CN106685074A - 一种保电指挥系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明包括一种保电指挥系统和方法，用于实现：对人、物资源进行实时监控和采集；对配电网状态、资源、风险源进行预测并预警并提供相应的调控计划；设备及环境的数据采集及状态进行监视；对接入的系统和数据进行分析及分布式存储，并进行自定义配置和开发；提供全景可视化平台进行交互操作。本发明的有益效果：建设智能保电指挥系统，加快对电网安全事故的反应速度、增强对电网安全事故判别的准确性、降低人力风险、节约财力成本，为完成专项保电任务、保障电力系统安全稳定运行、树立企业良好形象做出重要贡献。系统在其他供电企业的推广应用提供成功经验，进而为整个电网形成以日常生产为基础、以应急指挥和专项保电为核心的产业提供基础。

Description

一种保电指挥系统和方法

技术领域

本发明涉及一种保电指挥系统和方法，属于计算机、电力领域。

背景技术

专项保电任务作为一项重大的政治任务，严峻考验着供电公司供电系统的安全性、可靠性和应急处理能力。

SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制。SCADA系统在电力系统中的应用最为广泛，技术发展也最为成熟。它作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平方面有着不可替代的作用。

发明内容

为了顺利完成专项保电任务，供电公司亟需借助大数据、物联网、移动互联等技术，通过信息共享融合，打造具有国内领先水平的电网“智能指挥中枢”，在统一的全景可视化平台之上实现实时监控、预测预警、远程指挥三大功能，并以此为重要的工作抓手，确保各项会议期间的供电安全，因此本发明的技术方案提供了一种保电指挥系统和方法，用于实现供电公司供电系统的安全性、可靠性和应急处理能力。

本发明的技术方案包括一种保电指挥系统，其特征在于，该系统包括：监控模块，用于对电网信息、电网状态、战略资源及人力资源进行实时监控，还用于对电网设备自身数据及电网所处的环境数据进行实时采集；预警模块，用于基于监控模块的监控数据对配电网状态、资源、风险源进行预测并预警，进一步，基于预测信息提供相应的调控计划；指挥模块，用于对电网设备采集的自身数据及环境数据对故障进行定位和分析，根据所述预警提供的调控计划进行指挥调度；应用模块，用于对供电公司的系统和数据进行接入，对接入的系统和数据进行分析及分布式存储，进一步，基于所述监控模块、预警模块、指挥模块进行自定义配置和开发；展示模块，用于为所述监控模块、预警模块、指挥模块、应用模块提供全景可视化平台进行交互操作。

根据所述的保电指挥系统，所述的监控模块还包括：信息监控子模块，用于对接的接入SCADA、配电自动化和重要用户数据，建立从用户侧到电网的全电网数据监控；状态监控子模块，用于对一定范围内输、变配电线路设备及变电站物理环境的数据采集及状态进行监视；故障监控子模块，用于对现场故障和异常情况处理进展及故障区域的交通、天气等状况进行监控。

根据所述的保电指挥系统，所述的预警模块还包括：状态预警子模块，用于通过电网设备故障概率和设备故障后果的计算评价，对设备风险进行货币化预测预警；资源预警子模块，用于遍历所有设备发生故障的可能性，对资源整合时间进行预测，对故障恢复用电时长进行预测；风险预警子模块，用于调取所述监控模块采集的外部环境数据，对一定时间内故障停电次数进行预测。

根据所述的保电指挥系统，，所述的指挥模块还包括：定位分析子模块，用于获取自身数据及环境数据，对出现故障的设备进行定位，还用于获取历史数据，采用蒙特卡洛和/或贝叶斯仿真方法对电网线路及电网变电装置进行定位；指挥调度子模块，用于对人力、财力、物力进行进行统一调度管理，进一步，当发生故障时可以进行自动或/人工调取并指挥最优化的人力、物力、财力完成对故障的处理；应急预案子模块，用于提供应急交互界面，对应地，应急交互界面通过指令向规定的抢修队伍发送对应的抢修预案。

根据所述的保电指挥系统，所述的监控模块还包括：数据存储子模块，用于对所述监控模块、预警模块及指挥模块产生的多源数据使用大数据形式存储；通道融合子模块，用于对所述数据存储子模块提供开放接口，整合现有的多源数据并进行分布式存储及智能分析；应用定制子模块，用于基于所述通道融合子模块处理后的多源数据，快速自定义配置应用框架并添加至保电指挥系统。

