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)電力應急指揮系統(tǒng)采用上傳下達模式，導致系統(tǒng)反應不夠迅速，浪費應急處理時間，不能快速有效地恢復供電，因此，設計一種電力應急指揮系統(tǒng)，系統(tǒng)由便攜移動應急終端、通信網(wǎng)絡服務設備、中心管理平臺和客戶端設備4個模塊構(gòu)成，包括應急預警和預測功能、應急預案管理功能、信息匯集功能、輔助決策功能4大功能模塊。系統(tǒng)以盡可能快地恢復盡可能多用戶的供電為目標，通過應急優(yōu)化調(diào)度使失電用戶的總停電損失達到最小，完成應急保障能力建設分析，給出系統(tǒng)應急優(yōu)化調(diào)度的關鍵代碼。實驗結(jié)果表明，所設計系統(tǒng)恢復供電時間和用戶停電損失均較低，具有較高的應急保障能力。

關鍵詞： 電力應急指揮系統(tǒng)； 應急保障能力； 系統(tǒng)建設； 優(yōu)化調(diào)度

中圖分類號： TN915?34； TP272 文獻標識碼： 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)代化進程發(fā)展的加快， 各領域?qū)﹄娏Φ男枨笤絹碓酱?。如果電力供應發(fā)生故障導致中斷，將對社會穩(wěn)定和國民經(jīng)濟產(chǎn)生很大的影響[1?3]。因此，建立一套電力應急指揮系統(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注[4]。

目前，有關電力應急指揮系統(tǒng)的應急保障能力建設的分析有很多，相關研究也取得了一定的成果，其中文獻[5]針對電力救急管理系統(tǒng)進行了仔細的解析，使用信息系統(tǒng)之間的通信實現(xiàn)電力系統(tǒng)的監(jiān)控，對電力系統(tǒng)的故障進行預測，產(chǎn)生事故處置和資源調(diào)度方案，但該系統(tǒng)實現(xiàn)過程復雜，不適用于實際應用；文獻[6]從歷史電力應急方法中采集參考信息，提出電力應急輔助決策規(guī)則的模型，從而完成應急保障能力建設，但該方法耗能較多，浪費資源；文獻[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)事情導致的設備停運概率實行估算，獲取配電系統(tǒng)的停電危險，經(jīng)過取得的突發(fā)事情的提醒等級實行救急管理；文獻[8]提出基于電力應急服務點選址優(yōu)化的應急方法，依據(jù)負荷點缺少的電功率及負荷類別，獲得單位時間的停電虧損情況，確定停電風險，通過地理信息將網(wǎng)絡抽象為電力應急服務點選址模型，實現(xiàn)應急保障能力建設分析，但該方法所需時間較長，效率低下；文獻[9]依據(jù)實際電網(wǎng)應急工作的需要，設計了電力應急指揮系統(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，但該方法忽略了應急過程中的時間問題。

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

實驗結(jié)果表明，所設計系統(tǒng)恢復供電時間和用戶停電損失均較低，具有較高的應急保障能力。

1 電力應急指揮系統(tǒng)的應急保障能力建設分析

1.1 系統(tǒng)總體方案設計

電力應急指揮系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡，將電力設備檢修、突發(fā)事件現(xiàn)場、電力設施基建、輸電線路巡視等電力生產(chǎn)現(xiàn)場的實時信息發(fā)送至應急指揮中心；現(xiàn)場人員通過便攜設備和各發(fā)供電單位、應急指揮中心進行視頻會商；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：

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

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

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

客戶端設備主要負責將所有電力生產(chǎn)現(xiàn)場的實時信息發(fā)送至指揮中心，也可和突發(fā)事件現(xiàn)場進行網(wǎng)絡視頻會議。

1.2 系統(tǒng)功能模塊劃分

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

系統(tǒng)各功能模塊可詳細描述如下：

（1） 應急提醒、預示性能

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

（2） 應急方案管制性能

救急管理系統(tǒng)能依據(jù)預警等級，開啟相應的救急方案，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 電力應急指揮系統(tǒng)應急優(yōu)化調(diào)度模型的設計

