CN115330163A - 基于大数据的城市电网多灾害事故预防预警应急平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于大数据的城市电网事故预防预警应急处置平台,该平台包括大数据分析和处理子平台、城市电网地理信息子平台、预防预警子平台、应急处置子平台以及信息发布子平台。预防预警子平台包括变电站火灾风险评估模块、变电站内涝风险评估模块、电力电缆通道耦合风险评估模块,其中变电站火灾风险评估模块确定各风险因素指标权重,构建风险评估模型,动态评估变电站火灾风险;变电站内涝风险评估模块,以城市预测及实时降雨数据为输入,综合变电站区域内外排水能力,计算变电站内外部可能积水深度;电力电缆通道耦合风险评估模块综合电力电缆通道运行年限、电缆故障率以及与相邻燃气管道距离等因素,计算其耦合风险值。
Description
技术领域
本发明涉及电力公共安全技术领域,具体来说是一种用于基于大数据的城市电网灾害事故预防预警应急平台。
背景技术
近年来,城市化进程的不断加速,越来越多的110kV甚至更高电压等级的变电站在城内建设,经配电网将电力供应至城市的各个角落。高压配电网以110kV变电站为主,大多布置在大型商业街区、居民区、工业园区、等城市大负荷区域,其周边人口密集、公共财产巨大,同时为数不多的220kV及500kV变电站分布在城市郊区。中低压配电网直接向政府机关、工业园区生产企业、商业街区用户、城市居民提供用电,多与城市供水、燃气、热力管道等市政基础设施密集敷设。城市电网与城市各方面耦合程度愈发紧密,其安全稳定运行不仅受自身设备影响,而且受相邻城市生命线以及极端天气的影响。若城市变电站发生火灾,不仅会造成城市大面积停电,更容易造成较大经济损失及人员伤亡事故。特别是大型商业街区附近的城市变电站,周围建筑分布密集、人流量大,当变电站发生火灾时,紧急情况下火灾应急处置成为较为重要的公共安全问题。在城市配电网相邻的市政管网敷设区域,微量的燃气渗漏因路面板结不能直接散发到空气中,只能在地表以下扩散并向低洼处积聚。当燃气在邻近电缆井内积聚到一定浓度时,如遇电缆过热、电弧放电等情况,极有可能会爆炸造成局部停电,引发该供电区域内居民生活、中小企业生产、交通出行等诸多不便,并造成经济损失和社会负面影响。与此同时近年来极端天气频发,强降雨导致城市内涝事件呈增多趋势,城市内涝造成的电力设备受损事件屡见不鲜。而城市局部严重内涝易引发邻近变电站以及配网设备积水停运,极大影响了城市电网的区域供电可靠性和城市的生产生活。综上所述,发展面向城市电网的公共安全技术显得较为迫切和重要。
现阶段,针对城市电网多灾害的防灾减灾综合管理系统还处于发展阶段,主要涉及山火、地质灾害等自然灾害,更多关注灾害事故对电网运行及供电中断所造成的后果影响,但未综合考虑城市电网火灾、内涝和耦合事故等多类型灾害事故下电网与城市之间的相互耦合关系,相应的城市电网公共安全风险评估手段及灾害事故下的应急处置技术还较为不足,在风险评价以及应急处置方面未形成系统性的解决方案。
如公布号为CN 113609637 A公开的一种考虑故障连锁的多灾害配电网弹性评估方法,步骤如下:步骤S1、对多种灾害特征故障率建模;步骤S2、基于序贯蒙特卡洛模拟保留元件在灾害过程中的时序特性,建立基础范围故障率和特征故障率构成的元件运行状态模型;步骤S3、通过灰色理论分析线路和节点在N-1和N-2场景集下等趋势状态表征量序列的非线性关联度,建立故障场景间的耦合关系;步骤S4、建立综合考虑了负荷损失程度和有功不平衡初始瞬间的频率最大变化率的LL D指标、SEDT指标以及经济性指标,构成加权弹性-经济空间评估体系,通过衡量场景集点簇中心与完美弹性点的复合熵权欧式距离进行弹性评估;可预防和抑制灾害过程中的故障连锁,提高输电网在极端天气下的弹性。该方法针对冰灾、大风等灾害对电网的影响,无法反应变电站内部的火灾、强降雨造成内涝以及燃气泄露对电网的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何电网企业对突发性灾害事故灾前评估分析、风险预警以及灾中灾后应急处置能力,保障城市电网可靠供电和城市公共安全。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的:
一种城市电网多灾害事故预防预警应急平台,包括大数据分析和处理子平台、城市电网地理信息子平台、预防预警子平台、应急处置子平台以及信息发布子平台;
