基于GIS的配網搶修指揮業務關鍵技術研究

趙勇+孫鑫+鐘劍財+卞宏波

摘 要：配網故障搶修作為配電生產常規性重要工作，具有全天候故障響應、直接面對用戶、故障情況多樣、作業環境復雜等特點，如何快速地安排檢修，使停電損失降到最小，有力地保證用電安全和供電可靠性，這是供電企業的重要工作。該文研究基于GIS的配網搶修指揮業務關鍵技術，從企業的實際應用出發，利用GIS的拓撲信息以及相關業務系統實時數據信息分析客戶報修內容，定位故障點，并利用地理圖形調度搶修資源，安排最快的搶修駐點的搶修隊伍去進行故障搶修，并利用GPS定位在GIS圖形上實時跟蹤搶修車輛的出發、到達現場的現場搶修進程，達到快速、準確地進行故障搶修處理，提高企業的供電服務水平。

關鍵詞：地理信息系統（GIS） ?配網搶修指揮 ?故障研判 ?搶修資源圖形化調度

中圖分類號：TP319 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（b）-0022-04

配網搶修指揮作為配網生產運行的工作重要性不言而喻，提高配網搶修質量和效率對提高供電可靠性和電網公司的優質服務水平具有重要的意義。隨著國家電網公司“三集五大”的實施，在“大運行”的工作模式下，實現配網生產、搶修業務統一管理和應用，通過信息化手段支撐配網故障的快速搶修、輔助配網運行的科學調度意義重大。

電力GIS就是將地理信息系統（GIS）運用到電力工業領域的一項技術，它是將電力企業的電力設備、變電站、輸配電網絡、電力用戶與電力負荷和生產及管理等核心業務連接形成電力信息化的綜合信息系統。它提供的電力設備設施信息、電網運行狀態信息、電力技術信息、生產運行信息、電力市場信息與山川、河流、地勢、城鎮、公路街道、樓群，以及氣象、水文、地質、資源等自然環境信息集中于同一系統中。通過GIS可查詢有關數據、圖片、圖像、地圖、技術資料、管理知識等。這樣就能在電力搶檢修工作中起到莫大的作用，尤其是電力故障定位、搶修資源位置信息和搶修路徑的優化選擇方面。

通過基于GIS的配網搶修指揮業務應用關鍵技術研究，借助計算機圖形技術，能夠在地理背景上直觀展示配電網相關設備運行數據、監測數據、預警、故障、設備狀態評價結果等數據，并進行綜合應用分析，為配電搶修指揮中心提供配電網運行監視、故障搶修、配網工作管理、輔助決策等業務應用，有利于快速、準確定位故障設備，并合理安排搶修資源，消除故障信息，提高供電可靠性，滿足現代供電企業的要求。

1 配網搶修指揮業務應用

配網搶修指揮業務需求強調以業務驅動為前提，以實用化應用為目的，以精細化管理為目標，結合基于GIS的配網搶修指揮管理的新要求，設計出能夠滿足供電公司配網搶修業務需求的實用化應用要求及業務發展需求的統一融合的配網生產搶修指揮業務模型，以支撐配網生產搶修與管理的高效運轉，推動配網搶修管理創新、服務創新和業務流程優化，同時還按照業務與管理的最細粒度進行業務設計，滿足業務精細化管理要求，實現構建集約化發展、精細化管理的生產輔助管理的目標體系。

因此，配網生產搶修指揮業務應用需要整合配網生產、搶修業務，并進行智能化現場作業延伸，采集多源停電事件，實現報修管理和故障輔助研判，智能分析停電事件關聯，通過供電路徑分析、數據召測等手段，減少故障查找次數，快速定位故障點，自動分析停電范圍;實現搶修資源（人、物資、工器具）管理和科學調配，提升故障搶修一次性完成率，監控搶修過程人力、物資投入，節約搶修成本，提升搶修能力;建立搶修評價標準庫，健全監督評價制度，實現搶修過程、故障原因、用戶影響、搶修班組分析，優化搶修過程，提升搶修質量與客戶滿意度;實現預安排、故障、帶電作業配網生產風險評估，評估各類停電的合理性，分析安全措施是否到位，應急處置措施是否得當，恢復供電時步驟是否可行;實現智能現場搶修作業、搶修車輛、搶修人員、搶修物資統一調度，及時采集、反饋搶修進展情況，為搶修決策和過程監督提供數據支撐。

