基于多維度數(shù)據(jù)的決策支持系統(tǒng)在500 kV海底電纜風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和管控中的應(yīng)用

高東明

(中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局海口分局，海南 海口 570105)

基于多維度數(shù)據(jù)的決策支持系統(tǒng)在500 kV海底電纜風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和管控中的應(yīng)用

高東明

(中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局海口分局，海南 海口 570105)

介紹了基于多維度數(shù)據(jù)的決策支持系統(tǒng)在500 kV海底電纜風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和管控中的應(yīng)用情況，該系統(tǒng)引入500 kV海底電纜本體和外部環(huán)境多維度數(shù)據(jù)，能有效增強(qiáng)不同維度數(shù)據(jù)的互補(bǔ)性，大幅提高運(yùn)維人員對(duì)海底電纜風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別和管控能力。

多維度數(shù)據(jù)；決策支持系統(tǒng)；海底電纜；風(fēng)險(xiǎn)；識(shí)別；管控

0 引言

隨著我國海纜輸電的迅猛發(fā)展，海底電纜運(yùn)維水平也在不斷提升。目前，船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、近岸視頻監(jiān)視系統(tǒng)等監(jiān)視手段已經(jīng)在海纜運(yùn)維中得到廣泛應(yīng)用。本文以國內(nèi)首條500 kV海底電纜——海南聯(lián)網(wǎng)輸電系統(tǒng)500 kV福港線海底電纜的運(yùn)維為背景，說明基于多維度數(shù)據(jù)的決策支持系統(tǒng)在海底電纜風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和管控中的應(yīng)用情況。

1 系統(tǒng)組成

基于多維度數(shù)據(jù)的決策支持系統(tǒng)主要包含數(shù)據(jù)接入模塊、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊、輔助決策模塊。

(1) 數(shù)據(jù)接入模塊。引入船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(AIS)、雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)、船舶交通管理系統(tǒng)(海事VTS監(jiān)視系統(tǒng))、近岸視頻監(jiān)視系統(tǒng)(CCTV)、紅外夜視系統(tǒng)、變電站自動(dòng)化數(shù)據(jù)、泵站自動(dòng)化數(shù)據(jù)、DTS在線監(jiān)視系統(tǒng)、氣象水文數(shù)據(jù)、海纜檢測(cè)數(shù)據(jù)、船舶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，以子系統(tǒng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行綜合分析評(píng)估，輔助監(jiān)視值班人員進(jìn)行海纜險(xiǎn)情的評(píng)估預(yù)判、干預(yù)控制和聯(lián)動(dòng)處置。

(2) 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊。需綜合所有引入數(shù)據(jù)，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估算法，對(duì)海纜保護(hù)區(qū)及監(jiān)視警戒區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的所有船舶及識(shí)別信號(hào)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并根據(jù)綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果對(duì)監(jiān)視警戒區(qū)內(nèi)船舶進(jìn)行分級(jí)(紅、橙、黃、藍(lán)四級(jí))，直接將船舶顯示標(biāo)識(shí)設(shè)為對(duì)應(yīng)顏色，使監(jiān)視值班人員可直觀看到不同風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別的船舶，明晰需重點(diǎn)關(guān)注船舶。

(3) 輔助決策模塊。利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊對(duì)船只風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的等級(jí)，自動(dòng)調(diào)出事先編制導(dǎo)入的應(yīng)急處置預(yù)案和操作表單，指導(dǎo)監(jiān)視值班人員快速高效地開展應(yīng)急處置工作。

2 海纜風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別因素

2.1 海纜本體因素

海纜本體數(shù)據(jù)可直接反映出海纜是否故障，主要包含電氣量數(shù)據(jù)、非電氣量數(shù)據(jù)和海纜應(yīng)力檢測(cè)數(shù)據(jù)。

(1) 電氣量數(shù)據(jù)。主要是指運(yùn)行狀態(tài)的海底電纜的電壓、電流、頻率信息。可通過引入變電站自動(dòng)化數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)海纜本體電氣量數(shù)據(jù)的監(jiān)視。

(2) 非電氣量數(shù)據(jù)。500 kV福港線海底電纜系自溶式充油電纜，其絕緣油油壓、油流的變化能直接反映出海底電纜是否故障。可通過引入泵站自動(dòng)化數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)海纜本體非電氣量數(shù)據(jù)的監(jiān)視。

(3) 海纜應(yīng)力檢測(cè)數(shù)據(jù)。可直接反映出海纜各部位的應(yīng)力變化。可通過DTS/DRS在線監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)海纜應(yīng)力數(shù)據(jù)的監(jiān)視。