所述的大数据分析和处理子平台用于获取电网内部的电网运行状态数据信息以及电网外部的气象信息、社会环境信息、社会消防力量信息、市政排水力量信息,完成各类型数据的建模、数据挖掘以及关联分析,实现数据格式标准化以及平台内数据共享;
所述城市电网地理信息子平台用于提供为城市电网服务的地理信息系统,提供城市变电站以及配电网设备的地理位置信息、电网物资分布、城市变电站与周边建筑分布、社会消防力量分布、市政排水泵站分布、电力电缆通道与燃气管网密集敷设区域管线分布;
所述的预防预警子平台,根据接收到所述大数据分析和处理子平台共享的大数据以及地理信息进行包括变电站火灾及内涝灾害、电力电缆通道与燃气管道耦合风险进行的风险评估,并对高风险区域的电网设备进行提前预警;
所述的应急处置子平台,用于变电站火灾下的灭火处置、变电站区域内涝情况下的紧急排涝、城市电网灾害事故下的应急抢修调度;
所述的信息展示及发布子平台,用于现火灾、内涝、耦合风险事故等灾害事故的风险展示、地理信息呈现、停电影响展示、电网实时负荷展示、事故态势预报、告警信息发布以及应急调度等功能。
本发明充分挖掘电网内部数据资源,并引入城市公共大数据资源,从电网内部和外部两方面构建数据种类丰富、业务支撑能力强的大数据资源库,在电网内部方面,打通电网内部部门之间数据的条块分割,在电网外部方面,引入了城市气象预报、燃气管网、消防力量、市政排水等公共大数据,从而实现电网与城市消防、市政等社会公共力量的快速联动,有利于提高灾害事故应急响应速度,防止灾害事故的进一步扩大。
进一步的,所述预防预警子平台包括包变电站火灾风险评估模块,将风险评价指标划分为静态指标、动态指标和瞬态指标三类,静态指标在以年为单位内基本不变的指标;动态指标指的是在以天为单位内会发生变化指标;瞬态指标为小时为单位内实时变化的指标;确定各指标权重设置,建立火灾风险评估模型,风险值计算公式为其中α为变电站火灾风险值,Ai为第i个静态风险指标,Bj为j个动态风险指标,Ch为第h个瞬态指标值,Ki为第i个静态风险指标权重,Kj为第j个静态风险指标权重,Ch为第h个瞬态风险指标权重,m为静态指标数量,n为动态指标数量,l为瞬态指标数量。
进一步的,所述预防预警子平台还包括变电站内涝风险评估模块,用于以气象条件为输入,综合计算预测降雨条件下变电站内部排水能力以及变电站周边排水城市泵站的排水能力,从而计算得出变电站站内外可能积水深度;若变电站站内及周边水位高度预测值达到预警值时,平台将发布预警信息并通知运维单位;计算公式如下:
Dn≥α1,Dw≥α2
式中,预测降雨强度qy,预测降雨时间ty,实际降雨强度qs,实际降雨时间ts,所在区域市政正常工作排水泵站台数w,第i台市政排水泵的排水流量Qzi,变电站正常工作排水泵站台数b,变电站站内第i台排水泵的排水流量Qbi,变电站站内屋面径流系数变电站站内地面径流系数变电站外部所在区域径流系数变电站站内屋面汇流面积Sb1,变电站站内地面汇流面积Sb2,变电站外部所在区域汇流面积Sz1,Vq为变电站集水坑内排水泵启动水位对应的集水坑最小积水容积,d1为站内设备风险水位高度,取d1=dn+0.1,d2为站外积水倒灌风险水位高度,取d2=dn-0.1,dn为变电站设计标高,dw为变电站外部所在区域的平均标高。
进一步的,所述预防预警子平台还包括电力电缆通道耦合风险评估模块,用以获取城市燃气管网分布图与城市电力电缆通道分布图数据资源,筛选出城市电力电缆通道与燃气管网的密集敷设区域,获取电力电缆通道与燃气管道之间的最短距离,针对燃气管道因腐蚀导致的小孔泄漏情况,计算电力电缆通道距离最近点处进行燃气泄漏扩散时间计算,对各敷设区域采取相同的敷设工况作为简化处理,泄漏时间由燃气管道与电力电缆通道间距决定,计算该段燃气泄漏扩散至电力电缆通道外部最短时间T=28.4d2.36, d为燃气管道与电力电缆通道的最短距离;电力电缆通道与燃气管网的耦合风险值按照下列公式进行计算,λ=δ/365为该段电力电缆通道电缆故障率,δ为上年度该段电力电缆通道故障次数;通过计算依次得到不同密集敷设区域电力电缆通道与燃气管网的耦合风险值,以此进行风险值大小排序;
式中,T为燃气扩散至电缆通道外部的最短时间;β为燃气管道与电力电缆通道耦合风险值,r为电力电缆通道运行年限,m为电力电缆通道内电缆的根数,θ为电力电缆通道与燃气管道耦合危险度系数。
进一步的,所述应急处置子平台包括变电站火灾应急模块、变电站防汛应急模块、变配电设备应急抢修模块,实现变电站火灾下的灭火处置、变电站区域内涝情况下的紧急排涝、城市电网灾害事故下的应急抢修调度。
