CN111815106A - 一种基于多源信息的电网应急方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于多源信息的电网应急方法，集成多源信息、整合应急力量、综合评估风险并指挥应急过程的一套完整的应急管理技术方案，可应对电网突发事件，实现快速响应及处理，保障电网安全。该方案旨在面向调度、应急指挥人员对电力系统面临的突发事件、自然灾害提供准确的风险评估结果以及辅助决策，从而保证电力系统的安全可靠供电。
Description
技术领域
本本发明属于电力系统智能运维领域，具体涉及一种基于多源信息融合的电网气象灾害应急方法。
背景技术
近年来我国南方部分地区遭受了罕见的低温雨雪冰冻灾害，针对因自然灾害而造成的严重的电力危机事件，围绕着电网和电源规划、电网受灾过程分析、应急管理机制建设等方面进行了大量的研究。在灾害学领域，自然灾害风险的相关研究很多，已经形成了系统性的研究体系。针对电网自然灾害系统而言，传统的风险研究更侧重于电力系统内部，局限于电网承灾体本身，更侧重于研究因自然灾害导致的电网灾害本身。从灾害学角度出发，为研究电网自然灾害风险带来了新的启发，电网自然灾害是一个由自然灾害致灾因子、孕灾环境和电网承载体共同作用组成的灾害系统，分析各要素之间的耦合作用关系和传递路径，研究电网自然灾害演化与风险传递特征，更有利于认识电网自然灾害风险的本质。
国内外对于电网自然灾害风险的防御领域的研究多从电力系统本身出发，主要针对电网灾害事故即将发生和己经发生情境下的应急管理。传统的电网灾害应急管理研究侧重于事中的应急处置或者事后的恢复，对于预警为主的预防性的分析研究较少，尚未形成体系。对于电网自然灾害应急管理中的应对决策研究，多数集中在电网灾害环境下的调度控制和应急资源调度决策等方面，综合考虑电网自然灾害演化特征、决策情景和决策者风险。现阶段部分电网公司均依据国务院及国家电网公司的要求建设了相应电力应急管理或防灾减灾平台，但普遍存在如下问题；
(1)电网自然灾害数据缺少集中存储、管理、应用、共享机制，各类灾害相关业务系统相互隔离，缺乏基于电网自然灾害信息模型的电网内部信息及社会公共资源的灾害业务数据集约化管理及共享机制，导致现有信息资源在电网灾害预警管理与应对决策方面未得到充分挖掘应用。
(2)普遍针对灾害发生后的应急处置过程，或者仅是针对单一灾害或者是某一专题进行应用，缺少电网自然灾害孕育态、发展态、临界态等全过程的灾害预警管理系统性的解决方案，无法针对灾害发生规律、风险状态、演化态势等及时采取防御措施。
(3)在电网自然灾害预警分析方面，目前主要通过对比监测结果与预设阈值、设计参数等直接给出预警结果，缺少基于灾害演化态势的动态预警分析应用，无法真正有效地延长和前提电网自然灾害的防御时间。
发明内容
本发明立足于应对自然灾害对电网的冲击，有必要从事中或事后的应急管理向事前风险预警管理转变，将电网灾害应急管理框架向自然灾害预警领域延伸，建立一套完整的事前、事中、事后过程的应急管理体系。在应对电网灾害事件的过程中，降低突发事件的危害，达到优化决策的目的，基于对灾害事件的原因、过程及后果进行分析，有效集成相关资源，对灾害事件进行有效预警、控制和处理，可应对电网突发事件，实现快速响应及处理，保障电网安全。
本发明提供一种基于多源信息的电网应急方法，包括如下步骤：
(1)获取多源信息；
(2)根据所述多源信息与既定风险指标评估电网多维时空风险；
(3)若评估存在风险，则发布预警信息，并根据多源信息分析风险态势；若评估不存在风险，则将数据存储到数据源库；
(4)根据风险态势，进行应急资源优化调度。
优选的，所述多源信息包括电网运行信息、调度管理与生产管理信息、自然环境信息、社会公共信息及应急管理信息。
优选的，所述既定风险指标评包括：气象类指标、地质类指标、设备类指标、电网安全类指标和其他外部指标，其中，所述气象类指标包括：风向、风力、风速、温度、湿度、降雨强度、降雪强度、降雨量、降雪量和闪雷频率，所述地质类指标包括：水文、地貌、地形和海拔，所述设备类指标包括：输电线路停运、杆塔倒塌、地线及导线损坏情况和高压电气设备损坏情况，所述电网安全类指标包括：电压越限、过负荷和频率异常，所述其他外部指标包括：停电范围、切负荷损坏、供电能力、建筑物造价和伤亡人数。
进一步的，所述步骤(2)包括：
(2-1)获取电网设备对应的风险指标值；
(2-2)对比所述电网设备对应的风险指标值与既定风险指标，若电网设备对应的风险指标值超过既定风险指标，则获取风险区域位置信息，并向调度人员发布预警信息。