本发明的技术方案还包括一种保电指挥方法，其特征在于，该方法包括：对电网信息、电网状态、战略资源及人力资源进行实时监控，还用于对电网设备自身数据及电网所处的环境数据进行实时采集；基于监控得到的监控数据对配电网状态、资源、风险源进行预测并预警，进一步，基于预测信息提供相应的调控计划；对一定范围内输、变配电线路设备及变电站物理环境的数据采集及状态进行监视；用于对供电公司的系统和数据进行接入，对接入的系统和数据进行分析及分布式存储，进一步，基于所述监控模块、预警模块、指挥模块进行自定义配置和开发；为所述监控模块、预警模块、指挥模块、应用模块提供全景可视化平台进行交互操作。

进一步，该方法还包括：对接的接入SCADA、配电自动化和重要用户数据，建立从用户侧到电网的全电网数据监控；对一定范围内输、变配电线路的设备和变电站物理环境的数据采集及状态监视；对现场故障和异常情况处理进展及故障区域的交通、天气等状况进行监控。

进一步，该方法还包括：通过电网设备故障概率和设备故障后果的计算评价，对设备风险进行货币化预测预警；遍历所有设备发生故障的可能性，对资源整合时间进行预测，对故障恢复用电时长进行预测；调取所述监控模块采集的外部环境数据，对一定时间内故障停电次数进行预测。

进一步，该方法还包括：获取自身数据及环境数据，对出现故障的设备进行定位，还用于获取历史数据，采用蒙特卡洛和/或贝叶斯仿真方法对电网线路及电网变电装置进行定位；对人力、财力、物力进行进行统一调度管理，进一步，当发生故障时可以进行自动或/人工调取并指挥最优化的人力、物力、财力完成对故障的处理；提供应急交互界面，对应地，应急交互界面通过指令向规定的抢修队伍发送对应的抢修预案。

进一步，该方法还包括：对所述监控模块、预警模块及指挥模块产生的多源数据使用大数据形式存储；对所述数据存储子模块提供开放接口，整合现有的多源数据并进行分布式存储及智能分析；基于所述通道融合子模块处理后的多源数据，快速自定义配置应用框架并添加至保电指挥系统。

本发明的有益效果为：通过建设智能保电指挥系统，能够加快对电网安全事故的反应速度、增强对电网安全事故判别的准确性、降低人力风险、节约财力成本，为完成专项保电任务、保障电力系统安全稳定运行、树立企业良好形象做出重要贡献。与此同时，系统在其他供电企业的推广应用提供成功经验，进而为整个电网形成以日常生产为基础、以应急指挥和专项保电为核心的良性业务发展模式打下坚实基础。

附图说明

图1所示为根据本发明实施方式的总体结构框图；

图2所示为根据本发明实施方式的架构图；

图3所示为根据本发明实施方式的应用结构图；

图4a，4b所示为根据本发明实施方式的数据架构图；

图5所示为本发明的硬件拓扑架构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的保电指挥系统和方法适用于保电管理。

图1所示为根据本发明实施方式的总体结构框图。智能保电指挥系统的业务架构梳理了指挥中枢不同业务层面的业务框架与具体内容，主要分为实时监控、预测预警、远程指挥三大功能，如下所示：

1）远程指挥

远程指挥主要实现故障定位与分析、指挥调度、应急预案等业务场景。

故障定位与分析：结合设备巡视数据、天气数据、污秽数据、故障录波等相关内外数据，实现设备故障后的高效分析，准确定位设备故障点。对于线路设备，准确定位事故发生的经纬度信息；对于变压器或断路器等设备的故障，结合历史数据，采用蒙特卡洛、贝叶斯等仿真方法，实现设备故障原因和位置的准确定位分析。

指挥调度：打通人员、车辆、物资、资金、施工服务单位等信息孤岛，实现应急时刻人、财、物等各方面资源的即时统一调度管理，实现高效的应急指挥。车辆匹配方面，准确定位到达现场的可调配抢修车辆；人员方面，寻找距离最近的、可快速抵达现场的高级技能人员；物资方面，显示故障所需应急物资的仓储地点。

