摘 要： 電力系統(tǒng)突發(fā)事故涉及環(huán)節(jié)較多且波及很快，傳統(tǒng)電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)采用上傳下達(dá)模式，導(dǎo)致系統(tǒng)反應(yīng)不夠迅速，浪費(fèi)應(yīng)急處理時間，不能快速有效地恢復(fù)供電，因此，設(shè)計一種電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)，系統(tǒng)由便攜移動應(yīng)急終端、通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)備、中心管理平臺和客戶端設(shè)備4個模塊構(gòu)成，包括應(yīng)急預(yù)警和預(yù)測功能、應(yīng)急預(yù)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(tǒng)以盡可能快地恢復(fù)盡可能多用戶的供電為目標(biāo)，通過應(yīng)急優(yōu)化調(diào)度使失電用戶的總停電損失達(dá)到最小，完成應(yīng)急保障能力建設(shè)分析，給出系統(tǒng)應(yīng)急優(yōu)化調(diào)度的關(guān)鍵代碼。實(shí)驗結(jié)果表明，所設(shè)計系統(tǒng)恢復(fù)供電時間和用戶停電損失均較低，具有較高的應(yīng)急保障能力。

關(guān)鍵詞： 電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)； 應(yīng)急保障能力； 系統(tǒng)建設(shè)； 優(yōu)化調(diào)度

中圖分類號： TN915?34； TP272 文獻(xiàn)標(biāo)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(xiàn)代化進(jìn)程發(fā)展的加快， 各領(lǐng)域?qū)﹄娏Φ男枨笤絹碓酱?。如果電力供?yīng)發(fā)生故障導(dǎo)致中斷，將對社會穩(wěn)定和國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生很大的影響[1?3]。因此，建立一套電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)，減少供電系統(tǒng)因故障中斷產(chǎn)生的損失，成為目前需要解決的問題，受到越來越廣泛的關(guān)注[4]。

目前，有關(guān)電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)的應(yīng)急保障能力建設(shè)的分析有很多，相關(guān)研究也取得了一定的成果，其中文獻(xiàn)[5]針對電力救急管理系統(tǒng)進(jìn)行了仔細(xì)的解析，使用信息系統(tǒng)之間的通信實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的監(jiān)控，對電力系統(tǒng)的故障進(jìn)行預(yù)測，產(chǎn)生事故處置和資源調(diào)度方案，但該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程復(fù)雜，不適用于實(shí)際應(yīng)用；文獻(xiàn)[6]從歷史電力應(yīng)急方法中采集參考信息，提出電力應(yīng)急輔助決策規(guī)則的模型，從而完成應(yīng)急保障能力建設(shè)，但該方法耗能較多，浪費(fèi)資源；文獻(xiàn)[7]提出城市配電系統(tǒng)的救急提醒算法，對不一樣的突發(fā)事情導(dǎo)致的設(shè)備停運(yùn)概率實(shí)行估算，獲取配電系統(tǒng)的停電危險，經(jīng)過取得的突發(fā)事情的提醒等級實(shí)行救急管理；文獻(xiàn)[8]提出基于電力應(yīng)急服務(wù)點(diǎn)選址優(yōu)化的應(yīng)急方法，依據(jù)負(fù)荷點(diǎn)缺少的電功率及負(fù)荷類別，獲得單位時間的停電虧損情況，確定停電風(fēng)險，通過地理信息將網(wǎng)絡(luò)抽象為電力應(yīng)急服務(wù)點(diǎn)選址模型，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急保障能力建設(shè)分析，但該方法所需時間較長，效率低下；文獻(xiàn)[9]依據(jù)實(shí)際電網(wǎng)應(yīng)急工作的需要，設(shè)計了電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)，建立了電力傳輸網(wǎng)的供電公司電視電話會議系統(tǒng)，以分層分區(qū)為原則構(gòu)建輔助決策模型，但該方法忽略了應(yīng)急過程中的時間問題。

針對上述弊端，設(shè)計了一種電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)。系統(tǒng)以盡可能快地恢復(fù)盡可能多用戶的供電為目標(biāo)，通過應(yīng)急優(yōu)化調(diào)度使失電用戶的總停電損失達(dá)到最小，完成應(yīng)急保障能力建設(shè)分析。

實(shí)驗結(jié)果表明，所設(shè)計系統(tǒng)恢復(fù)供電時間和用戶停電損失均較低，具有較高的應(yīng)急保障能力。

1 電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)的應(yīng)急保障能力建設(shè)分析

1.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計

電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)，將電力設(shè)備檢修、突發(fā)事件現(xiàn)場、電力設(shè)施基建、輸電線路巡視等電力生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時信息發(fā)送至應(yīng)急指揮中心；現(xiàn)場人員通過便攜設(shè)備和各發(fā)供電單位、應(yīng)急指揮中心進(jìn)行視頻會商；指揮部門依據(jù)現(xiàn)場工作人員發(fā)送的信息完成指揮處置。電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

各模塊功能如下：

便攜移動應(yīng)急終端主要用于采集現(xiàn)場實(shí)時信息，同時完成移動視頻會商，保證可實(shí)時進(jìn)行視頻會議；

通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)備主要用于電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)各模塊之間的信息交換，通過雙光纖接入，防止單一網(wǎng)絡(luò)接入出現(xiàn)故障時影響相應(yīng)的應(yīng)急通信；

