摘 要：隨著氣候變化和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，電力系統(tǒng)遭受的自然災(zāi)害、外破事故等突發(fā)事件頻發(fā)多發(fā)，并呈現(xiàn)復(fù)雜化、極端化等特征。借助數(shù)字化技術(shù)提升電力應(yīng)急技術(shù)智能化、精準(zhǔn)化水平已成為技術(shù)發(fā)展趨勢。本文構(gòu)建了電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)框架，并為發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)對技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作用，圍繞電力應(yīng)急業(yè)務(wù)、數(shù)字化技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)化需求3個(gè)維度構(gòu)建了電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，分析得到16項(xiàng)關(guān)鍵要素，為電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制和標(biāo)準(zhǔn)之間協(xié)調(diào)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：電力應(yīng)急，數(shù)字化技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)體系，霍爾模型

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2023.12.012

0 引 言

電力是重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，電力安全事關(guān)國計(jì)民生和經(jīng)濟(jì)發(fā)展全局。同時(shí)，我國是世界上自然災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一，災(zāi)害種類多，分布地域廣、發(fā)生頻率高，嚴(yán)重威脅電力安全，如：2023年夏季京津冀特大暴雨洪澇，災(zāi)害對電力、通信、交通等城市生命線系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響，導(dǎo)致“斷電、斷網(wǎng)、斷路”等影響時(shí)空耦合且鏈生傳導(dǎo)，嚴(yán)重制約了災(zāi)后恢復(fù)，影響人民生產(chǎn)生活，電力災(zāi)害事故呈現(xiàn)明顯的耦合性、極端性、復(fù)雜性特征。

面對電力災(zāi)害事故的嚴(yán)峻形勢，需要先進(jìn)的電力應(yīng)急體系和技術(shù)的支撐，相關(guān)學(xué)者對電力應(yīng)急體系及相關(guān)技術(shù)開展了研究：于振[1]提出了電力企業(yè)應(yīng)急管理基本理念以及應(yīng)急體系建設(shè)要素；馮杰等[2]提出了基于任務(wù)特征的應(yīng)急預(yù)案體系重構(gòu)思路，運(yùn)用情景構(gòu)建方法，開展了電網(wǎng)企業(yè)突發(fā)事件影響場景和處置任務(wù)分析；徐希源等[3]基于案例推理以及模糊評價(jià)技術(shù)，研發(fā)了電力應(yīng)急資源調(diào)配系統(tǒng)?，F(xiàn)有電力應(yīng)急技術(shù)還存在一些短板和弱項(xiàng)：電力突發(fā)事件監(jiān)測預(yù)警技術(shù)精度、穩(wěn)定性和智能化水平不足；極端環(huán)境下災(zāi)損感知精度不夠；應(yīng)急指揮決策智能化技術(shù)支持能力不足；應(yīng)對復(fù)雜多變惡劣現(xiàn)場環(huán)境的高適應(yīng)性、高可靠性電力應(yīng)急通信缺乏；應(yīng)急搶修仍以人海和常規(guī)工程機(jī)械為主，缺少智能化應(yīng)急救援裝備。因此，亟需數(shù)字化技術(shù)為電力應(yīng)急技術(shù)賦能。

標(biāo)準(zhǔn)化對于技術(shù)發(fā)展和融合具有引領(lǐng)性和基礎(chǔ)性作用，需要充分發(fā)揮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵作用，推動(dòng)電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)進(jìn)步。因此，本文在系統(tǒng)分析了電力應(yīng)急技術(shù)現(xiàn)狀和數(shù)字化趨勢的基礎(chǔ)上，提出電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)框架，結(jié)合霍爾模型構(gòu)建電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，為電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)發(fā)展和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制提供理論依據(jù)。

1 電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)框架研究

1.1 電力應(yīng)急技術(shù)存在不足

電力應(yīng)急技術(shù)聚焦雨雪冰凍、臺風(fēng)、山火、高空墜落，大壩垮塌、電廠火災(zāi)、大面積停電等[4-10]災(zāi)害事故場景，研究探索了覆冰監(jiān)測裝置、直流融冰裝備、高空救援裝置、防臺抗臺系統(tǒng)、山火預(yù)警系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)、電廠智能消防系統(tǒng)、大面積停電推演系統(tǒng)等[11-18]相關(guān)系統(tǒng)和裝備，在抵御和應(yīng)對災(zāi)害事故中發(fā)揮重要作用。但是，面對復(fù)雜化、極端化的電力災(zāi)害事故新形勢，目前電力應(yīng)急技術(shù)存在以下不足。

