城市电网监控应急系统的设计

城市电网监控应急系统的设计

刘雅琴

国网山西省电力公司忻州供电公司，山西 忻州 034000

摘要：随着各行各业的发展越来越好，用电量也不断增加。促进电网工程的不断改革和进步。一方面连接各种供电节点，另一方面为大量用户供电，涉及无数输变电节点和设备。在这种状态下，电网任一环节的故障都可能波及其他供电节点，造成大面积停电。此时，如果不能及时有效应对，不仅会损坏电网设备，还会直接影响正常的生产生活秩序，造成严重的经济损失甚至人身安全事故。如何快速有效地应对这些电网突发事件，已成为当前我国智能电网运行管理工作的重要研究内容。电力应急管理的高效发展是建立在各种资源的高效共享、及时调度和科学管理的基础上的，而这些任务都必须由信息系统平台来完成。

关键词：城市电网；监控应急系统；设计

引言

电力系统涉及发电、输电、变电、配电和用电多个环节，易受恶劣环境、自然灾害和人为破坏等因素影响而停电。如今，人们越来越依赖电力，尤其是在用电高峰期。如果发生大规模停电，将造成不可估量的损失。因此，建立完善的电网应急体系显得尤为重要。电力系统应急管理涉及部门多、范围广、流程繁琐、灾害信息错综复杂。应急指挥中心需要与交通、气象等多个部门进行响应和信息共享。为维护电网运行稳定，有效减少大面积停电，减少停电造成的经济和财产损失，我国迫切需要建立完善的电力系统应急管理和技术体系。

1当前应急管理系统中存在的问题

在信息化社会高度发达的今天，我国电网应急管理工作基本实现了数字化、信息化，这是相对于传统应急管理模式的一次重要变革。但是，调查发现，现行的电网应急管理体系还存在不少问题。首先，尽管基本实现了信息化，但这些信息化平台结构分散，内部逻辑复杂，操作不便。许多应急管理平台存在系统兼容性问题。使用的接口类型多，信号格式不同，给系统的集成应用和后续的维护升级带来了很大的困难。在不同的电网应急管理子系统中，它们只负责调度、指挥、决策、救援等任务之一，这些子系统相互独立工作，需要人在系统之间进行协调。数据难以有效共享。由于技术和管理上的不足，部分电网应急管理平台还存在信号传输不一致、故障率高等问题。

2电网监控应急系统

2.1电网运行监控模块

影响电力系统安全稳定运行的因素很多。为保证电网安全稳定运行，建立了自然环境变化下电网灾害因素数据库。通过对环境温度、湿度、降雨量、风速等参数的在线监测，结合以往故障发生时的环境信息，建立电网灾害因素数据库利用数据采集与监视控制系统（supervisorycontrolanddataacquisition,SCADA）对现场运行的设备进行监视与控制，在传统的对设备控制的基础上，加入人工智能算法进行预测与故障诊断，对维护电网稳定的重要设备予以重点监控。电力变压器的运行状态直接关系到整个电网的运行。变压器在线故障诊断不仅可以有效减少故障的发生，而且可以在故障发生后确定故障类型，缩短恢复时间。现在市场上常见的变压器有油浸式变压器和干式变压器（在一些特殊情况下，只允许使用干式变压器）。油浸式变压器可以通过分析油中溶解的气体来实现故障诊断。首先使用嵌入式传感器测量主要气体浓度，然后使用特定算法对系统进行建模和计算。目前油浸式变压器故障诊断的方法很多，如三比法、罗杰斯法、特征气体法等传统方法，以及支持向量机、神经网络和深度学习等人工智能方法。学习。对于干式变压器，可以通过采集变压器温度、工作电压、工作电流、局部放电等参数，对变压器进行在线监测。高压断路器是保护和控制电网以维持电网稳定的装置。合（分）闸线圈产生的电流波形包含断路器运行状态的关键信息，如辅助触点状态、线圈卡阻等。系统首先采集运行中断路器的合（分）闸电流信号，然后通过去噪、建模、分析等一系列算法获取高压断路器的运行状态。结合传感器采集的数据、电网运行数据和天气信息，构建电网灾害数据库模型。灾害数据库可作为排查电网薄弱环节的技术支撑，在造成系统故障前排除潜在风险，为预防事故的发生提供决策依据和手段。记录每天不同地点的用电负荷，形成每日用电负荷曲线，作为应急抢修决策的数据支持。