中心管理平臺主要負(fù)責(zé)對下屬各發(fā)、供電單位設(shè)備的統(tǒng)一管理和指揮；

客戶端設(shè)備主要負(fù)責(zé)將所有電力生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時信息發(fā)送至指揮中心，也可和突發(fā)事件現(xiàn)場進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)視頻會議。

1.2 系統(tǒng)功能模塊劃分

系統(tǒng)設(shè)計的目的為通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)替代傳統(tǒng)的上傳下達(dá)模式，做出快速應(yīng)急反應(yīng)，節(jié)省應(yīng)急時間，減少各方損失。因此，系統(tǒng)功能圖如圖2所示。

系統(tǒng)各功能模塊可詳細(xì)描述如下：

（1） 應(yīng)急提醒、預(yù)示性能

救急管理系統(tǒng)能承受提醒信息，同時根據(jù)預(yù)警等級告知有關(guān)人員；

（2） 應(yīng)急方案管制性能

救急管理系統(tǒng)能依據(jù)預(yù)警等級，開啟相應(yīng)的救急方案，為電力系統(tǒng)事件治理提供依據(jù)。

（3） 信息匯集功能

在出現(xiàn)自然災(zāi)害或電網(wǎng)突發(fā)事故的情況下，事故現(xiàn)場信息可快速發(fā)送至中心管理平臺。

（4） 輔助決策性能

救急管理系統(tǒng)具備分類分級救急開啟、檢測性能。

1.3 電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)應(yīng)急優(yōu)化調(diào)度模型的設(shè)計

電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)主要是為了盡可能快地恢復(fù)盡可能多用戶的供電，通過應(yīng)急優(yōu)化調(diào)度使失電用戶總的停電虧損值到達(dá)最小。

失電用戶的虧損經(jīng)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(diǎn)由其關(guān)鍵性水平?jīng)Q定，關(guān)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(fù)原其供電。因此，需要肯定用戶的關(guān)鍵性程度，這需要?dú)w納思考這個用戶停電對生命安全、經(jīng)濟(jì)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(fù)荷對生命安全及經(jīng)濟(jì)利益的影響關(guān)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(yīng)的數(shù)值也越高。用[γ]描述用戶負(fù)荷的特殊性，以彌補(bǔ)[α]和[β]無法充分體現(xiàn)用戶負(fù)荷重要程度而產(chǎn)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(fù)荷對生命安全、經(jīng)濟(jì)性和特殊性的影響因子；[ωα]，[ωβ]，[ωγ]分別表示對用戶關(guān)鍵性實(shí)行評估時生命安全、經(jīng)濟(jì)性及特殊性所占有的權(quán)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(guān)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(shí)的電力應(yīng)急管理進(jìn)程里，單位時間、單位功率的根本停電損失[Cj′]經(jīng)常能根據(jù)不一樣用戶的停電特點(diǎn)取得。則以總停電損失費(fèi)用最小為電力救急保證目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)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(qū)間內(nèi)的電力負(fù)荷變量，如果第[i]個供電所向第[j]個失電用戶提供應(yīng)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(yīng)急響應(yīng)時間呼應(yīng)的停電虧損；第2項表示根據(jù)救急電源供應(yīng)的總功率計算的停電虧損；第3項表示與富余容量呼應(yīng)的停電虧損。

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

[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(diào)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(yīng)急保障目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行電力應(yīng)急資源調(diào)度，可實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)應(yīng)急保障能力的建設(shè)。

2 關(guān)鍵調(diào)度代碼設(shè)計

通過統(tǒng)計分析獲取基礎(chǔ)信息，依據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建立系統(tǒng)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，應(yīng)急指揮系統(tǒng)應(yīng)急資源調(diào)度的部分關(guān)鍵代碼如下：

3 實(shí)驗結(jié)果分析

通過實(shí)驗分析本文設(shè)計的電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)的應(yīng)急保障能力。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障出現(xiàn)斷電現(xiàn)象時，分別采用本文系統(tǒng)和輔助決策系統(tǒng)對各重要用戶進(jìn)行應(yīng)急處理，對兩種系統(tǒng)的應(yīng)急處理時間進(jìn)行比較，得到的結(jié)果如表1所示。

表1 兩種系統(tǒng)處理時間比較

分析表1可以看出，和輔助決策系統(tǒng)相比，采用本文系統(tǒng)的處理時間明顯更優(yōu)，這是因為本文系統(tǒng)將應(yīng)急時間作為關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行應(yīng)急調(diào)度，說明本文系統(tǒng)的應(yīng)急保障能力較高。

為了比較兩種系統(tǒng)的單位停電損失費(fèi)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(jù)表2的數(shù)據(jù)確定用戶重要程度，從而對兩種系統(tǒng)的單位停電損失費(fèi)用進(jìn)行比較分析，得到的結(jié)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(fèi)用

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

4 結(jié) 論

本文設(shè)計了一種電力應(yīng)急指揮系統(tǒng)，系統(tǒng)由便攜移動應(yīng)急終端、通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)備、中心管理平臺和客戶端設(shè)備4個模塊構(gòu)成。通過應(yīng)急優(yōu)化調(diào)度使失電用戶的總停電損失達(dá)到最小，完成應(yīng)急保障能力建設(shè)分析，給出系統(tǒng)應(yīng)急優(yōu)化調(diào)度的關(guān)鍵代碼。實(shí)驗結(jié)果表明，所設(shè)計系統(tǒng)恢復(fù)供電時間和用戶停電損失均較低，具有較高的應(yīng)急保障能力。

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