进一步的,所述变电站火灾应急模块包括基础信息单元、火灾报警单元、事故应急处置单元;基础单元完成各变电站设备信息抓取,将设备名称编号与运维负责人进行一一对应绑定,与此同时并完成城市变电站位置以及周边消防力量信息对应绑定;火灾报警单元,接入变电站火灾事故报警信息,出现事故信息时推送至事故应急处置单元。
进一步的,所述变电站火灾应急模块还包括信息交互单元、存储单元;当变电站出现火灾报警等信息,事故应急处置单元开启应急处置流程:首先事故信息推送单元推送至运维负责人手机,通知进行现场事故处置,运维负责人启动应急预案进行火灾处置;其次,现场运维负责人通过远程视频判断及现场确认等方式确认现场火灾扑救情况,若遇到站内火灾处理困难,现场运维负责人将事故简况、相关处理建议反馈至事故应急处置单元,事故应急处置单元将事故简况及变电站位置推送至社会消防力量,请求社会消防力量支援;最后,事故处理结束后,事故处理单元将报警信息、事故简况及处理过程生成事故简报并推送至存储单元进行存储。
进一步的,所述变电站防汛应急模块包括预警信息输入单元、防汛应急处置单元、信息联动单元、事件存储单元;所述预警信息输入单元用于获取变电站内涝风险评估单元评估结果及预警信息,并将评估单元输出的评估结果及预警信息推送至防汛处置单元;防汛应急处置单元根据预警信息启动防汛处置流程:首先将内涝预警信息及防汛物资信息推送至变电站所属变电运维工区及运维负责人,如为变电站站内内涝预警,变电站运维人员则执行站内内涝应急预案,调动移动式抽水泵设备至变电站以完成后续站内积水抽排,如变电站站外内涝预警,变电站运维人员执行站外内涝应急预案,调动移动抽水泵及相关防汛物资提前准备防止站内积水及站外积水倒灌措施,平台将联合防汛请求及变电站位置推送至周边排水泵站,以加大降雨期间抽排力度,相关防汛工作处理完毕后,变电运维人员向平台反馈完成情况,最后防汛应急处置单元将输出防汛事件日志;信息交互单元用于防汛应急处置单元与变电工区负责人、变电站运维负责人及周边市政排水泵站信息交互;事件存储单元用于防汛应急处置事件日志存储。
进一步的,所述的变配电设备应急抢修模块,包括基础信息单元、故障信息输入单元、物资匹配单元、应急抢修处置单元、信息互动单元、抢修事件存储单元;基础信息单元用于构建支撑变配电设备应急抢修基础信息;故障信息输入单元接收变电运维人员反馈的设备故障信息;物资匹配单元提取故障设备名称并自动匹配相应的设备所属的物资信息,将其推送至应急抢修处置单元;应急抢修处置单元启动应急抢修流程:接收变配电设备故障信息,并将设备故障信息及匹配物资信息传递变配电工区负责人及设备检修负责人,检修工区根据设备故障信息及物资匹配信息完成应急抢修人员及物资资源调配,及时安排抢修人员去处理故障设备,设备人员到达现场后,设备检修负责人将设备简况及预估抢修时间反馈,等检修完成后,设备检修负责人申请应急抢修流程闭环结束,流程结束后,应急抢修检修日志输出;信息交互单元用于设备检修负责人与应急处置单元的信息交互,包括设备故障信息推送、抢修预估时间反馈及流程闭环结束申请;抢修事件存储单元用于抢修事件日志存储。
进一步的,所述电网运行状态数据为能量管理系统EMS以及调度管理系统OMS 中所包含的数据,包括城市电网主配网络拓扑、变电站/配电网设备供电负荷、负载率以及故障报警数据。
本发明的优点在于:
(1)本发明充分挖掘电网内部数据资源,并引入城市公共大数据资源,从电网内部和外部两方面构建数据种类丰富、业务支撑能力强的大数据资源库,在电网内部方面,打通电网内部部门之间数据的条块分割,整合调度、运检、物资、安监等部门各系统数据,让电网数据实现内部畅通和有效。在电网外部方面,引入了城市气象预报、燃气管网、消防力量、市政排水等公共大数据,从而实现电网与城市消防、市政等社会公共力量的快速联动,有利于提高灾害事故应急响应速度,防止灾害事故的进一步扩大。
(2)本发明以城市电网灾害事故预防预警与应急处置为目标,提供了涵盖变电站火灾、内涝、电力电缆通道耦合事故以及等综合风险评估手段,并为变电站火灾事故下火灾救援、内涝下的积水排涝、各类事故下变配电应急抢修提供了应急处置策略,有效降低城市电网的运行风险及灾害事故下的公共安全风险,保障城市电网的安全稳定运行以及居民人身财产安全。
附图说明
图1为本发明实施例中基于大数据的城市电网多灾害事故预防预警与应急平台组成图;
图2为本发明实施例中变电站火灾风险影响因素分析流程图;
图3为本发明实施例中变电站火灾风险评估模型构建流程图;
图4为本发明实施例中变电站火灾风险评估流程图;
图5为本发明实施例中变电站火灾风险告警输出流程图;
图6为本发明实施例中变电站火灾应急模块组成图;