由此建立的配網生產搶修指揮業務框架圖如圖1所示。

配網生產搶修指揮業務應用主要包括生產指揮管理，實時停電研判，搶修指揮管理，分析與決策等5個部分。實現與地理信息系統、車輛調度系統、用電信息采集平臺、生產管理系統、營銷系統、配電自動化系統、95598系統等各業務系統接口數據共享和流程銜接。生產指揮管理為正常生產提供指導、輔助決策分析，主要包括：計劃停電分析管理、生產信息態勢圖等功能。根據事故的處理過程分成生產搶修分析、生產搶修態勢分析、生產搶修指揮等相關應用。停電研判從各系統獲得信息，識別停電，進行故障判定分析，主要包括：客戶故障報修分析、用電信息采集系統故障分析、故障識別分析等應用。搶修指揮為故障搶修提供展現、輔助決策，實現快速、高效搶修。主要包括搶修調度管理、現場搶修作業終端應用管理、搶修資源管理等應用。分析與決策對生產、搶修進行統計分析，主要包括故障信息查詢統計、分析統計報表等應用。

2 基于GIS的綜合展現

配網搶修指揮業務覆蓋搶修過程中的人員、車輛、物資、故障位置等各種信息，且數量大，傳統的信息展示方法只能展示一種或兩種信息，類型單一，無法滿足新型配網搶修綜合業務開展的需要。GIS平臺能直觀展示多種業務信息及實時的動態過程，電網拓撲信息，物資和搶修人員的實時位置信息及其與故障點的路徑信息，車輛的路徑信息，為配網搶修指揮人員的搶修指揮決策提供了有利的信息支撐。通過基于電網GIS平臺中的基礎地理數據和輸、變、配、用一體的電網模型，直觀的為配網生產搶修提供圖形展示，為配網停電分析、故障定位、搶修資源調度提供圖形支撐，為配網搶修提供直觀的分析和調度依據，解決以往搶修指揮人員對搶修資源現狀無法全面直觀了解和掌握而導致的搶修資源盲目調度的難題。基于電網GIS對計劃信息、用戶及故障點進行空間位置定位，并結合搶修車輛、人員、資源地理分布情況（如圖2所示），實現搶修資源圖形化調度，為搶修資源的合理調度提供直觀的參考依據，提高了搶修資源調度的效率和合理性，提升了故障搶修效率。針對各類停電（以故障停電為主、計劃停電為輔）、接單派工、故障處理、搶修隊伍、搶修物資、搶修車輛、危險點等進行統計和分析，直觀展示故障和計劃停電的實時進程，進而輔助管理部門更好的了解各類停電的原因、結果、影響等，從而做出針對性的反饋動作，反饋用戶故障信息的處理過程信息，提高用戶的滿意度和電網管理水平。

基于GIS的綜合展現需要與電網GIS平臺進行集成，主要內容包括基礎地圖數據、圖模數據等基礎數據，并調用電網設備查詢定位、電網拓撲分析等空間信息服務實現業務應用，通過電網GIS平臺將應用圖形化可視化。并且在電網GIS平臺上對400V低壓設備進行建模，與10kV配電設備進行對應，建成覆蓋全部類型設備的全網圖，為配網搶修指揮業務的開展提供數據基礎。通過嵌入WebGIS應用控件的方式可以不存儲GIS圖形數據就可以提供空間信息服務，并實現圖形數據的集成應用展示以及空間信息服務的調用。

3 基于GIS一體化電網模型的故障研判

以往故障判定時因為電網臺賬、拓撲信息不統一，停電信息、調度開關變位信息掌握不全面、不及時，容易造成故障判斷遲緩或誤判。研究基于GIS的一體化電網拓撲模型，整合生產管理系統的停電計劃信息、用電信息采集平臺數據的召測信息、配網自動化信息和設備狀態監測信息來進行故障研判意義重大。

