摘要：隨著自組網通信電網規(guī)模的擴大，配電網故障和突發(fā)事件頻發(fā)，對電網穩(wěn)定運行構成威脅。為解決上述問題，文章對基于無線自組網通信的智能配電網作業(yè)應急指揮系統(tǒng)進行了研究。該系統(tǒng)通過先進的通信設備和傳感器實現(xiàn)電網狀態(tài)的全面感知和實時監(jiān)測。軟件設計上，系統(tǒng)實時監(jiān)測電網數(shù)據(jù)，利用無線自組網技術快速共享應急信息并通過智能調度規(guī)劃自動制定調度方案，迅速調度資源以恢復電網運行。測試結果顯示，該系統(tǒng)性能優(yōu)越，能有效應對電力應急搶修，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

關鍵詞：無線自組網通信；智能配電網；配電網作業(yè)；作業(yè)應急指揮；應急指揮系統(tǒng)

中圖分類號：TM769""文獻標志碼：A

0"引言

隨著智能電網技術的快速發(fā)展，配電網的自動化和智能化水平不斷提升，對應急指揮系統(tǒng)的響應速度和效率提出了更高的要求。在傳統(tǒng)的配電網作業(yè)中，應急指揮往往依賴于固定的通信基礎設施，在面對自然災害、設備故障或其他突發(fā)事件時，可能會發(fā)生通信中斷而導致指揮失靈。因此，開發(fā)一種能夠適應復雜環(huán)境、快速部署且具備高度自主性的應急指揮系統(tǒng)顯得尤為重要。

近年來，智能配電網作業(yè)應急指揮系統(tǒng)的研究日益受到重視，學者們提出了多種創(chuàng)新的設計方案。陳根奇等^［1］提出了配網應急一體化看圖指揮系統(tǒng)。該系統(tǒng)優(yōu)點在于通過圖形化界面直觀展示電網狀態(tài)，便于指揮人員快速理解和響應，提高了應急指揮的效率和準確性。然而，該系統(tǒng)的缺點在于對實時數(shù)據(jù)處理能力的要求較高以及對圖形化界面設計和用戶交互體驗的依賴，需要較高的技術支持和維護成本。高正浩等^［2］基于北斗衛(wèi)星通信導航設計了電力應急搶修指揮系統(tǒng)。該系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢在于利用北斗衛(wèi)星的全球覆蓋能力，即使在偏遠或通信基礎設施受損的地區(qū)也能保持通信暢通，確保了應急搶修的及時性和有效性。但是，該系統(tǒng)的缺點包括對北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的依賴性以及在某些情況下可能存在信號延遲或干擾的問題，會影響指揮系統(tǒng)的實時性能。

為了解決上述方法存在的問題，基于無線自組網通信的智能配電網作業(yè)應急指揮系統(tǒng)應運而生，為電力行業(yè)的作業(yè)應急指揮提供了全新的解決方案。這一系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測電網的運行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，便能夠迅速啟動應急響應機制，通過智能分析和決策支持，為作業(yè)人員提供準確的操作指導和資源調度方案，從而確保電網的安全穩(wěn)定運行^［3］。

1"智能配電網作業(yè)應急指揮系統(tǒng)硬件設計

智能配電網作業(yè)應急指揮系統(tǒng)的硬件設計要確保系統(tǒng)在各種緊急情況下都能迅速、準確地響應，為配電網的安全穩(wěn)定運行提供有力保障。本文選取以下設備作為本系統(tǒng)的關鍵硬件設備^［4］。

1.1"JBF6187-A3型電流信號傳感器

JBF6187-A3型電流信號傳感器的主要功能包括實時監(jiān)測配電設備運行過程中的電流數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的準確性和實時性，為故障監(jiān)測和分析提供強有力的數(shù)據(jù)支持。該傳感器采用先進的測量技術，能夠高精度地測量電流值，即使在復雜的配電系統(tǒng)環(huán)境中也能保持出色的性能。此外，其多通道監(jiān)控功能使得傳感器能夠同時對多路電流進行監(jiān)控，滿足復雜配電系統(tǒng)的需求。傳感器還采用電子編碼器進行智能編碼，編址范圍從1到252，為用戶提供了靈活的設備管理和配置選項。

1.2"JBF6185-V6型電壓信號傳感器

JBF6185-V6型電壓信號傳感器能夠確保電壓的穩(wěn)定性和安全性，對于維護電力系統(tǒng)的正常運行至關重要。該傳感器具備六路單相監(jiān)控功能，能夠同時對六路單相消防電源的電壓值進行實時監(jiān)控，為復雜配電系統(tǒng)提供全面的電壓監(jiān)測。