图7为本发明实施例中变电站火灾应急处置流程;
图8为本发明实施例中变电站防汛应急模块组成图;
图9为本发明实施例中变电站防汛应急处置流程;
图10为本发明实施例中变配电设备应急抢修模块组成图;
图11为本发明实施例中变配电设备抢修应急处置流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
一种基于大数据的城市电网多灾害事故预防预警与应急平台,包括大数据分析和处理子平台、城市电网地理信息子平台、预防预警子平台、应急处置子平台以及信息发布子平台,平台架构如图1所示。
所述的大数据分析和处理子平台用于获取电网内部调度、生产、物资、安监等部门的电网数据信息以及电网外部的气象信息、社会环境信息、社会消防力量信息、市政排水力量信息,完成各类型数据的建模、数据挖掘以及关联分析,实现数据格式标准化以及平台内数据共享,以满足城市电网灾害事故预防预警以及应急处置需要。包括电网设备运行数据、电网设备运维数据、视频数据、电网物资数据、社会公共数据(气象数据、社会环境数据、社会消防力量数据、市政排水泵站数据、燃气管网数据)。
所述城市电网地理信息子平台用于提供为城市电网服务的地理信息系统,提供城市变电站以及配电网设备的地理位置信息、电网物资分布、城市变电站与周边建筑分布、社会消防力量分布、市政排水泵站分布、电力电缆通道与燃气管网密集敷设区域管线分布等信息。
所述的预防预警子平台,根据接收到的大数据以及地理信息进行包括变电站火灾及内涝灾害、电力电缆通道与燃气管道耦合风险进行的风险评估,并对高风险区域的电网设备(设施)进行提前预警,包括变电站火灾风险评估模块、变电站内涝风险评估模块、电力电缆通道耦合风险评估模块。
所述的变电站火灾风险评估模块,通过对变电站典型火灾事故案例进行统计分析,提炼变电站火灾风险影响因素,确定火灾风险因素评价指标;通过模糊层次分析法确定火灾风险因素评价指标权重,通过从大数据平台中获取火灾风险因素对应实时动态数据,进而计算评估变电站和重要配电场所实时火灾风险值。
火灾风险影响因素分析。通过对城市电网中变电站火灾事故案例分析,从火灾的发生、发展以及影响后果等三个环节出发,提炼涵盖电网设备(设施)自身属性参数、自然环境以及所处人工环境三大方面的火灾风险因素:变电站及设备(设施)自身属性方面包括可燃物含量(充油设备含油量、站内电缆总长度)、设备运行年限、设备温度、设备故障次数、供电负荷、消防设施配备等;自然环境方包括大气温度、湿度、风力等;社会环境方面包括变电站相邻建筑间距、消防通道情况、消防力量、周边水源分布、周边人口密度、周边财产密度等,通过模糊层次分析法确定各风险因素权重。火灾风险因素分析流程如图2所示,模糊层次分析法为常用方法,此处不做赘述。
火灾风险评估模型构建。以风险因素分析结果为基础,将风险评价指标划分为静态指标、动态指标和瞬态指标三类,静态指标在以年为单位内基本不变的指标,包括充油设备含油量、充油设备运行年限、站内电缆总长度、消防设施配备、变电站与周边相邻建筑间距、周边水源分布(市政消火栓、自然水塘、河道等)、周边财产密度、周边人口密度、周边社会消防力量配置(消防人员数量、消防车数量、到达变电站时间等)等,动态指标指的是在以天为单位内会发生变化指标,包括充油设备故障次数、防火巡视情况、消防通道畅通情况等,瞬态指标为小时为单位内实时变化的指标,包括供电负荷、设备温度、大气、风力等,经过专家打分,确定各指标权重设置,建立火灾风险评估模型,风险值计算公式为其中α为风险值,Ai为第 i个静态风险指标,Bj为j个动态风险指标,Ch为第h个瞬态指标值,Ki为第i个静态风险指标权重,Kj为第j个静态风险指标权重,Ch为第h个瞬态风险指标权重,m为静态指标数量,n为动态指标数量,l为瞬态指标数量,风险评估模型构建流程图如图2 所示。
火灾风险值计算及告警输出。火灾风险评估模块将从大数据模块获取三种指标对应的实时数据,以小时为单位动态刷新,对城市电网所有变电站进行风险值α计算,并进行按照风险值大小进行各个变电站风险排序;对于单个变电站,以天为单位进行风险值计算比较,若风险值增幅大于10%,则推送告警信息至信息发布子平台,在信息发布子平台发布告警信息,变电站火灾风险值计算流程图如图3所示。
所述的变电站内涝风险评估模块,以实时降雨、预测降雨等气象条件为输入,综合计算预测降雨条件下变电站内部排水能力以及变电站周边排水城市泵站的排水能力,从而计算得出变电站站内外可能积水深度。若变电站站内及周边水位高度预测值达到预警值时,平台将发布预警信息并通知运维单位。
Dn≥α1,Dw≥α2