优选的，所述根据多源信息利用GIS空间分析技术与人工智能技术分析构建基于多源信息的电网态势分析模型，获得风险态势。
进一步的，所述应急资源优化调度过程：若判断风险态势不紧急或者没有风险态势发生，则根据多源信息在历史风险多发地点预置应急资源，若判断风险态势为紧急，则根据多源信息、风险态势和风险位置信息制定应急资源调度策略，并进行应急过程可视化。
进一步的，所述应急过程可视化方式包括通过地理信息系统获取的实时信息和一线人员配置4G视频摄像头的反馈信息。
本发明提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
本发明提供的一种基于多源信息的电网应急方法，集成多源信息、整合应急力量、综合评估风险并指挥应急过程的一套完整的应急管理技术方案，可应对电网突发事件，实现快速响应及处理，保障电网安全。该方案旨在面向调度、应急指挥人员对电力系统面临的突发事件、自然灾害提供准确的风险评估结果以及辅助决策，从而保证电力系统的安全可靠供电。
根据下文结合附图对本发明的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中：
图1是根据本发明提供的整体系统架构示意图。
具体实施方式
下文结合说明书附图的内容来描述本发明的具体实施例，应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。另外，本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
本发明提供了一种基于多源信息的电网应急方法，是集成多源信息、整合应急力量、综合评估风险并指挥应急过程的一套完整的应急管理技术方案，可应对电网突发事件，实现快速响应及处理，保障电网安全。该方案旨在面向调度、应急指挥人员对电力系统面临的突发事件、自然灾害提供准确的风险评估结果以及辅助决策，从而保证电力系统的安全可靠供电。
本发明引入风险概念，包括如下步骤：
(1)获取多源信息；
(2)根据所述多源信息与既定风险指标评估电网多维时空风险；
(3)若评估存在风险，则发布预警信息，并根据多源信息分析风险态势；若评估不存在风险，则将数据存储到数据源库；
(4)根据风险态势，进行应急资源优化调度。
其中，所述多源信息包括电网运行信息(包括EMS/SCADA、WAMS、设备在线监测系统等)、调度管理与生产管理信息(包括OMS、PMS等)、自然环境信息(包括微气象、地震、灾害信息等)、社会公共信息(包括重要用户与停电损失)及应急管理信息。
目前，电网运行信息、调度生产管理信息等信息均可由电力系统安全III/IV区获得，部分电网也与气象部门建立了气象、灾害等数据接口。
本发明提供的实施例中，多源信息可由多维可视化的方式进行查询展示，具体的，可以建设有关电网运行的内部信息、外部信息监测，实时监测温度、湿度等天气情况，监测电网内部的发用电情况、新能源消纳情况、电煤情况、检修调试情况、电网运行异常情况等重要应用，并且可根据需要按多维方式综合查询展示；
进一步的，本发明提供的最优实施例中，可采用多源信息融合的方式对采集多源信息进行预处理，具体采用多元信息采集-风险模型库-应急指挥综合数据库的信息融合采用特征层融合与决策层融合结合的处理模式实现。从多源信息采集系统中获取基础数据，对其进行特征提取，形成综合评估指标与灾损模型库关联，实现特征层融合；灾损模型判断结果与应急指挥综合数据库关联，实现决策层融合。
本发明提供的最优实施例中，所述步骤(2)包括：
(2-1)获取电网设备对应的风险指标值；
(2-2)对比所述电网设备对应的风险指标值与既定风险指标，若电网设备对应的风险指标值超过既定风险指标，则获取风险区域位置信息，并向调度人员发布预警信息。
该过程综合分析设备当前状态、历史信息及外部环境等不确定性因素，依据既定风险指标对电网多维时空风险进行评估，辨识电网中高位风险区域，并及时向调度人员发布预警信息，指导预防控制。
其中，所述既定风险指标评包括：气象类指标、地质类指标、设备类指标、电网安全类指标和其他外部指标，其中，所述气象类指标包括：风向、风力、风速、温度、湿度、降雨强度、降雪强度、降雨量、降雪量和闪雷频率，所述地质类指标包括：水文、地貌、地形和海拔，所述设备类指标包括：输电线路停运、杆塔倒塌、地线及导线损坏情况和高压电气设备损坏情况，所述电网安全类指标包括：电压越限、过负荷和频率异常，所述其他外部指标包括：停电范围、切负荷损坏、供电能力、建筑物造价和伤亡人数。