通過分析配網故障跨部門協助的配網搶修過程，集成配用電數據、異常事件基于電網GIS實現停電事件關聯分析、停電事件歸集分析與展示、專家視頻研判等手段，協助用戶快速定位故障點，縮短故障查找時間，提高故障搶修效率。基于GIS的故障輔助研判中實現了停電事件歸集分析。主要根據設備運行方式分析該設備的供電路徑，如根據用戶的報修戶號，計算該用戶是中壓用戶或低壓用戶以及設備的編號，自動分析該用戶的供電路徑，并根據分析出的供電路徑進行停電事件歸集。最后結合GIS的可視化展現優勢可以清晰的定位展示出從供電電源點到供電用戶過程中的全部關聯設備。為了避免出現故障重復報修的現象，故障輔助研判提供了停電事件關聯分析方法。該方法通過多源采集停電事件，結合停電事件歸集分析方法獲取報修用戶的供電路徑信息，并與停電事件對應的停電范圍進行對比，如果包含在已知的停電事件中，將自動建立關聯關系，從而判斷是否屬于重復報修。在停電事件關聯分析中，如何構建完整的停電事件庫是關鍵問題。構建停電事件庫可接入生產管理系統、營銷管理系統、自動化系統、用電信息采集平臺等多個信息系統的停電事件，將收集到的停電事件進行確認，最終形成停電計劃、10 kV故障記錄單、95598報修單、用電信息采集故障單等多種故障業務單，并在GIS圖形上進行展示;針對未知停電事件，在明確故障點情況下，通過分析影響停電范圍，最終形成已知停電事件，存入停電事件庫中。在停電事件庫中需要包含如下信息：所屬單位、停電設備、停電開始時間、停電結束時間、停電事件描述、影響停電范圍（如圖3所示）、停電事件來源、停電事件狀態、關聯業務單等信息。

當用戶有故障報修信息、用電信息采集平臺發送故障指示信息、配電自動化系統自動推送開關跳閘信息后，可以根據用戶編號或設備編碼自動匹配生產停電計劃信息，若為停電計劃，則直接反饋用戶停電計劃和影響范圍信息;若非計劃停電，則研判是否用電信息采集平臺故障原因、配電自動化跳閘原因，并召測用電采集平臺和配電自動化系統的設備遙測信息和設備遙信信息等，通過故障研判模型判定是否故障停電并分析停電設備范圍，并結合一體化拓撲模型和GIS圖形進行空間定位。

4 基于GIS的搶修資源圖形化調度

以往在前沿搶修點布置時因為無法直觀展示和根據歷史規律合理分析預測故障發生情況而導致不能科學合理配置前沿搶修點，本研究引入基于空間數據的GIS平臺圖形化支撐技術，結合地理位置分析人員、搶修工器具和備品備件配置，歷史故障統計分析，搶修班組搶修效率分析等各種因素，在最重要的地方、經常發生故障且影響重要用戶的區域合理分配搶修點，提高搶修響應速度，提升搶修效率。針對各個搶修任務間經常發生搶修資源短缺及資源沖突等問題，基于GIS的搶修資源調度在全面梳理搶修資源類型的基礎上，結合GIS技術建立智能搶修資源調度優化模型，并提出了最優調度原則與優化方案，為配網生產搶修指揮業務應用提供基礎資源支撐?；贕IS的搶修資源調度重新梳理了搶修資源，將搶修資源分為兩大類：搶修物資與搶修隊伍。其中搶修物資主要依托于搶修隊伍，由于搶修資源的靜態性與依附性，搶修物資的調度分配相對簡單，只需結合搶修隊伍進行物資分配即可。

搶修隊伍優先調度的總體原則作為整個調度算法的根本核心，所以制定最優調度原則是前提工作。搶修資源調度分析搶修業務，明確了四條基本最優調度原則：

（1）搶修隊伍必須具備處理該配網故障任務的能力;（2）“緊急”的配網搶修任務必須優先，“重要”的配網搶修任務次之;（3）以到達現場最短時間為準則，提高客戶滿意度;（4）多搶修隊伍、多搶修任務以綜合的到達現場時間最短為準則，要求盡量不能違背到達時間的服務承諾。

在實現搶修資源優化調度模型時，需要定義多種因素的優先等級，以及將各種影響配網搶修的因素量化，搶修資源調度以最優調度原則為基準，提取出六大影響因素并分別對其進行優先級劃分及量化，具體內容如表1所示。

針對單任務多搶修隊伍的場景，優化調度算法根據搶修任務中影響因素的優先級別，逐級篩選搶修隊伍，并根據各個影響因素的評價量進行過濾搶修隊伍，其中在計算搶修車輛到達故障點時間，結合GIS圖形根據最短路徑算法，分析出車輛與故障點的最優路徑的公里數，再結合車速折算成時間。詳細的優化調度算法為如下。