应急预案：建立常态化和轮班制的应急抢修班组，结合应急情况和特点，设定抢修时长，整合多方资源，实现应急预案的信息系统高效辅助决策。

2）实时监控

保电任务主要包括电网信息监控、设备和状态信息监控、战略资源信息监控、实时故障处理情况监控等业务场景。

电网信息监控：接入SCADA、配电自动化和重要用户数据，建立从用户侧到500kV电网的全电网数据监控。

设备和环境状态信息监控：建立从500kV到0.4kV输、变、配电线路、设备和变电站环境的状况监视。

战备资源信息监控：建立对人员、现场物资和备品备件、应急车辆等到位情况的集中监控。

实时故障处理情况监控：建立对现场故障和异常情况处理进展及故障区域的交通、天气等状况的监控，便于决策和指挥。一旦发生主、配网设备故障时，除了故障推屏外，还及时推送故障设备视频、保电预案、设备接线图以及受影响范围等信息。如下图所示：

3）预测预警

主配网设备状态和风险预测预警：通过设备故障概率和设备故障后果的计算评价，对设备风险进行货币化预测预警。

抢修资源缺失预测预警：遍历所有设备发生故障的可能性，对资源整合时间进行预测，对故障恢复用电时长进行预测。

风险源预测：集合台风、雷雨、环境等外部数据，对当天故障停电次数进行预测。

图2所示为根据本发明实施方式的架构图。具体如下1)-3)所示，包括：

1）感知层，集成供电公司现有应用的系统和数据，构成智能保电指挥系统的末端触点网络，提升供电公司“眼观六路、耳听八方”的广泛感知能力。

2）融合层，利用具备“云、物、大、移”特征的新一代一体化平台，构建统一电网拓扑、地理和状态信息模型，实现各种类型数据的高速传输、分布存储、集中处理和智能分析，提升供电公司“见微知著、举一反三”的敏锐洞察能力。

3）应用层，引入微应用模式，构建微应用框架和具备在线监测、应急指挥、预测预警的微应用公共模块，从而支撑应用功能的快速配置和开发，满足特定业务需求，提升供电公司“随需应变，知行合一”的快速响应能力。

图3所示为根据本发明实施方式的应用结构图。

智能保电指挥系统的应用功能由三大模块组成，其中在采集层为现有应用；融合层为数据整合通道；应用层为智能保电指挥控制台，如下图所示。

智能保电指挥控制台：以数据驱动业务，以数据支撑运检智能化体系，构建微应用支撑框架，实现生产现场信息的实时掌控和指挥与现场的实时互动，以战略指导方式，下达控制指令或下发机制策略至前端系统，实现生产指挥有效前移，检修资源实时管控；依托大屏可视化手段，通过全景多图层可视化的形式实现多源信息实时展示，提供实时监控、预测预警、远程指挥三大功能，为运检策略优化、运检过程管控提供理论及可视化依据。

数据整合通道：数据整合通道向下提供开放接口，整合现有应用多源数据，构建智能运检的信息化数据基础，便于掌控设备及通道状态，大幅优化运检资源配置，实现数据驱动运检业务的创新发展和效率提升；数据整合通道向上利用“云、物、大、移”技术构建电网统一拓扑和统一数据模型，实现状态分析、风险预警、故障研判等功能，满足数据从采集到应用的各层需求。

现有应用：对供电公司现有应用进行整合和适应性改造，并集成到一体化智能保电指挥系统中，成为系统的组成部分。上述三大大应用实现了数据融合通道、多源信息可视化展示等多项功能，为专项保电任务提供有力支撑。

图4a，4b所示为根据本发明实施方式的数据架构图。

智能保电指挥系统是在现有各智能电网支撑系统基础上，以满足公司“十三五”及日常运检、应急处理和重大保供电任务的业务需求为目标，利用大数据、物联网、移动互联等新兴技术，构建具备在线监测、应急指挥、分析预警于一体的智能保电指挥中枢，实现电网设备、值守队伍、保障车辆、应急物资等信息融合，重点支撑峰会专项保电工作。

智能保电指挥系统以电网拓扑图、GIS地图、台账信息、保电资源数据为核心，融合了各专业业务数据和实时监测数据等多源异构数据，具体如下1）-4）所示，包括：

1）依托多源视频的接入与联动，打造一体化全景展示平台，实现供电保障的可视化指挥。以GIS系统为基础，以保电用户和设备为管控目标，整合现有输变配视频、在线监测、SCADA等系统资源，实现输电架空线路视频、变电站视频、电缆隧道视频、保电开闭所视频和用户侧高配房视频的全方位接入，并通过与人员、车辆、应急物资实时定位功能的紧密配合，形成各类保障资源的一体化全景展示，为应急时刻保障资源的即时统一调度管理提供有力支撑。

