事件的狀態(tài)進(jìn)行應(yīng)急搶修。

2.1.3 事件籌備

事件籌備是預(yù)警事件業(yè)務(wù)流程中不可缺少的一環(huán)，為搶修提供重要保電用戶、搶修人員和搶修資源等重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

（1）保電用戶：根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等級，自動(dòng)獲取營銷系統(tǒng)的保電用戶信息。

（2）隊(duì)伍管理：根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等級和影響范圍，提供搶修隊(duì)伍管理維護(hù)功能。

（3）裝備管理：根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等級和影響范圍，提供搶修資源管理維護(hù)功能。

2.2 應(yīng)急指揮

2.2.1 事件監(jiān)視

（1）電子沙盤：電子沙盤模塊是系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)模塊，提供了一個(gè)可視化展示和指揮決策的平臺，可進(jìn)行包括氣象數(shù)據(jù)、停電態(tài)勢操作、倒桿斷線、資源分布和保電用戶的展示。

氣象數(shù)據(jù)模塊主要為系統(tǒng)提供日常氣象、臺風(fēng)數(shù)據(jù)的展示，提供臺風(fēng)路徑預(yù)測、影響范圍分析等數(shù)據(jù)，為指揮決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)；停電態(tài)勢模塊提供系統(tǒng)停電業(yè)務(wù)操作及展示平臺，并統(tǒng)計(jì)停電影響的設(shè)備和用戶范圍；倒桿斷線模塊提供倒桿斷線的定位信息展示；資源分布模塊提供搶修隊(duì)伍及資源的調(diào)配和實(shí)時(shí)位置展示。

（2）停電情況：提供系統(tǒng)停電列表，提供復(fù)電操作，統(tǒng)計(jì)停電影響數(shù)據(jù)，為搶修指揮人員提供業(yè)務(wù)操作平臺。

（3）受損情況：基于系統(tǒng)的受損操作平臺，提供斜桿、倒桿、斷桿、斷線、桿上設(shè)備故障、異常等7種受損類型的維護(hù)。

（4）視頻監(jiān)控：展示變電站等視頻信息，為搶修監(jiān)控人員提供信息參考。

2.2.2 事件總結(jié)

信息上報(bào)模塊提供10kV及以上輸變電設(shè)備停役情況表、供電計(jì)劃明細(xì)統(tǒng)計(jì)表、變電站主變停役統(tǒng)計(jì)表、線路停役情況表、臺風(fēng)倒塔情況明細(xì)表等數(shù)十張報(bào)表，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，為搶修一線值班人員及搶修指揮中心匯總查看數(shù)據(jù)提供信息化手段，以便整體掌握事件災(zāi)情及恢復(fù)情況，為搶修指揮決策提供輔助數(shù)據(jù)。

2.3 日常模擬

日常預(yù)警模塊提供了日常預(yù)警事件的維護(hù)界面，為模擬停電操作提供日常事件；停電分析模塊提供系統(tǒng)的模擬停電業(yè)務(wù)操作平臺、模擬停電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)平臺和模擬停電情況展示平臺，滿足日常模擬下的停電操作和數(shù)據(jù)分析。

3 關(guān)鍵技術(shù)

配網(wǎng)電子沙盤系統(tǒng)在配網(wǎng)搶修平臺的基礎(chǔ)上，融合了多平臺的數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)如下。

3.1 主線、支線分離停電與恢復(fù)關(guān)系分析

在應(yīng)急情況下，有大量線路停電，但主線的停電大多由某支線故障造成的。為減小停電影響范圍，現(xiàn)場搶修會(huì)及時(shí)隔離支線，以實(shí)現(xiàn)對主線的快速送電，降低風(fēng)險(xiǎn)。因此在配網(wǎng)電子沙盤系統(tǒng)應(yīng)用上，需要實(shí)現(xiàn)主線、支線的同步停電，恢復(fù)送電時(shí)故障支線不復(fù)電、而主線和其余支線快速恢復(fù)送電，從而保證數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的可靠性，為快速定位應(yīng)急搶修提供有力依據(jù)，同時(shí)降低災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失。