式中,预测降雨强度qy,预测降雨时间ty,实际降雨强度qs,实际降雨时间ts,所在区域市政正常工作排水泵站台数w,第i台市政排水泵的排水流量Qzi,变电站正常工作排水泵站台数b,变电站站内第i台排水泵的排水流量Qbi,变电站站内屋面径流系数变电站站内地面径流系数变电站外部所在区域径流系数变电站站内屋面汇流面积Sb1,变电站站内地面汇流面积Sb2,变电站外部所在区域汇流面积Sz1, Vq为变电站集水坑内排水泵启动水位对应的集水坑最小积水容积,d1为站内设备风险水位高度,取d1=dn+0.1,d2为站外积水倒灌风险水位高度,取d2=dn-0.1,dn为变电站设计标高,dw为变电站外部所在区域的平均标高。
所述的预测降雨强度qy,预测降雨时间ty,实际降雨强度qs,实际降雨时间ts为气象数据,可从大数据分析和处理子平台获取。
所述的变电站站内屋面汇流面积Sb1,变电站站内地面汇流面积Sb2,变电站所在区域综合汇流面积Sz1,变电站站内屋面径流系数变电站站内地面径流系数变电站外部所在区域的综合径流系数根据前期变电站的设计资料及所在区域的水文资料,进行提取计算并导入城市变电站地理信息子平台,评估时所需数据从城市电网地理子平台获取。
更进一步,变电站站内汇流面积Sb1,变电站所在区域综合汇流面积Sz1,变电站地表汇流面积Sb2,变电站外部所在区域地表汇流面积Sz,变电站站内屋面径流系数变电站站内地面径流系数变电站外部所在区域的综合径流系数变电站站内汇水面积Sb1、变电站站内屋面径流系数变电站站内地面径流系数相应取值参考GB50015《建筑给水排水设计规范》而得,变电站站内汇水面积应计入变电站地面及屋面面积,变电站屋面汇水面积Sb1按照站内建筑物屋面的水平投影面积计算,屋面的雨水径流系数取1.00。变电站地面汇水面积Sb2为变电站占地面积减去站内建筑物占地面积,变电站地面综合径流系数由站内各部分径流系数加权而成,站内各类地面雨水径流系数取值参考表1。变电站外部所在区域面积根据城市水文资料对城市子汇水区进行划分所得,在此不做赘述,相关数据已经过前期提取计算存放于城市地理信息子系统中,变电站外部地表汇流面积Sz2直接获取系统内的数据即可,变电站外部所在区域的综合径流系数取值根据变电站所在区域实际情况参考GB50014《室外排水技术标准》取值而得,见表2。
表1各类地面雨水径流系数
地面种类 | 雨水径流系数 |
混凝土及沥青路面 | 0.90 |
块石路面 | 0.60 |
级配碎石路面 | 0.45 |
干砖及碎石路面 | 0.40 |
非铺砌路面 | 0.30 |
绿地 | 0.15 |
表2城市区域综合径流系数
地面种类 | 雨水径流系数 |
城镇建筑密集区 | 0.60~0.70 |
城镇建筑较密集区 | 0.45~0.60 |
城镇建筑稀疏区 | 0.2~0.45 |
所述电力电缆通道耦合风险预警模块,获取城市燃气管网分布图与城市电力电缆通道分布图数据资源,筛选出城市电力电缆通道与燃气管网的密集敷设区域,获取电力电缆通道与燃气管道之间的最短距离,相关数据可从城市电网地理信息子平台获取。针对燃气管道因腐蚀等导致的小孔泄漏情况,计算电力电缆通道距离最近点处进行燃气泄漏扩散时间计算,对各敷设区域采取相同的敷设工况作为简化处理,泄漏时间由燃气管道与电力电缆通道间距决定,计算该段燃气泄漏扩散至电力电缆通道外部最短时间T=28.4d2.36,d为燃气管道与电力电缆通道的最短距离。电力电缆通道与燃气管网的耦合风险值按照下列公式进行计算,λ=δ/365为该段电力电缆通道电缆故障率,δ为上年度该段电力电缆通道故障次数;通过计算依次得到不同密集敷设区域电力电缆通道与燃气管网的耦合风险值,以此进行风险值大小排序,对于耦合风险值靠前的敷设区域应予以重点关注。
式中,T为燃气扩散至电缆通道外部的最短时间。β为燃气管道与电力电缆通道耦合风险值,r为电力电缆通道运行年限,m为电力电缆通道内电缆的根数,θ为电力电缆通道与燃气管道耦合危险度系数。
所述的应急处置子平台,包括变电站火灾应急模块、变电站防汛应急模块、变配电设备应急抢修模块,实现变电站火灾下的灭火处置、变电站区域内涝情况下的紧急排涝、城市电网灾害事故下的应急抢修调度。