（1）基礎(chǔ)理論有待深化。電力災(zāi)害事故孕育-發(fā)生-發(fā)展-演化機(jī)理規(guī)律探索、預(yù)測理論、風(fēng)險(xiǎn)評估方法等應(yīng)用基礎(chǔ)研究不夠系統(tǒng)。

（2）先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用不足。針對電力災(zāi)害事故新形勢、新特點(diǎn)的早期識別、系統(tǒng)預(yù)警、及時(shí)響應(yīng)、精準(zhǔn)防控能力不強(qiáng)，相關(guān)技術(shù)的數(shù)字化、智能化水平，應(yīng)急處置精準(zhǔn)性、科學(xué)性還可進(jìn)一步提升。

（3）智能化裝備亟待研究。應(yīng)對復(fù)雜多變惡劣電力災(zāi)害事故現(xiàn)場環(huán)境的高適應(yīng)性、可自組網(wǎng)的應(yīng)急通信裝備缺乏，應(yīng)急搶修裝備仍以常規(guī)工程機(jī)械為主，智能化水平偏低。

1.2 應(yīng)急技術(shù)發(fā)展趨勢分析

針對自然災(zāi)害和事故災(zāi)難的智慧應(yīng)急發(fā)展積累了很多典型案例，美國、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)都在積極發(fā)展智慧應(yīng)急，不斷提高自然災(zāi)害和事故災(zāi)難的風(fēng)險(xiǎn)識別預(yù)警、信息共享、遠(yuǎn)程響應(yīng)、協(xié)同救援、綜合保障能力，成為全球?yàn)?zāi)害事故智慧應(yīng)急發(fā)展的熱點(diǎn)方向[19，20]。

將先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)綜合運(yùn)用在自然災(zāi)害和事故災(zāi)難的風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)防、監(jiān)測預(yù)測預(yù)警、應(yīng)急處置與救援、綜合保障等環(huán)節(jié)，通過數(shù)字化技術(shù)賦能，將應(yīng)急的各個(gè)環(huán)節(jié)連通并集成，全面提升對各類災(zāi)害事故應(yīng)急的智慧化、精準(zhǔn)化水平，已成為電力應(yīng)急技術(shù)發(fā)展前沿趨勢。

先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)給電力應(yīng)急技術(shù)發(fā)展帶來了新的契機(jī)，主要技術(shù)趨勢表現(xiàn)如下。

（1）面向多場景維度的災(zāi)害模擬仿真技術(shù)。圍繞電力突發(fā)事件全周期和應(yīng)急體系全鏈條，探索成災(zāi)機(jī)理和評估模型，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評估的定量化、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、綜合化，研發(fā)基于“數(shù)據(jù)-計(jì)算-推理”融合的系統(tǒng)化風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力突發(fā)事件全景模擬和仿真。

（2）面向多災(zāi)種耦合的災(zāi)損預(yù)測預(yù)警技術(shù)。加強(qiáng)電力多災(zāi)種耦合機(jī)理與損失定量預(yù)測技術(shù)研究，開展智能、高精度和高穩(wěn)定性的監(jiān)測預(yù)警技術(shù)研發(fā)，充分融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和智能計(jì)算應(yīng)用技術(shù)，提升監(jiān)測預(yù)測預(yù)警信息化和智慧化響應(yīng)能力。

（3）面向多主體協(xié)同的應(yīng)急救援技術(shù)。深度應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，研發(fā)全息感知、智能研判、高效調(diào)配的電力應(yīng)急輔助決策技術(shù)，高機(jī)動(dòng)、可視化、便攜式、云協(xié)作和全域覆蓋的電力應(yīng)急通信技術(shù)以及無人化、智能化的電力應(yīng)急救援裝備，增進(jìn)協(xié)調(diào)有序化、救援自動(dòng)化和指揮智能化。