2）运用多源异构数据集成技术，打通信息孤岛，实现保电设备监控的全景覆盖。借助智能变电站辅助控制一体化平台、省地县一体化调度系统、输电及电缆通道在线监测系统、个人移动智能平板等技术，构建特级保电用户从380伏至500千伏输变配设备的一体化监控网络，实现运行状态、周边环境、故障缺陷、保障资源等与设备密切关联信息的实时管控，为会议期间电网设备的安全、稳定运行提供有效的信息化支撑手段。

3）借助新一代移动互联技术，建立多媒体信息交互桥梁，实现指挥中心与现场队伍的实时互动。借助内外网安全通讯技术，打破信息交互壁垒，利用个人移动智能平板设备在保电指挥中心与现场保电队伍间构建起视频、语音、图像等多媒体信息的沟通桥梁，实现专业现场工作方式向多样化与智能化的方向转变，通过创新应用智能点到、可视化值守、多媒体应急事件上报等高级功能，实现人员管理、业务管控以及应急指挥的移动化、信息化、电子化和网络化，大力提升公司的远程互动管理水平。

4）利用物联网技术，构建智能化监控网络，实现保电值守队伍、车辆的智能管控。依托个人移动智能平板设备，运用GPS定位技术，构建识别、定位、跟踪、监控和管理五位一体的智能化监控网络，实现对值守队伍和车辆值守到位情况、保电设备巡视情况的实时管控和智能统计分析，促进对现场实时掌控能力的有效提升，形成设备运行及人员管理全过程的全景全息感知、互联互通及无缝衔接。

图5所示为本发明的硬件拓扑架构图。在实际生产环境中，系统具有较强的高可用性要求，因此在设计部署时采用热备部署方式：即在市供电公司内网采用集群方式部署一套系统，同时在省公司内网部署一套备用系统，两套系统可同时提供完整服务。

智能保电指挥系统有3台应用服务器、3台数据库服务器、2台接口服务器、1台应用、接口服务器冷备机。该系统部署在市供电公司和省公司内网，在市公司和省公司各部署一套数据库，市公司数据库采用集群方式，市公司和省公司数据库采用DataGuard方式进行数据同步，安全防护符合保电要求，硬件拓扑架构如图5所示

本发明的实施方案还提供了杭州G20峰会期间，智能保电指挥系统在杭州供电公司成功应用后，可作为智能电网、信息化与自动化两化融合的先进经验，逐步向条件具备的其它省（市）公司进行推广，充分发挥企业的示范作用，为有效推进电网生产数据与企业经营管理数据的融合，提升智能电网的技术支撑水平，保障电网的安全稳定运行提供有力支撑。

本系统通过科学、合理的规划投资和实施建设，能够最大程度的避免浪费和重复性建设，在有力提升业务水平的同时可以为供电公司带来巨大的经济效益和社会效益。

1、经济效益，智能保电指挥系统的建设，在人、财、物各个方面均形成了良好的经济效益：人员配置方面，能够帮助减少巡检人员数量，降低巡检人员工作强度，从而减少人力成本开销；设备购置方面，能够在无须重复部署服务器和购置计算软件的基础上集成原有各专业支撑系统和统推系统，有效节省软硬件投入费用；电力供应方面，能够减少电网设备检修次数和设备检修停运时间，为全市增加送网电量，提升售电业绩。

2、社会效益，通过建设智能保电指挥系统，能够加快对电网安全事故的反应速度、增强对电网安全事故判别的准确性、降低人力风险、节约财力成本，为完成专项保电任务、保障电力系统安全稳定运行、树立企业良好形象做出重要贡献。

与此同时，智能保电指挥系统在杭州或其他供电企业的推广应用提供成功经验，进而为整个电网形成以日常生产为基础、以应急指挥和专项保电为核心的良性业务发展模式打下坚实基础。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种保电指挥系统，其特征在于，该系统包括：