所述的变电站火灾应急模块,由基础信息单元、火灾报警单元、事故应急处置单元、信息交互单元、存储单元组成,如图6所示。基础单元完成各变电站设备信息抓取,将设备名称编号与运维负责人进行一一对应绑定,与此同时并完成城市变电站位置以及周边消防力量信息对应绑定;火灾报警单元,接入变电站火灾事故报警信息,出现事故信息时推送至事故处置单元;当变电站出现火灾报警等信息,事故应急处置单元开启应急处置流程,如图7所示。首先事故信息推送单元推送至运维负责人手机,通知进行现场事故处置,运维负责人启动应急预案进行火灾处置。其次,现场运维负责人通过远程视频判断及现场确认等方式确认现场火灾扑救等情况,若遇到站内火灾处理困难,现有灭火手段不能遏制住火灾发展,现场运维负责人将事故简况、相关处理建议反馈至事故处置单元,事故处置单元将事故简况及变电站位置推送至社会消防力量,请求社会消防力量支援。最后,事故处理结束后,事故处理单元将报警信息、事故简况及处理过程生成事故简报并推送至存储单元进行存储。
表3社会消防力量信息建档范例
表4设备运维建档范例
序号 | 变电站 | 设备名称 | 工区负责人 | 运维负责人 | 手机号码 |
1 | 甲变电站 | 1号主变 | 王某 | 程某 | XX |
所述的变电站防汛应急模块,由基础信息单元、预警信息输入单元、防汛应急处置单元、信息联动单元、事件存储单元组成。基础信息单元用于存储变电站内排水装置信息、变电站周边排水泵站信息、防汛物资信息,信息建档范例如表5~表7所示。预警,相关信息的获取由生产运行部门提供数据导入而成;预警信息输入单元用于获取变电站内涝风险评估单元评估结果及预警信息,并将评估单元输出的评估结果及预警信息推送至防汛处置单元;防汛应急处置单元根据预警信息启动防汛处置流程,如图9所示,首先将内涝预警信息及防汛物资信息推送至变电站所属变电运维工区及运维负责人,如为变电站站内内涝预警,变电站运维人员则执行站内内涝应急预案,调动移动式抽水泵设备至变电站以完成后续站内积水抽排,如变电站站外内涝预警,变电站运维人员执行站外内涝应急预案,调动移动抽水泵及相关防汛物资提前准备防止站内积水及站外积水倒灌措施,平台将联合防汛请求及变电站位置推送至周边排水泵站,以加大降雨期间抽排力度,相关防汛工作处理完毕后,变电运维人员向平台反馈完成情况,最后防汛应急处置单元将输出防汛事件日志,完成防汛处置整个流程。内容。信息交互单元用于防汛应急处置单元与变电工区负责人、变电站运维负责人及周边市政排水泵站信息交互。事件存储单元用于防汛应急处置事件日志存储。
表5变电站周边城市排水力量信息建档范例
序号 | 变电站 | 周边城市排水泵站 | 联系人 | 手机号码 |
1 | 甲变电站 | 市A排水泵站 | XX | XX |
表6设备运维信息建档范例
序号 | 变电站 | 工区负责人 | 手机号码 | 运维负责人 | 手机号码 |
1 | 甲变电站 | 张某 | XX | 张某 | XX |
表7城市电网防汛物资信息建档范例
所述的变/配电设备应急抢修模块,包括基础信息单元、故障信息输入单元、物资匹配单元、应急抢修处置单元、信息互动单元、抢修事件存储单元,如图10所示。基础信息单元用于构建支撑变配电设备应急抢修基础信息,由电网公司检修部门、物资部门汇聚以表8~表9形式重新构建而成,并以天单位完成信息更新。故障信息输入单元接收变电运维人员反馈的设备故障信息;物资匹配单元提取故障设备名称并通过表2物资信息自动匹配相应的设备所属的物资信息,将其推送至应急抢修处置单元;应急抢修处置单元启动应急抢修流程,如图11所示,接收变配电设备故障信息,并将设备故障信息及匹配物资信息传递变配电工区负责人及设备检修负责人,检修工区根据设备故障信息及物资匹配信息完成应急抢修人员及物资资源调配,及时安排抢修人员去处理故障设备,设备人员到达现场后,设备检修负责人将设备简况及预估抢修时间反馈,等检修完成后,设备检修负责人申请应急抢修流程闭环结束,流程结束后,应急抢修检修日志输出;信息交互单元用于设备检修负责人与应急处置单元的信息交互,包括设备故障信息推送、抢修预估时间反馈及流程闭环结束申请;抢修事件存储单元用于抢修事件日志存储。
表8变电站检修信息建档范例
表9变配电设备检修物资基础信息范例
所述的信息发布子平台,实现火灾、耦合风险事故、内涝等灾害事故的风险展示、电网设备及相关地理环境信息呈现、停电影响展示、电网实时负荷展示、事故态势预报、告警信息发布以及应急指挥等功能。包括可视化展示模块、综合信息发布模块以及应急指挥模块。
所述的可视化展示模块,完成变电站、配电网设备以及电力电缆通道等分布区域的地图信息展示,电网实时负荷曲线展示,灾害发生区域、停电影响区域、发展态势以及风险评估结果的可视化展示。
所述的综合信息发布模块,完成高风险电网设备的告警信息发布、受灾电网损失负荷告警信息发布、事故发生后危险区域设备信息发布。