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

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由其關鍵性水平?jīng)Q定，關鍵水平越高，它的單位時間、單位功率的停電虧損就越大，需要快速復原其供電。因此，需要肯定用戶的關鍵性程度，這需要歸納思考這個用戶停電對生命安全、經(jīng)濟利益等方面的干擾程度。分別用影響因子[α]及[β]表示失去用戶負荷對生命安全及經(jīng)濟利益的影響關鍵程度，將影響程度劃分成{1，2，3，4，5}五個等級，重要程度越高，相應的數(shù)值也越高。用[γ]描述用戶負荷的特殊性，以彌補[α]和[β]無法充分體現(xiàn)用戶負荷重要程度而產(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]個用戶負荷對生命安全、經(jīng)濟性和特殊性的影響因子；[ωα]，[ωβ]，[ωγ]分別表示對用戶關鍵性實行評估時生命安全、經(jīng)濟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）

在真實的電力應急管理進程里，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取得。則以總停電損失費用最小為電力救急保證目標函數(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)的電力負荷變量，如果第[i]個供電所向第[j]個失電用戶提供應急電源，則[zij=1]；反之，[zij=0]。式（3）中等號右邊的第1項表示與應急響應時間呼應的停電虧損；第2項表示根據(jù)救急電源供應的總功率計算的停電虧損；第3項表示與富余容量呼應的停電虧損。

此外，在進行應急調(diào)度的過程中，還需使調(diào)來的應急資源與用戶所需功率盡量匹配，盡可能地避免資源浪費，可通過用戶對應急資源的富余容量之和最小進行描述，則有下述次電力應急保障目標優(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）作為電力應急保障目標函數(shù)進行電力應急資源調(diào)度，可實現(xiàn)電力系統(tǒng)應急保障能力的建設。

2 關鍵調(diào)度代碼設計

通過統(tǒng)計分析獲取基礎信息，依據(jù)基礎數(shù)據(jù)庫建立系統(tǒng)的詳細數(shù)據(jù)，應急指揮系統(tǒng)應急資源調(diào)度的部分關鍵代碼如下：

3 實驗結(jié)果分析

通過實驗分析本文設計的電力應急指揮系統(tǒng)的應急保障能力。當電力系統(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)對各重要用戶進行應急處理，對兩種系統(tǒng)的應急處理時間進行比較，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)將應急時間作為關鍵指標進行應急調(diào)度，說明本文系統(tǒng)的應急保障能力較高。

為了比較兩種系統(tǒng)的單位停電損失費用，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)的單位停電損失費用進行比較分析，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)進行應急指揮處理，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

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

參考文獻

[1] 黎偉，呂輝.電力應急指揮中心建設的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能分析[J].華東科技（學術(shù)版），2013（11）：270.

[2] 王新文.鄄城電力應急指揮中心系統(tǒng)方案的設計與應用[D].北京：華北電力大學，2013.

[3] 楊成月.基于物聯(lián)網(wǎng)與空間信息技術(shù)的電網(wǎng)應急指揮系統(tǒng)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，37（6）：1632?1638.

[4] 葉露，詹鵬，劉方方.湖北電力應急指揮中心會議電視音頻系統(tǒng)優(yōu)化方案研究[J].湖北電力，2014，38（6）：16?18.

[5] 鄧創(chuàng).基于無線自組網(wǎng)的電力應急現(xiàn)場指揮通信系統(tǒng)[J].電力信息與通信技術(shù)，2015，13（5）：67?72.

[6] 羅華峰，房鑫炎，俞國勤，等.突發(fā)事件下電力應急指揮中心啟動輔助決策分析[J].電網(wǎng)技術(shù)，2014，38（4）：1020?1025.

[7] 馮月霞，樊志強.智能化的應急指揮調(diào)度系統(tǒng)的建設與應用[J].電腦與電信，2014（8）：63?65.

[8] 羅云龍.云南電網(wǎng)通信應急指揮系統(tǒng)的建設[J].華東科技（學術(shù)版），2014（9）：293.

[9] 陳琛，張永成.3G移動通信技術(shù)在電力應急指揮系統(tǒng)中的應用[J].西北水電，2013（4）：77?80.