本发明提供的最优实施例中，所述步骤(3中)，所述根据多源信息分析风险态势包括：根据多源信息利用GIS空间分析技术与人工智能技术分析构建基于多源信息的电网态势分析模型，获得风险态势。
基于电网内外部多源信息完成对电网气象灾害风险评估，充分利用GIS空间分析技术与人工智能技术，进行覆冰、风灾、雷电、台风、地震等多气象灾害下设备故障的关联分析，构建基于多源信息的电网态势分析模型，实现电网运行风险识别及态势感知。
进一步的，所述应急资源优化调度过程：若判断风险态势不紧急或者没有风险态势发生，则根据多源信息在历史风险多发地点预置应急资源，若判断风险态势为紧急，则根据多源信息、风险态势和风险位置信息制定应急资源调度策略，并进行应急过程可视化。
其中，应急资源包括抢修人员、应急物资以及工程抢修车辆等，其储备与分布情况是突发事件来临时应急指挥决策的重要影响因素。正常运行状态下，综合考虑高位风险区域、电网薄弱点等因素，在相应地点预置应急物资和人力，确保应急资源能在较短时间内抵达事故点。同时，基于自然灾害预报和电网运行状况，定期或临时检查应急物资储备是否满足应急需求。
应急过程可视化，一方面，基于地理信息系统(GIS)，统筹各方面信息，包括输变电设备地理分布及实时潮流、重要用户地理分布、应急物资地理分布、由气象、地质等相关部门接入的自然灾害信息等，统一地在地理图上进行可视化动态展示。另一方面，通过一线抢修人员配有的4G视频摄像头，将现场抢修情况实时反馈给应急指挥人员。此外，还包括系统各项评估功能结果的滚动展示，为指挥人员提供决策依据。
本技术方案所涉及到的关键技术主要有海量空间数据管理、突发事件成灾模型研究与灾害评估、应急指挥可视化(GIS技术)等技术。
基于上述方案，本发明提供了一种最优实施例，包括如下步骤：
(1)海量空间数据管理
本技术方案涉及到的海量空间数据主要包括基础地理信息数据、电网空间数据和带有空间属性特征的其他数据三大类。
基础地理信息数据是使用的数字地图及相关联的空间数据。包括多种比例尺的全国地图数据、网省地图数据、重点城市地图数据、世界地图数据库和全国行政区划、地名数据等。这些是电网应急指挥系统空间数据的地图表达基础。
电网空间数据是带有空间位置信息的电网数据，包括发电厂、变电站、架空线路、杆塔、电缆管沟、电缆线路和电缆终端头等。
带有空间属性特征的其他数据即电网环境信息包括气象信息、水文水库信息、灾害信息、公共基础设施、地质监测(地震)、自然灾害(台风、冰灾等)、高危企业、危险源等信息。
(2)突发事件的成灾模型研究与灾害评估
突发事件的成灾模型是指自然灾害和社会突发事件对电力系统的破坏形式和程度的数学模型，通过统计分析历史数据和科学调查建立模型数据库，一方面可以用于电网的规划与设计，另一方面可以应用于电网运行的安全预警和风险评估。突发事件成灾模型的研究主要是对台风、地震，冰灾、洪灾等自然灾害的成灾模型进行研究，并在地形图上动态展示典型自然灾害对电网设施的影响范围。如台风灾害模型显示了该台风事件的经纬度、移动方向、移动速度、风力、最大风速、中心气压等台风信息，并且在地图上动态展示台风历史路径的回放，用半透明的面表示台风受灾区域，并用符号对重要地点(人口密集区、受影响输电线路等)进行标绘。
灾害评估工作则是依据危险源的类型和等级展示危险源扩散的范围、速度，以及可能对电网设施造成的影响；设置观测点，对危险源进行实时采样、监测、跟踪，并给出建议性的处理措施。
(3)应急指挥可视化
应急指挥可视化主要借助GIS技术，将应急综合信息管理、应急信息调用、电网的实时状态、应急指挥的策略和过程动态展现在地形图上，使整个应急处置过程以图形化进行展示。主要原理是一个简化的行政区域背景下的应急信息标注功能模块，显示实际行政区域轮廓(每个轮廓单元至少到县、区)，与信息调用、应急综合信息管理、应急信息通信管理等功能模块交互，通过在地形图上标注各类应急资源的数量、位置、状态、运输路线等，使整个应急处置的过程以图形化展示，最终为应急指挥提供了有效的辅助手段。
本技术方案的整体系统架构由下而上依次为基础设施层、数据源层、数据接口层、数据层、业务层和用户层。该结构中，多源数据整合在一个数据平台上，方便应急指挥人员统一查看、调度，排除了因数据缺失带来的决策失误。如图1所示：
基础设施层包含Web、计算机、中间件、数据库、服务器及电力专网等软硬件基础，是应急系统所需数据资源的载体。