1.3"三星S32AM700PC大屏幕顯示器

三星S32AM700PC大屏幕顯示器用于展示各類監(jiān)控畫面和指揮信息。三星S32AM700PC是一款擁有3840×2160 （4K）最佳分辨率的顯示器，屏幕尺寸為81.82 cm，屏幕比例為21∶9。該型號顯示器以其寬廣的視野和清晰的圖像質量，為用戶提供了沉浸式的視覺體驗。

2"智能配電網作業(yè)應急指揮系統(tǒng)軟件設計

2.1"配電網作業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)測

智能配變終端會實時采集電壓、電流等數(shù)據(jù)信息。這些數(shù)據(jù)通過高效的傳輸網絡被發(fā)送至數(shù)據(jù)中心，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析提供基礎。

在數(shù)據(jù)中心，利用大數(shù)據(jù)技術對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行深入處理和分析。這通常涉及一系列的數(shù)學算法，以提取有價值的信息^［4］。其中，針對電壓和電流的有效值（RMS值）的計算公式如下：

V_RMS=1T∫^T0v（t）²dt（1）

I_RMS=1T∫^T0i（t）²dt（2）

其中，v（t）和i（t）分別是電壓和電流的瞬時值，T是周期。通過計算RMS值，得到電壓和電流的實際大小，與標準值進行比較，從而監(jiān)測電網是否存在異常情況。

2.2"利用無線自組網通信共享應急信息

各級指揮中心通過無線自組網與配電網的監(jiān)測設備相連，實時獲取電網的電壓、電流等運行數(shù)據(jù)。在無線自組網中，節(jié)點間的路由選擇通?；谝欢ǖ母怕誓Ｐ?sup>［5］。假設節(jié)點A要發(fā)送數(shù)據(jù)到節(jié)點D，中間有2個可選的節(jié)點B和C，則節(jié)點A選擇節(jié)點B作為下一跳的概率可以根據(jù)公式（3）計算：

P_AB=ETT_ABETT_AB+ETT_AC（3）

其中，ETT_AB和ETT_AC分別是從節(jié)點A到節(jié)點B和從節(jié)點A到節(jié)點C的期望傳輸時間。期望傳輸時間可以根據(jù)節(jié)點間的距離、信號強度、通信速率等多個因素計算得出。

ETT=dαSβ×1R（4）

其中，d是節(jié)點間的距離；S是信號強度；R是通信速率（單位是比特每秒，bps）；α和β是常數(shù)，用于調整距離和信號強度對ETT的影響程度^［6］。

通過這個無線自組網通信概率模型，節(jié)點A可以根據(jù)實時的網絡狀態(tài)動態(tài)地選擇最優(yōu)的路由路徑，確保數(shù)據(jù)的快速、可靠傳輸。這種基于概率的路由選擇算法是無線自組網中一種常見的路由策略，能夠有效地提高網絡的通信效率和穩(wěn)定性。

2.3"調度規(guī)劃實現(xiàn)應急指揮

在利用無線自組網通信共享應急信息的基礎上，調度規(guī)劃是實現(xiàn)應急指揮的核心環(huán)節(jié)。在應急情況下，系統(tǒng)可以迅速啟動應急響應機制，指揮平臺依據(jù)故障的實際情況對應急預案進行實時更新并根據(jù)調度方案自動調度應急資源，如搶修人員、物資等，確保在最短時間內恢復電網的正常運行。同時，系統(tǒng)還可以根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場的實時情況，動態(tài)調整調度方案，提高應急響應的靈活性和有效性。

每一條應急指揮路徑的傳遞函數(shù)公式如下：

f=∫^+∞_-∞exp（E_A-B）e（E_A-B）dr（5）

式中，E是隨機變量時間；f是傳遞函數(shù)。由于多資源為分散式存儲，本文考慮將應急資源全部運送到事發(fā)地以供其及時使用^［7］。因此，設置全部資源運送到事發(fā)地的最短時間為目標函數(shù)，構建應急調度數(shù)學模型如下：

minM=max｛fi|1≤i≤N｝（6）

式中，minM是全部資源運送到事發(fā)地的最短時間；fi是第i種資源運送到事發(fā)地的時刻；N是應急資源的種類數(shù)量^［8］。通過構建應急調度數(shù)學模型并求解這個優(yōu)化問題，系統(tǒng)能夠找到一種最優(yōu)的資源調度方案，使得所有資源都能夠在最短時間內到達事發(fā)地，從而最大限度地降低故障對電網運行的影響^［7-9］。