所述的应急指挥模块,完成事故现场视频数据的获取分析,事故现场与应急指挥者的信息互动以及指挥命令的的传达。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种城市电网多灾害事故预防预警应急平台,其特征在于,包括大数据分析和处理子平台、城市电网地理信息子平台、预防预警子平台、应急处置子平台以及信息发布子平台;
所述的大数据分析和处理子平台用于获取电网内部的电网运行状态数据信息以及电网外部的气象信息、社会环境信息、社会消防力量信息、市政排水力量信息,完成各类型数据的建模、数据挖掘以及关联分析,实现数据格式标准化以及平台内数据共享;
所述城市电网地理信息子平台用于提供为城市电网服务的地理信息系统,提供城市变电站以及配电网设备的地理位置信息、电网物资分布、城市变电站与周边建筑分布、社会消防力量分布、市政排水泵站分布、电力电缆通道与燃气管网密集敷设区域管线分布;
所述的预防预警子平台,根据接收到所述大数据分析和处理子平台共享的大数据以及地理信息进行包括变电站火灾及内涝灾害、电力电缆通道与燃气管道耦合风险进行的风险评估,并对高风险区域的电网设备进行提前预警;
所述的应急处置子平台,用于变电站火灾下的灭火处置、变电站区域内涝情况下的紧急排涝、城市电网灾害事故下的应急抢修调度;
所述的信息展示及发布子平台,用于现火灾、内涝、耦合风险事故等灾害事故的风险展示、地理信息呈现、停电影响展示、电网实时负荷展示、事故态势预报、告警信息发布以及应急调度等功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的城市电网事故预防预警应急处置平台,其特征在于,所述预防预警子平台包括包变电站火灾风险评估模块,将风险评价指标划分为静态指标、动态指标和瞬态指标三类,静态指标在以年为单位内基本不变的指标;动态指标指的是在以天为单位内会发生变化指标;瞬态指标为小时为单位内实时变化的指标;确定各指标权重设置,建立火灾风险评估模型,风险值计算公式为其中α为变电站火灾风险值,Ai为第i个静态风险指标,Bj为j个动态风险指标,Ch为第h个瞬态指标值,Ki为第i个静态风险指标权重,Kj为第j个静态风险指标权重,Ch为第h个瞬态风险指标权重,m为静态指标数量,n为动态指标数量,l为瞬态指标数量。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的城市电网事故预防预警应急处置平台,其特征在于,所述预防预警子平台还包括变电站内涝风险评估模块,用于以气象条件为输入,综合计算预测降雨条件下变电站内部排水能力以及变电站周边排水城市泵站的排水能力,从而计算得出变电站站内外可能积水深度;若变电站站内及周边水位高度预测值达到预警值时,平台将发布预警信息并通知运维单位;计算公式如下:
Dn≥α1,Dw≥α2
式中,预测降雨强度qy,预测降雨时间ty,实际降雨强度qs,实际降雨时间ts,所在区域市政正常工作排水泵站台数w,第i台市政排水泵的排水流量Qzi,变电站正常工作排水泵站台数b,变电站站内第i台排水泵的排水流量Qbi,变电站站内屋面径流系数变电站站内地面径流系数变电站外部所在区域径流系数变电站站内屋面汇流面积Sb1,变电站站内地面汇流面积Sb2,变电站外部所在区域汇流面积Sz1,Vq为变电站集水坑内排水泵启动水位对应的集水坑最小积水容积,d1为站内设备风险水位高度,取d1=dn+0.1,d2为站外积水倒灌风险水位高度,取d2=dn-0.1,dn为变电站设计标高,dw为变电站外部所在区域的平均标高。
4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的城市电网事故预防预警应急处置平台,其特征在于,所述预防预警子平台还包括电力电缆通道耦合风险评估模块,用以获取城市燃气管网分布图与城市电力电缆通道分布图数据资源,筛选出城市电力电缆通道与燃气管网的密集敷设区域,获取电力电缆通道与燃气管道之间的最短距离,针对燃气管道因腐蚀导致的小孔泄漏情况,计算电力电缆通道距离最近点处进行燃气泄漏扩散时间计算,对各敷设区域采取相同的敷设工况作为简化处理,泄漏时间由燃气管道与电力电缆通道间距决定,计算该段燃气泄漏扩散至电力电缆通道外部最短时间T=28.4d2.36,d为燃气管道与电力电缆通道的最短距离;电力电缆通道与燃气管网的耦合风险值按照下列公式进行计算,λ=δ/365为该段电力电缆通道电缆故障率,δ为上年度该段电力电缆通道故障次数;通过计算依次得到不同密集敷设区域电力电缆通道与燃气管网的耦合风险值,以此进行风险值大小排序;
