輸電網(wǎng)電子沙盤系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

林洲游+柯程煒+曾璧環(huán)

【摘 要】 臺風(fēng)、冰凍等極端天氣造成的輸電線路事故，給線路應(yīng)急搶修工作帶來了比較大的難度，為應(yīng)急指揮決策帶來了更高要求；本文針對沿海地區(qū)臺風(fēng)、冰凍等極端天氣搶修工作中的實際問題，針對該問題的應(yīng)急決策輔助信息整合展示需求，研究了系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)方案，描述了信息整合及展示、應(yīng)急調(diào)度、調(diào)度標(biāo)繪三大功能，分析了系統(tǒng)的技術(shù)特點，建設(shè)了信息化的抗災(zāi)搶修調(diào)度系統(tǒng)，提高了可視化指揮決策輔助水平，滿足了各類人員對數(shù)據(jù)監(jiān)控多元化、抗災(zāi)展示可視化、抗災(zāi)應(yīng)急模擬化應(yīng)用需求。

【關(guān)鍵詞】 臺風(fēng) 冰凍 應(yīng)急調(diào)度 即時通信 應(yīng)急搶修

1989年1月，110kV線路覆冰“霧凇”，桿塔受損1基，35kV線路倒桿2基，受損29基，斷線5處，導(dǎo)線受損29處，10kV線路倒桿45基，斷線96處，部分地區(qū)停電時間達(dá)228小時，事后，對部分地段采取了加強措施；1990年2月，“雨淞”厚度最大超過60mm，35kV線路受損5處；1991年，“雪凇”再次導(dǎo)致35kV線路斷線2處[1]。1992年10月4日，青海境內(nèi)330kV龍黃線和龍花Ⅰ、Ⅱ回線路覆冰約20～35mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10mm的冰厚設(shè)計值，導(dǎo)致倒塔8基，三條線路分別在停運15～25天后恢復(fù)送電[2]。2006年8月，臺風(fēng)“桑美”襲擊浙江省部分地區(qū)，溫州地區(qū)統(tǒng)計得到10min平均最大風(fēng)速42.1m/s，遠(yuǎn)超過浙江東南沿海110kV和220kV線路35m/s的設(shè)計最大風(fēng)速，導(dǎo)致220kV線路倒塔3基，110kV線路倒塔（桿）98基，35kV線路倒桿106基，35kV及以上線路損壞260km[3]。

隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)社會對安全可靠電力的依賴性越來越強。電網(wǎng)在能源供應(yīng)安全體系中的重要地位日益重要。同時對應(yīng)急搶修指揮人員的要求越來越嚴(yán)苛，如何提高輸電線路搶修處理過程中的決策能力，有效指揮、組織搶修和恢復(fù)重建工作，減少其造成的影響，具有重要的意義。

本文從極端天氣的輸電線路搶修工作和應(yīng)急指揮決策的角度出發(fā)，陳述了基于營配貫通的業(yè)務(wù)應(yīng)用和可視化技術(shù)的電網(wǎng)電子沙盤系統(tǒng)的設(shè)計思路，闡述了電網(wǎng)電子沙盤如何在信息整合及展示、應(yīng)急調(diào)度、調(diào)度標(biāo)繪三個方面充分發(fā)揮作用，為建設(shè)信息化的抗災(zāi)搶修調(diào)度系統(tǒng)，提高可視化指揮決策輔助水平，滿足各類人員對數(shù)據(jù)監(jiān)控多元化、抗災(zāi)展示可視化、抗災(zāi)應(yīng)急模擬化應(yīng)用需求。

1 設(shè)計思路

電網(wǎng)電子沙盤系統(tǒng)結(jié)合輸電線路業(yè)務(wù)特點，完成地理信息數(shù)據(jù)（包括影像圖）的建立，目前擬采用百度（谷歌）地圖數(shù)據(jù)為底圖，采用方式分為在線與離線兩種方式，線路數(shù)據(jù)從已有系統(tǒng)進(jìn)行采集利用等；提供后臺數(shù)據(jù)維護(hù)功能，各種數(shù)據(jù)的導(dǎo)入工具；結(jié)合各類氣象及交通數(shù)據(jù)與GIS平臺可視化功能，為應(yīng)急指揮人員在應(yīng)急事件發(fā)生時提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持和輔助功能，對設(shè)備搶險的應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急搶修、事后恢復(fù)的全過程監(jiān)控。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

電網(wǎng)電子沙盤系統(tǒng)整合應(yīng)急狀態(tài)下的各種信息的有效整合，并使得信息表達(dá)更加面向指揮者的思維和行為，圖示化的信息更適于情況綜合描述、判斷分析、溝通討論、決策部署和救援作業(yè)，同時，參與搶修的所有人員都可以通過即時通訊工具獲得與自己職能對應(yīng)的指揮圖或工作圖，并通過系統(tǒng)實現(xiàn)思路合成與共享。通過建設(shè)電網(wǎng)電子沙盤系統(tǒng)，健全完備的應(yīng)急搶修管理體系，實現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案健全化，數(shù)據(jù)監(jiān)控多元化，抗災(zāi)展示可視化，應(yīng)急指揮網(wǎng)格化，為抗臺防災(zāi)工作提供技術(shù)支撐。

系統(tǒng)主要特點如下：（1）實現(xiàn)了“輸電電子沙盤”電子模型及資源調(diào)度功能的研發(fā)。（2）實現(xiàn)了臺風(fēng)發(fā)生時，電網(wǎng)設(shè)備搶險的應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急搶修、事后恢復(fù)的全過程監(jiān)控的研發(fā)。（3）實現(xiàn)了臺風(fēng)預(yù)警風(fēng)圈范圍內(nèi)，影響設(shè)備分布統(tǒng)計功能。