2.2电网应急模块

电网应急模块是电网发生故障后应急指挥的辅助平台。目前，电网设备众多，结构复杂。故障发生后，根据故障类型的不同，需要不同的维修人员和维修材料。还需要与联动部门密切配合。在情况复杂、时间紧迫的情况下，单靠个人的经验是很难做到的。制定合理的应急策略。尤其是发生大面积停电时，人员紧张、形势严峻，各故障点的恢复顺序对应急救援的效果影响巨大。因此，科学制定应急抢修恢复策略就显得尤为重要。对电网系统拓扑结构进行建模，根据日负荷数据得到各节点负荷曲线。对负载曲线进行积分，得到负载的时变模型。故障发生后，首先确定故障发生的拓扑节点，建立故障网络模型，根据当前路况，获取相邻节点之间的行驶距离和行驶时间。修复目标分为最快恢复时间和最低经济损失。最快的恢复时间是在故障发生后，以最短的路径实施紧急抢修，以尽快完成紧急抢修，节省时间和成本；最低的经济损失是先恢复电荷损失大、负荷重的设备，以减少经济损失。如果选择最短恢复时间原则，则在故障网络模型上采用二元粒子群算法，得到连接所有节点的最短时间路径。如果选择经济损失最低的原则，结合各个节点的负荷情况，计算出连接所有节点的最低负荷路径。可根据实际情况选择两种应急抢修原则。故障发生后，从电网运行监控模块获取故障节点的运行数据，根据建立的电力设备模型预测设备故障。一方面，抢修人员到达现场后可以快速了解设备状况，对故障恢复作出预测，加快故障恢复时间；另一方面，便于指挥员了解故障的严重程度，作为指挥员的决策支持。利用信息交互平台指挥应急预案实施所需的人员调度、车辆调度和应急物资调度。由于道路交通、灾害规模和外部条件都是动态变化的，应急抢修和恢复的最佳决策也应根据环境的变化进行调整和修正，从而得到整体最佳的应急决策。同时，电网应急平台也是电力企业信息发布和交流的平台。发生故障后，停电区域、线路、预计恢复供电时间、恢复供电顺序等信息将通过网络和短信发送给相关部门和用户。同时，在应急救援项目中，应及时向联动部门报告救援现场的情况和进展情况，实现与联动部门的信息交流。

3.3系统优化模块

突发事件是正常情况下的小概率事件。在数据库中，大量数据正常运行。因此，故障发生后，故障发生时的传感器数据和电网运行数据可以优化系统模型，使模型的预测结果更加准确。故障恢复过程中遇到的异常情况可用于优化应急决策模型。例如，网格拓扑中节点之间的异常驱动时间导致最短路径决策下经历的时间不是最短的。在这个过程中，对应急救援物资的需求可以为应急物资的储存提供新的思路。

结语

当前的信息技术正在发生快速变化，各种新技术不断涌现。电网综合应急管理系统也必须不断优化升级，进一步提升系统性能，完善系统功能，通过可视化技术实现更加集中的调度。更方便操作，进而科学决策，提高电网综合应急管理水平。

参考文献

[1]王博，沈硕尧，张佳，等.电力应急救援体系的构建策略[J].中国新通信，2020，22（1）：129.

[2]吴继.电力应急指挥系统的设计与实现[J].中文科技期刊数据库（引文版）工程技术，2021，2（5）：229.

[3]冯朝力，冯裕卿.电力系统应急管理体系建设探讨[J].电子世界，2021，4（18）：188-189.

[4]尹美林.基于集成协同的电力应急指挥中心系统解决方案[J].区域治理，2020（31）：194.

[5]刘士亚，郭静，岑钊华.城市电网监控应急系统的设计[J].电气技术，2021，22（2）：11-16.