式中,T为燃气扩散至电缆通道外部的最短时间;β为燃气管道与电力电缆通道耦合风险值,r为电力电缆通道运行年限,m为电力电缆通道内电缆的根数,θ为电力电缆通道与燃气管道耦合危险度系数。
5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的城市电网事故预防预警应急处置平台,其特征在于,所述应急处置子平台包括变电站火灾应急模块、变电站防汛应急模块、变配电设备应急抢修模块,实现变电站火灾下的灭火处置、变电站区域内涝情况下的紧急排涝、城市电网灾害事故下的应急抢修调度。
6.根据权利要求5所述的一种基于大数据的城市电网事故预防预警应急处置平台,其特征在于,所述变电站火灾应急模块包括基础信息单元、火灾报警单元、事故应急处置单元;基础单元完成各变电站设备信息抓取,将设备名称编号与运维负责人进行一一对应绑定,与此同时并完成城市变电站位置以及周边消防力量信息对应绑定;火灾报警单元,接入变电站火灾事故报警信息,出现事故信息时推送至事故应急处置单元。
7.根据权利要求6所述的一种基于大数据的城市电网事故预防预警应急处置平台,其特征在于,所述变电站火灾应急模块还包括信息交互单元、存储单元;当变电站出现火灾报警等信息,事故应急处置单元开启应急处置流程:首先事故信息推送单元推送至运维负责人手机,通知进行现场事故处置,运维负责人启动应急预案进行火灾处置;其次,现场运维负责人通过远程视频判断及现场确认等方式确认现场火灾扑救情况,若遇到站内火灾处理困难,现场运维负责人将事故简况、相关处理建议反馈至事故应急处置单元,事故应急处置单元将事故简况及变电站位置推送至社会消防力量,请求社会消防力量支援;最后,事故处理结束后,事故处理单元将报警信息、事故简况及处理过程生成事故简报并推送至存储单元进行存储。
8.根据权利要求5所述的一种基于大数据的城市电网事故预防预警应急处置平台,其特征在于,所述变电站防汛应急模块包括预警信息输入单元、防汛应急处置单元、信息联动单元、事件存储单元;所述预警信息输入单元用于获取变电站内涝风险评估单元评估结果及预警信息,并将评估单元输出的评估结果及预警信息推送至防汛处置单元;防汛应急处置单元根据预警信息启动防汛处置流程:首先将内涝预警信息及防汛物资信息推送至变电站所属变电运维工区及运维负责人,如为变电站站内内涝预警,变电站运维人员则执行站内内涝应急预案,调动移动式抽水泵设备至变电站以完成后续站内积水抽排,如变电站站外内涝预警,变电站运维人员执行站外内涝应急预案,调动移动抽水泵及相关防汛物资提前准备防止站内积水及站外积水倒灌措施,平台将联合防汛请求及变电站位置推送至周边排水泵站,以加大降雨期间抽排力度,相关防汛工作处理完毕后,变电运维人员向平台反馈完成情况,最后防汛应急处置单元将输出防汛事件日志;信息交互单元用于防汛应急处置单元与变电工区负责人、变电站运维负责人及周边市政排水泵站信息交互;事件存储单元用于防汛应急处置事件日志存储。
9.根据权利要求5所述的一种基于大数据的城市电网事故预防预警应急处置平台,其特征在于,所述的变配电设备应急抢修模块,包括基础信息单元、故障信息输入单元、物资匹配单元、应急抢修处置单元、信息互动单元、抢修事件存储单元;基础信息单元用于构建支撑变配电设备应急抢修基础信息;故障信息输入单元接收变电运维人员反馈的设备故障信息;物资匹配单元提取故障设备名称并自动匹配相应的设备所属的物资信息,将其推送至应急抢修处置单元;应急抢修处置单元启动应急抢修流程:接收变配电设备故障信息,并将设备故障信息及匹配物资信息传递变配电工区负责人及设备检修负责人,检修工区根据设备故障信息及物资匹配信息完成应急抢修人员及物资资源调配,及时安排抢修人员去处理故障设备,设备人员到达现场后,设备检修负责人将设备简况及预估抢修时间反馈,等检修完成后,设备检修负责人申请应急抢修流程闭环结束,流程结束后,应急抢修检修日志输出;信息交互单元用于设备检修负责人与应急处置单元的信息交互,包括设备故障信息推送、抢修预估时间反馈及流程闭环结束申请;抢修事件存储单元用于抢修事件日志存储。
10.根据权利要求5所述的一种基于大数据的城市电网事故预防预警应急处置平台,其特征在于,所述电网运行状态数据为能量管理系统EMS以及调度管理系统OMS中所包含的数据,包括城市电网主配网络拓扑、变电站/配电网设备供电负荷、负载率以及故障报警数据。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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