3.2 信息的獲取、整合與展示

系統(tǒng)信息包括主網(wǎng)線路數(shù)據(jù)、臺風(fēng)預(yù)警及路徑、及時(shí)天氣信息、道路交通狀況和應(yīng)急力量分布等多重信息，系統(tǒng)需要快速準(zhǔn)確地獲取這些信息，整合后全面、完整地展現(xiàn)給指揮人員。

3.3 應(yīng)急力量間的及時(shí)信息共享

在應(yīng)急情況下，要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確有效的指揮調(diào)度，現(xiàn)場態(tài)勢的獲取是基礎(chǔ)，高效溝通是保障，系統(tǒng)需要建立指揮中心和現(xiàn)場搶修人員之間的溝通橋梁，為搶修調(diào)度提供保障。

4 結(jié)語

針對極端天氣下電力搶修工作中存在的困難，以優(yōu)化指揮決策為目標(biāo)，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于營配貫通和可視化技術(shù)的配網(wǎng)電子沙盤系統(tǒng)，具有應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急指揮、日程模擬等功能，在一定程度上優(yōu)化了搶修工作，為防汛抗臺工作的開展提供一定參考。

另外，系統(tǒng)建設(shè)還存在兩方面不足，需要進(jìn)一步完善：路徑分析方面，在天氣、地形、環(huán)境等約束條件下，對搶修力量抵達(dá)時(shí)間、最優(yōu)抵達(dá)路徑等問題進(jìn)行分析和演示；流程優(yōu)化方面，在應(yīng)急預(yù)案指導(dǎo)下，將搶修流程與應(yīng)急預(yù)案流程相結(jié)合，優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化特殊情況下的搶修業(yè)務(wù)流程。

[1]蔣錦霞，莊曉丹，梅峰.配網(wǎng)生產(chǎn)搶修指揮平臺設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用，2013，11（5）:57-61.

[2]房牧，許明，王興念，等.配網(wǎng)生產(chǎn)搶修指揮支撐技術(shù)研究與應(yīng)用[J].供用電，2013，30（3）:11-16.

[3]翟國良.應(yīng)急決策電子沙盤研究與開發(fā)[D].天津：天津大學(xué)軟件學(xué)院，2009.

[4]魯江鋒.基于營配貫通系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化搶修服務(wù)[J].科技與企業(yè)，2012（16）:113-115.

[5]樓小波，沈勤衛(wèi)，倪志泉.供電企業(yè)“營配貫通”及其實(shí)踐[J].湖州師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，35（S1）:136-141.

（本文編輯：方明霞）

Design and Development of Electronic Sand Table for Distribution Network Based on Visualization Technology and Business Transfixion of Marketing and Distribution

LIN Zhouyou1，SHAO Danlu2，LIN Qun1
（1.State Grid Wenzhou Power Supply Company，Wenzhou Zhejiang325000，China；2.Creaway Automation Engineering Co.，Ltd.，Hangzhou310012，China）

Aiming at maintenance difficulties from extreme weather events like typhoon and rainstorm in coastal areas，the paper analyzes the requirement of emergency decision-making support information display；furthermore，it investigates application architecture of the electronic sand table for distribution network.Three key functions of the system such as emergency preparedness，emergency command and daily simulation are summarized，and key technologies for system implementation are analyzed.With the help of the system，visualized commanding decision-making support level is upgraded to meet the application requirements of various personnel on multi-field，multi-level and multi-channel display.

distribution network repair；electronic sand table；emergency management；decision-making support

TM727

：B

：1007-1881（2016）09-0043-03

2016-03-28

林洲游（1975），男，工程師，從事輸電線路運(yùn)維管理及防汛防臺應(yīng)急管理工作。