2.2 海纜外部環(huán)境因素

海纜外部環(huán)境數(shù)據(jù)可側(cè)面反映出海底電纜暴露在何種風(fēng)險(xiǎn)之下，風(fēng)險(xiǎn)高低程度如何，主要包括過往船舶動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)、海纜路由檢測(cè)數(shù)據(jù)和水文氣象數(shù)據(jù)。

(1) 過往船舶動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)。其是判斷過往船舶是否錨泊的重要判據(jù)。動(dòng)態(tài)信息有精確船位、航向、航速(矢量線)、轉(zhuǎn)向速度等，靜態(tài)信息有船名、呼號(hào)、船型、船長(zhǎng)與船寬、船舶吃水、危險(xiǎn)貨物類型、出發(fā)港、目的港等。通過雷達(dá)系統(tǒng)、船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、船舶交通管理系統(tǒng)、近岸視頻監(jiān)視系統(tǒng)、紅外夜視監(jiān)視系統(tǒng)、船舶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等監(jiān)視手段互補(bǔ)不足，實(shí)時(shí)監(jiān)視過往船舶的動(dòng)靜態(tài)信息。

(2) 海纜路由檢測(cè)數(shù)據(jù)。主要反映海纜路由環(huán)境和海纜保護(hù)水平，包括海纜埋設(shè)深度數(shù)據(jù)、海纜裸露懸空段、海纜路由障礙物數(shù)據(jù)(附著于海床的錨具、錨鏈、礁石等)、海纜路由地形地貌數(shù)據(jù)、海纜拋石保護(hù)石壩數(shù)據(jù)等。運(yùn)維單位通過定期開展海底電纜綜合檢測(cè)，將相關(guān)數(shù)據(jù)積累存檔，可引入決策支持系統(tǒng)以供調(diào)用。

(3) 海纜路由區(qū)水文氣象數(shù)據(jù)。可通過該數(shù)據(jù)庫調(diào)取潮汐情況、風(fēng)速風(fēng)向、海浪情況等，從側(cè)面反映過往船舶在海纜路由區(qū)錨泊的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行評(píng)估預(yù)判，并為事發(fā)后干預(yù)控制和聯(lián)動(dòng)處置提供參考依據(jù)。

3 實(shí)例

下面通過一起實(shí)際案例說明基于多維度數(shù)據(jù)的決策支持系統(tǒng)在海纜風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和管控中的重要作用。

如圖1所示，2013年1月24日，一艘滿載6萬t鐵礦的巴拿馬籍貨船“HUA JIN SONG”在A相海底電纜正上方擱淺，險(xiǎn)些造成巨大損失。擱淺處水深12 m，該船船長(zhǎng)225 m，船寬32 m。

圖1 “HUA JIN SONG”擱淺事件應(yīng)急處置現(xiàn)場(chǎng)

配置決策支持系統(tǒng)之后，遠(yuǎn)在離擱淺點(diǎn)2 nmi處，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊會(huì)根據(jù)引入數(shù)據(jù)(船舶的吃水、船舶航向與海纜路由交匯點(diǎn)處海水深度、海纜埋設(shè)深度、有無拋石石壩保護(hù)等)直接將該船風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)為紅色，并發(fā)出告警。監(jiān)視值班人員可提前通過船舶交通管理中心進(jìn)行干預(yù)控制，警示該船從水深適合船舶航行的航道通過，從而提前將擱淺風(fēng)險(xiǎn)扼殺在搖籃中。

目前，前述各海纜風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)因素已在實(shí)際海纜運(yùn)維工作中使用，但不夠全面，而且依然停留在靠監(jiān)視值班人員經(jīng)驗(yàn)對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)因素進(jìn)行人工整合、處理的水平上，缺乏有效的資源整合和科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估算法。

4 結(jié)語

基于多維度數(shù)據(jù)的決策支持系統(tǒng)，數(shù)據(jù)引入模塊和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊從海纜風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)因素著手，綜合利用多維度數(shù)據(jù)辨識(shí)海纜遭受破壞的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各單一手段風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)的互相印證和補(bǔ)充，大大提高了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的可靠性；輔助決策模塊，基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的等級(jí)，自動(dòng)調(diào)取相應(yīng)預(yù)案和表單，有效提高了監(jiān)視值班人員應(yīng)急決策的針對(duì)性和效率。該系統(tǒng)引入500 kV海底電纜本體和外部環(huán)境數(shù)據(jù)，能有效增強(qiáng)不同維度數(shù)據(jù)的互補(bǔ)性，提高運(yùn)維人員對(duì)海底電纜風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別和管控能力。

[1]汪永紅，羅軍宏，張有為.決策支持系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].西安通信學(xué)院學(xué)報(bào)，2006(2)

[2]黃梯云.智能決策支持系統(tǒng)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001

2014-06-03

高東明(1988—)，男，河南商丘人，助理工程師，研究方向：電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化。