1.3 電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)內(nèi)涵及框架

電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)的內(nèi)容是：面向電力災(zāi)害事故監(jiān)測預(yù)警、生產(chǎn)安全事故防控、設(shè)備設(shè)施安全保障、突發(fā)事件應(yīng)急處置等全場景，圍繞預(yù)防準(zhǔn)備、監(jiān)測預(yù)警、救援處置、恢復(fù)重建等全鏈條環(huán)境，推進(jìn)“監(jiān)管機(jī)構(gòu)-電力企業(yè)-電力用戶”多元主體應(yīng)急協(xié)同，融合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感、無人機(jī)感知等新興技術(shù)，以先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)賦能電力應(yīng)急，實(shí)現(xiàn)電力突發(fā)事件全面監(jiān)測、及時(shí)預(yù)警、精準(zhǔn)防控和高效處置。電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)框架如圖1所示。

2 電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系構(gòu)建

2.1 霍爾三維結(jié)構(gòu)模型簡介

霍爾三維結(jié)構(gòu)是一種系統(tǒng)工程方法論，是由美國系統(tǒng)工程專家A.D.霍爾于1969年提出的?！盎魻柸S結(jié)構(gòu)模型”將系統(tǒng)工程管理過程分為3個(gè)維度、20個(gè)要素，充分考慮了系統(tǒng)工程涉及的工作階段、步驟以及專業(yè)技術(shù)知識，其模型如圖2所示。

霍爾三維結(jié)構(gòu)從時(shí)間維、邏輯維和知識維3個(gè)維度描述系統(tǒng)工程組成及關(guān)系結(jié)構(gòu)。

（1）時(shí)間維：在系統(tǒng)工程的時(shí)間進(jìn)程，各項(xiàng)工作具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，各工作階段在時(shí)間維度上先后有序且相互依賴。

（2）邏輯維：在系統(tǒng)工程的邏輯過程，各決策環(huán)節(jié)相互依存與順序展開，共同形成了完整的決策過程結(jié)構(gòu)。

（3）知識維：在系統(tǒng)工程的知識方面，梳理了各類科學(xué)知識對系統(tǒng)工程的支撐作用。

2.2 電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系要素分析及模型構(gòu)建

將電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)需要考慮電力應(yīng)急業(yè)務(wù)、數(shù)字化技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)化需求等維度（如圖3所示），下面具體分析每個(gè)維度所包含的關(guān)鍵要素。

（1）電力應(yīng)急業(yè)務(wù)：電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建應(yīng)圍繞電力應(yīng)急工作的實(shí)際業(yè)務(wù)需求。根據(jù)本文第1節(jié)的分析結(jié)果，電力應(yīng)急業(yè)務(wù)需求分為應(yīng)急準(zhǔn)備、監(jiān)測預(yù)警、處置救援、恢復(fù)重建等方面。其中，應(yīng)急準(zhǔn)備包括災(zāi)害仿真、風(fēng)險(xiǎn)分析、防災(zāi)技術(shù)、應(yīng)急預(yù)案等方面；監(jiān)測預(yù)警包括監(jiān)測技術(shù)、預(yù)測技術(shù)、預(yù)警技術(shù)等方面；處置救援包括災(zāi)損勘察、應(yīng)急指揮、現(xiàn)場處置、應(yīng)急保障等方面；恢復(fù)重建包括處置評估、事件調(diào)查、差異化設(shè)計(jì)等方面。

（2）數(shù)字化技術(shù)：電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建應(yīng)結(jié)合數(shù)字化技術(shù)優(yōu)勢，包括但不限于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等方面。其中，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以處理海量的電力應(yīng)急數(shù)據(jù)資源，挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，找出應(yīng)急工作規(guī)律；云計(jì)算可利用電力企業(yè)的算力資源，為海量的電力應(yīng)急數(shù)字處理提供算力支撐；物聯(lián)網(wǎng)可以支撐各類電力設(shè)備、監(jiān)測設(shè)備、感知裝置等建立網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，及時(shí)獲知設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和災(zāi)害發(fā)展形勢；人工智能可以為災(zāi)害預(yù)測、應(yīng)急指揮、應(yīng)急處置、災(zāi)損分析等提供技術(shù)支撐，提升應(yīng)急工作效率和準(zhǔn)確性；移動(dòng)通信技術(shù)可以為應(yīng)急指揮和現(xiàn)場處置提供通信保障，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急信息互聯(lián)互通；區(qū)塊鏈可以保障應(yīng)急數(shù)據(jù)、應(yīng)急指令等信息準(zhǔn)確性。