3"系統(tǒng)測試

為了驗證基于無線自組網通信的智能配電網作業(yè)應急指揮系統(tǒng)的整體有效性，本文進行實驗測試。

3.1"測試準備

搭建模擬的配電網作業(yè)環(huán)境，包括模擬的故障點和搶修現(xiàn)場。某市遭受罕見暴雨襲擊，暴雨持續(xù)12 h，降雨量高達180 mm并伴有雷電和強風。此次極端天氣導致該市配電網遭受嚴重破壞，多個區(qū)域出現(xiàn)大面積停電，直接影響居民生活和工業(yè)生產。為快速恢復電力供應，減少經濟損失，緊急啟動配電網作業(yè)應急指揮系統(tǒng)。系統(tǒng)測試參數(shù)設置表明，該系統(tǒng)具備半徑10 km的通信覆蓋范圍，數(shù)據(jù)傳輸速率達到1 Gbps，響應時間不超過100 ms。工作電壓為12 V DC，設備型號為J-COMM-E500，支持高達1000個并發(fā)連接。系統(tǒng)穩(wěn)定性經過嚴格測試，能夠在72 h內無故障運行，確保了系統(tǒng)的可靠性和高效性。

針對電力應急搶修存在6處故障點，如圖1所示。

3.2"測試結果與分析

本文系統(tǒng)應急指揮6處故障點后的失負荷量變化如表1所示。

經過對基于無線自組網通信的智能配電網作業(yè)應急指揮系統(tǒng)的測試，本文分析了6個故障點的數(shù)據(jù)，結果顯示該系統(tǒng)在電力應急搶修指揮方面表現(xiàn)出色。系統(tǒng)能迅速且精準地應對各種電網故障，有效減少失負荷量，降低故障對電網穩(wěn)定性的影響。指揮后的失負荷量平均僅為實際的15%，凸顯了系統(tǒng)的高效性和準確性，證明了該系統(tǒng)在電力應急搶修中的重要價值。

4"結語

經過對基于無線自組網通信的智能配電網作業(yè)應急指揮系統(tǒng)的深入探討，不難發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)為電力行業(yè)帶來了顯著的效果。在緊急情況下，該系統(tǒng)能夠迅速構建穩(wěn)定可靠的通信網絡，為各級指揮中心與作業(yè)現(xiàn)場提供實時、準確的信息支持，顯著提高了應急響應的效率和準確性。但該系統(tǒng)仍存在一些不足之處，系統(tǒng)的建設和維護成本也須要進一步降低，以更好地滿足電力行業(yè)的發(fā)展需求。

參考文獻

［1］陳根奇，黃振華，王少春，等.配網應急一體化看圖指揮系統(tǒng)設計應用［J］.農村電氣化，2024（3）：60-65.

［2］高正浩，李航峰，何沛林，等.基于北斗衛(wèi)星通信導航的電力應急搶修指揮系統(tǒng)設計［J］.現(xiàn)代電子技術，2024（4）：53-58.

［3］王乾.基于GIS的礦山災害預警應急指揮系統(tǒng)設計與實現(xiàn)［J］.測繪與空間地理信息，2023（12）：128-131.

［4］宋曉敏，王洋，胡雪霏，等.基于城市軌道交通多源信息的線網綜合應急指揮系統(tǒng)功能研究［J］.交通運輸研究，2023（5）：133-140.

［5］楊萌，王碩，郭猛.基于有線及無線通信的應急指揮系統(tǒng)設計［J］.自動化儀表，2023（增刊1）：135-138，144.

［6］李盈.窄帶無線自組網在火災現(xiàn)場應急通信中的應用研究［J］.消防界，2023（8）：62-64.

［7］徐新林，鄧異.無線自組網艦載通信數(shù)據(jù)安全傳輸技術研究［J］.智能計算機與應用，2023（3）：83-87，92.

［8］許達，周榮生，梁毅，等.配電網調度智能電話指揮平臺的研究和應用［J］.農村電氣化，2022（7）：35-39.

［9］宋新德，田永明，劉沙，等.集群型無線自組網通信技術在智能表計中的研究與應用［J］.電測與儀表，2022（11）：169-175.

（編輯"王雪芬）

Intelligent emergency command system for power distribution network operation based on wireless ad hoc network communication

YANG "Liuqing

（State Grid Changzhi Luzhou District Electric Power Supply Company， Changzhi 046000， China）

Abstract： "With the expansion of the self-organized communication power grid， distribution network failures and emergencies occur frequently， posing a threat to the stable operation of the power grid. To solve the above problems， this article studies the emergency command system for intelligent distribution network operations based on wireless ad hoc network communication. The system achieves comprehensive perception and real-time monitoring of the power grid status through advanced communication equipment and sensors. In terms of software design， the system monitors power grid data in real-time， utilizes wireless ad hoc network technology to quickly share emergency information， and automatically formulates scheduling plans through intelligent scheduling planning to quickly dispatch resources to restore power grid operation. The test results show that the system has superior performance and can effectively respond to power emergency repairs， ensuring the stable operation of the power system.

Key words： wireless ad hoc network communication; intelligent distribution network; distribution network operation; operation emergency command; emergency command system