监控模块，用于对电网信息、电网状态、战略资源及人力资源进行实时监控，还用于对电网设备自身数据及电网所处的环境数据进行实时采集；

预警模块，用于基于监控模块的监控数据对配电网状态、资源、风险源进行预测并预警，进一步，基于预测信息提供相应的调控计划；

指挥模块，用于对电网设备采集的自身数据及环境数据对故障进行定位和分析，根据所述预警提供的调控计划进行指挥调度；

应用模块，用于对供电公司的系统和数据进行接入，对接入的系统和数据进行分析及分布式存储，进一步，基于所述监控模块、预警模块、指挥模块进行自定义配置和开发；

展示模块，用于为所述监控模块、预警模块、指挥模块、应用模块提供全景可视化平台进行交互操作。

2.根据权利要求1所述的保电指挥系统，其特征在于，所述的监控模块还包括：

信息监控子模块，用于对接的接入SCADA、配电自动化和重要用户数据，建立从用户侧到电网的全电网数据监控；

状态监控子模块，用于对一定范围内输、变配电线路设备及变电站物理环境的数据采集及状态进行监视；

故障监控子模块，用于对现场故障和异常情况处理进展及故障区域的交通、天气等状况进行监控。

3.根据权利要求1所述的保电指挥系统，其特征在于，所述的预警模块还包括：

状态预警子模块，用于通过电网设备故障概率和设备故障后果的计算评价，对设备风险进行货币化预测预警；

资源预警子模块，用于遍历所有设备发生故障的可能性，对资源整合时间进行预测，对故障恢复用电时长进行预测；

风险预警子模块，用于调取所述监控模块采集的外部环境数据，对一定时间内故障停电次数进行预测。

4.根据权利要求1所述的保电指挥系统，其特征在于，所述的指挥模块还包括：

定位分析子模块，用于获取自身数据及环境数据，对出现故障的设备进行定位，还用于获取历史数据，采用蒙特卡洛和/或贝叶斯仿真方法对电网线路及电网变电装置进行定位；

指挥调度子模块，用于对人力、财力、物力进行进行统一调度管理，进一步，当发生故障时可以进行自动或/人工调取并指挥最优化的人力、物力、财力完成对故障的处理；

应急预案子模块，用于提供应急交互界面，对应地，应急交互界面通过指令向规定的抢修队伍发送对应的抢修预案。

5.根据权利要求1所述的保电指挥系统，其特征在于，所述的监控模块还包括：

数据存储子模块，用于对所述监控模块、预警模块及指挥模块产生的多源数据使用大数据形式存储；

通道融合子模块，用于对所述数据存储子模块提供开放接口，整合现有的多源数据并进行分布式存储及智能分析；

应用定制子模块，用于基于所述通道融合子模块处理后的多源数据，快速自定义配置应用框架并添加至保电指挥系统。

6.一种保电指挥方法，其特征在于，该方法包括：

对电网信息、电网状态、战略资源及人力资源进行实时监控，还用于对电网设备自身数据及电网所处的环境数据进行实时采集；

基于监控得到的监控数据对配电网状态、资源、风险源进行预测并预警，进一步，基于预测信息提供相应的调控计划；

对一定范围内输、变配电线路设备及变电站物理环境的数据采集及状态进行监视；

用于对供电公司的系统和数据进行接入，对接入的系统和数据进行分析及分布式存储，进一步，基于所述监控模块、预警模块、指挥模块进行自定义配置和开发；

为所述监控模块、预警模块、指挥模块、应用模块提供全景可视化平台进行交互操作。

7.根据权利要求6所述的保电指挥方法，其特征在于，该方法还包括：

对接的接入SCADA、配电自动化和重要用户数据，建立从用户侧到电网的全电网数据监控；

对一定范围内输、变配电线路的设备和变电站物理环境的数据采集及状态监视；

对现场故障和异常情况处理进展及故障区域的交通、天气等状况进行监控。

8.根据权利要求6所述的游戏图形需求和设计的方法，其特征在于，该方法还包括：

通过电网设备故障概率和设备故障后果的计算评价，对设备风险进行货币化预测预警；

遍历所有设备发生故障的可能性，对资源整合时间进行预测，对故障恢复用电时长进行预测；

调取所述监控模块采集的外部环境数据，对一定时间内故障停电次数进行预测。

9.根据权利要求6所述的游戏图形需求和设计的方法，其特征在于，该方法还包括：

获取自身数据及环境数据，对出现故障的设备进行定位，还用于获取历史数据，采用蒙特卡洛和/或贝叶斯仿真方法对电网线路及电网变电装置进行定位；

对人力、财力、物力进行进行统一调度管理，进一步，当发生故障时可以进行自动或/人工调取并指挥最优化的人力、物力、财力完成对故障的处理；

提供应急交互界面，对应地，应急交互界面通过指令向规定的抢修队伍发送对应的抢修预案。

10.根据权利要求6所述的游戏图形需求和设计的方法，其特征在于，该方法还包括：

对所述监控模块、预警模块及指挥模块产生的多源数据使用大数据形式存储；

对所述数据存储子模块提供开放接口，整合现有的多源数据并进行分布式存储及智能分析；

基于所述通道融合子模块处理后的多源数据，快速自定义配置应用框架并添加至保电指挥系统。