（3）標(biāo)準(zhǔn)化需求：電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建應(yīng)滿足實(shí)際工作對技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的需求，集合電力應(yīng)急業(yè)務(wù)需求和數(shù)字化技術(shù)特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化需求包括但不限于術(shù)語定義、數(shù)據(jù)管理、信息交互、安全防護(hù)、應(yīng)用指南、驗(yàn)證測試等方面。其中，術(shù)語定義主要明確電力應(yīng)急業(yè)務(wù)與數(shù)字化技術(shù)結(jié)合后產(chǎn)生的術(shù)語定義，如：電力智慧應(yīng)急預(yù)案、智能感知、智能處置評估等；數(shù)據(jù)管理主要根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求，規(guī)定數(shù)據(jù)的內(nèi)容、質(zhì)量、更新頻次等要求；信息交互主要是規(guī)范不同信息系統(tǒng)或設(shè)備裝置之間的信息接口、協(xié)議要求等；安全防護(hù)主要是根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場景，明確相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)安全、信息安全防護(hù)要求；應(yīng)用指南主要是規(guī)范各類電力應(yīng)急數(shù)字化業(yè)務(wù)數(shù)字化系統(tǒng)的建設(shè)要求和技術(shù)指南；驗(yàn)證測試主要是規(guī)定各類電力應(yīng)急算法、系統(tǒng)及裝置技術(shù)性能指標(biāo)的驗(yàn)證方法和測試參數(shù)要求。

電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系可以直觀地獲得技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研制需求，如：綜合電力應(yīng)急處置評估、人工智能、應(yīng)用指南3個(gè)要素，可以獲得研制《電力應(yīng)急處置智能評估技術(shù)應(yīng)用指南》的標(biāo)準(zhǔn)需求。同時(shí)，通過該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系可以清晰掌握不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有序研發(fā)和體系化建設(shè)提供支撐。

3 結(jié) 論

本文分析、梳理了面向電力應(yīng)急業(yè)務(wù)需求的數(shù)字化技術(shù)體系，結(jié)合技術(shù)體系，圍繞標(biāo)準(zhǔn)化需求，構(gòu)建了電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制和電力應(yīng)急標(biāo)準(zhǔn)化工作提供了理論指導(dǎo)，形成結(jié)論如下。

（1）分析了電力應(yīng)急技術(shù)在面對復(fù)雜化、極端化的電力災(zāi)害事故新形勢，存在基礎(chǔ)理論有待深化、先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用不足以及智能化裝備亟待研究等問題，通過分析國際先進(jìn)技術(shù)研究趨勢，得到將先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)與應(yīng)急業(yè)務(wù)需求相結(jié)合是應(yīng)急技術(shù)發(fā)展趨勢，并總結(jié)了技術(shù)需求特點(diǎn)，凝練了電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)內(nèi)涵，構(gòu)建了圍繞預(yù)防準(zhǔn)備、監(jiān)測預(yù)警、救援處置、恢復(fù)重建等全業(yè)務(wù)場景的電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)框架。

（2）基于霍爾三維結(jié)構(gòu)模型，分析了電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)成要素，包括電力應(yīng)急業(yè)務(wù)、數(shù)字化技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)化需求等3個(gè)維度關(guān)鍵要素。其中，電力應(yīng)急業(yè)務(wù)包含應(yīng)急準(zhǔn)備、監(jiān)測預(yù)警、處置救援、恢復(fù)重建等要素；數(shù)字化技術(shù)包括大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、移動(dòng)通信、區(qū)塊鏈等要素；標(biāo)準(zhǔn)化需求包括術(shù)語定義、數(shù)據(jù)管理、信息交互、安全防護(hù)、應(yīng)用指南、驗(yàn)證測試等要素，構(gòu)建了電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，并提出了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)用實(shí)例，為電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研制提供了理論支撐。

（3）下一步將通過電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的深入應(yīng)用，不斷優(yōu)化體系構(gòu)成要素及架構(gòu)，并結(jié)合電力應(yīng)急業(yè)務(wù)新場景、數(shù)字化技術(shù)發(fā)展新趨勢以及對技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的新需求，進(jìn)一步完善電力應(yīng)急數(shù)字化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

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