数据源层为本技术方案接入所需数据来源，包括电网运行信息(EMS/SCADA、WAMS、设备在线监测系统等)、调度管理与生产管理信息(OMS、PMS等)、自然环境信息(微气象、灾害信息等)、社会公共信息(重要用户与停电损失)及应急管理信息(应急物资、抢修监控、营销系统等)。目前，电网运行信息、调度生产管理信息等信息均可由电力系统安全III/IV区获得，部分电网也与气象部门建立了气象、灾害等数据接口，而重要用户、应急物资可利用数据仓库技术存储并动态更新，这些为多源信息的融合提供了可能。
数据接口层根据数据的结构特征与时限特征设计开发适配器，基于交互规约及行业标准对其进行数据清洗、数据转换、数据加工处理，并分类为实时与非实时数据进而存入数据层中。
数据层存储了经数据接口处理得到的各种实时与非实时数据。其中，实时数据会随着时间不断滚动更新，而非实时数据则随着时间累积而不断增加，为系统功能的实现提供信息与数据支撑。
业务层是整个技术方案的运作核心，通过整合数据层的信息资源，向用户提供多种应急指挥功能与可视化功能。技术对电网薄弱环节进行筛选排序，提供基于风险的事故集，作为对传统事故集的补充，制定相应的事故预案和采取预防控制措施；应急处置状态下，围绕应急预案，联合当前多源信息进行紧急控制措施制定，并根据风险评估结果对措施进行修正；恢复状态下，对电网状态及恢复供电情况进行实时评估更新，调整恢复控制措施，最后总结应急处置的经验教训。
需要注意的是，除非另有说明，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或发明，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种基于多源信息的电网应急方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)获取多源信息；
(2)根据所述多源信息与既定风险指标评估电网多维时空风险；
(3)若评估存在风险，则发布预警信息，并根据多源信息分析风险态势；若评估不存在风险，则将数据存储到数据源库；
(4)根据风险态势，进行应急资源优化调度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多源信息包括电网运行信息、调度管理与生产管理信息、自然环境信息、社会公共信息及应急管理信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述既定风险指标评包括：气象类指标、地质类指标、设备类指标、电网安全类指标和其他外部指标，其中，所述气象类指标包括：风向、风力、风速、温度、湿度、降雨强度、降雪强度、降雨量、降雪量和闪雷频率，所述地质类指标包括：水文、地貌、地形和海拔，所述设备类指标包括：输电线路停运、杆塔倒塌、地线及导线损坏情况和高压电气设备损坏情况，所述电网安全类指标包括：电压越限、过负荷和频率异常，所述其他外部指标包括：停电范围、切负荷损坏、供电能力、建筑物造价和伤亡人数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：
(2-1)获取电网设备对应的风险指标值；
(2-2)对比所述电网设备对应的风险指标值与既定风险指标，若电网设备对应的风险指标值超过既定风险指标，则获取风险区域位置信息，并向调度人员发布预警信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据多源信息利用GIS空间分析技术与人工智能技术分析构建基于多源信息的电网态势分析模型，获得风险态势。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述应急资源优化调度过程：若判断风险态势不紧急或者没有风险态势发生，则根据多源信息在历史风险多发地点预置应急资源，若判断风险态势为紧急，则根据多源信息、风险态势和风险位置信息制定应急资源调度策略，并进行应急过程可视化。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述应急过程可视化方式包括通过地理信息系统获取的实时信息和一线人员配置4G视频摄像头的反馈信息。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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