2 功能模塊

基于營配貫通的業(yè)務(wù)應(yīng)用和可視化技術(shù)的電網(wǎng)電子沙盤系統(tǒng)，實現(xiàn)了線路管理、事故現(xiàn)場展示、極端氣象展示、應(yīng)急人員調(diào)度、調(diào)度標(biāo)繪等功能，功能框架圖如圖2所示。

2.1 線路管理

系統(tǒng)基于GIS地圖根據(jù)線路及桿塔坐標(biāo)在地圖上自動生成線路及桿塔圖標(biāo)，根據(jù)電壓等級對線路設(shè)備信息進(jìn)行查詢顯示，包括線路的基礎(chǔ)屬性信息、桿塔的基礎(chǔ)屬性信息和照片信息。

2.2 事故現(xiàn)場展示

系統(tǒng)基于GIS地圖根據(jù)事故坐標(biāo)在地圖上自動生成事故圖標(biāo)，對未處理故障信息進(jìn)行展示、定位和查看信息（包括照片和視頻信息）；對歷史處理故障信息進(jìn)行展示、定位和查看信息（包括照片和視頻信息），可查詢最近一個月、三個月、最近半年、一年、三年的故障信息。

2.3 極端氣象展示

系統(tǒng)天氣服務(wù)實時滾動更新，包括境內(nèi)各地區(qū)天氣現(xiàn)象、氣溫、風(fēng)向、風(fēng)力、濕度、冰凍情況、空氣質(zhì)量等；提供臺風(fēng)實時位置及路徑展示功能，包括信息展示（臺風(fēng)編號、位置信息、臺風(fēng)中文名、英文名、形成時間、中心風(fēng)力、風(fēng)速、移動速度、移動方向、7級風(fēng)圈半徑、10級風(fēng)圈半徑等信息）。

2.4 應(yīng)急人員調(diào)度

系統(tǒng)實時顯示在線應(yīng)急人員、車輛實時位置，并可臺實時與應(yīng)急人員進(jìn)行信息交流，包括文本信息、語音信息和視頻信息；通過即時通訊對應(yīng)急人員車輛進(jìn)行實時調(diào)度，并可以通過即時通訊實時了解事故現(xiàn)場情況，為應(yīng)急調(diào)度決策人員提供第一手的現(xiàn)場資料。

2.5 調(diào)度標(biāo)繪

在輸電電子沙盤系統(tǒng)上演示對應(yīng)急事件的處理過程，包括應(yīng)急事件主題，應(yīng)急事件涉及人員，通過箭頭指示人員動作，為應(yīng)急調(diào)度決策人員提供標(biāo)準(zhǔn)化的事故應(yīng)急調(diào)度處理參考流程圖，對應(yīng)急事故進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的處理。

3 技術(shù)難點

輸電電子沙盤系統(tǒng)在輸電電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，融合多種的互聯(lián)數(shù)據(jù)信息，主要技術(shù)難點如下：

（1）信息的獲取及展示。系統(tǒng)信息包括輸電線路數(shù)據(jù)、臺風(fēng)路徑及預(yù)警信息、實時氣象信息、實時交通信息、應(yīng)急人員、車輛分布信息等多重信息，系統(tǒng)需要通過互聯(lián)網(wǎng)快速、準(zhǔn)確地獲取到這些信息，并將這些獲取到的信息進(jìn)行有效整合，全面的在系統(tǒng)上展現(xiàn)出來。

（2）即時通信。在應(yīng)急情況下，即時通信承擔(dān)著及時、準(zhǔn)確、暢通地向應(yīng)急調(diào)度決策指揮人員傳遞第一手信息的角色，所有要實現(xiàn)準(zhǔn)確有效的指揮調(diào)度，事故現(xiàn)場信息的獲取是基礎(chǔ)，即時通信是保障，系統(tǒng)需要在應(yīng)急調(diào)度決策人員和現(xiàn)場搶修人員之間建立快捷、高效的溝通橋梁，為應(yīng)急搶修調(diào)度提供保障。

4 結(jié)語

冰凍、臺風(fēng)等天氣對輸電線路安全有重大的威脅，本文主要就輸電電子沙盤在極端天氣中的應(yīng)用做了相關(guān)分析，以在一定程度上優(yōu)化應(yīng)急搶修工作的開展，促進(jìn)輸電電子沙盤系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，為應(yīng)急搶修工作的開展提供一定參考。

但是，系統(tǒng)建設(shè)也存在以下兩點的不足：

（1）臺風(fēng)路徑及預(yù)警信息、實時氣象信息、實時交通信息等信息都來自互聯(lián)網(wǎng)，所以在一定程度上會依賴與其它平臺，當(dāng)其它平臺數(shù)據(jù)接口出現(xiàn)變更時，會直接影響后臺這些信息的獲取，給系統(tǒng)的維護(hù)工作帶來很大的困擾；

（2）即時通信使用的是微信公眾號平臺，所以在一定程度上會依賴與微信公眾號平臺，當(dāng)微信公眾號平臺接口出現(xiàn)變動時，會直接影響系統(tǒng)的即時通信功能，給系統(tǒng)的維護(hù)工作帶來很大的困擾。

參考文獻(xiàn)：

[1]張大偉.寧夏南部山區(qū)架空輸電線路的覆冰與防護(hù).寧夏電力，1995（1）：46-48.

[2]張惠清.330kV龍黃線、龍花Ⅰ回、龍花Ⅱ回覆冰倒塔事故調(diào)查分析.青海電力，1993，（2）：21-28.

[3]吳明祥，包建強，葉尹，等.超強臺風(fēng)“桑美”引起溫州電網(wǎng)輸電線路事故的分析.電力建設(shè)，2007，28（9）：39-41.