（1）根據配網故障任務所需的搶修隊伍資質選出滿足條件的搶修隊伍;（2）判斷配網故障任務的緊急情況，如果為非緊急情況需要考慮搶修隊伍的管轄范圍因素;（3）統計各個搶修隊伍的到達現場時間，將搶修隊伍當前任務狀態轉換為“等待時間”并疊加通過分析得出的車輛到達故障點最短時間;（4）計算搶修隊伍工作時間，累計搶修隊伍當班的搶修工作量即為工作時間;（5）結合搶修隊伍的到達時間與工作時間，生成單任務下多個搶修隊伍的時間排序隊列。（6）最終選取出所需時間最短的作為該配網故障任務的最優搶修隊伍。

針對多任務多搶修隊伍的場景，搶修資源調度基于單任務多搶修隊伍優化調度算法，并進行相關擴展，即：將基于單任務多搶修隊伍優化算法調度算法計算出每個搶修任務分配給各個搶修隊伍到達現場時間，通過數理分析上的排列組合算法，計算出在多任務情況下不同的搶修隊伍組合的各種到達現場時間，最后篩選出合計到達現場時間最短的組合方案為最優的搶修隊伍最優調度方案。

5 基于GIS的移動終端搶修過程管控

目前，搶修人員通過電話、臺式機等途徑接收搶修工單，無法及時了解故障單的全部信息和故障設備履歷，在故障處理過程中沒有信息反饋，只有故障處理完畢后通過電話回復或者回到搶修駐點在臺式機上反饋搶修過程。對于搶修指揮人員，不能實時掌握搶修進程和現場的設備故障情況，造成盲目指揮及無法提前采取預控措施。通過引入移動終端應用到配網搶修指揮業務中，當配網搶修指揮中心下發搶修工單到移動終端后，移動終端可以進行搶修工單消息提醒，提示搶修人員實時查看95598坐席人員受理的報修單（低壓）、配電自動化系統和用電信息采集平臺的故障單（中壓、高壓）等，現場搶修人員通過PDA實時接收搶修工單，可以及時了解詳細的故障信息及故障設備的供電路徑、履歷信息，還可通過GIS定位故障點或故障設備，并能對故障設備進行導航（如圖4所示），輔助搶修人員快速、準確到達故障現場;在搶修過程中可以及時反饋相應搶修過程信息到搶修指揮中心和95598系統，包括搶修人員出發時間、預計達到時間、實際到達時間、到達超時說明、預計修復時間、許可時間、故障排除時間、送電時間、現場搶修說明、現場圖片信息等故障處理過程信息，還可通過移動視頻設備將故障現場的視頻信息傳回搶修指揮中心，使搶修指揮人員更加詳盡地掌握現場搶修進程及現場情況并作出相應的指揮，快速消除故障，恢復供電，能提高故障搶修效率和供電服務水平;還方便95598坐席人員進行客戶回訪，提高客服服務質量。

移動終端設備應用基于移動3G無線網絡，3G服務能夠同時傳送聲音（通話）及信息（電子郵件、實時通信等）且傳輸速度快，可以滿足配網搶修移動終端的數據傳輸要求。移動終端通過電力專用安全接入平臺和外網防火墻與外網服務器通訊，外網服務器通過內網防火墻與內網服務器進行數據交互，內外網不直接交互保證了電力內網的數據安全。

6 結語

通過研究基于GIS的配網生產搶修指揮業務關鍵技術，整合相關業務信息進行一體化展示，解決搶修指揮信息綜合直觀展示、資源科學調度以及搶修過程實時管控的問題，能有效縮短配網故障搶修的時間，提高電力企業的客戶服務質量，并為配網搶修指揮業務平臺的建設提供理論基礎。當配網故障發生時，可以快速定位到故障開關位置，指揮中心可以根據GIS電網情況和搶修車輛情況迅速安排搶修，提供最優路徑分析，為搶修車導航。搶修指揮中心和客戶中心也可以隨時掌握搶修進展情況，為咨詢的客戶提供最新的搶修情況?，F場搶修人員可以通過手持終端將現場的復雜情況通過圖片等方式發送到指揮中心，從而使指揮中心全面了解現場設備信息，有助于快速正確地制定搶修方案，迅速恢復供電，并對配網搶修全過程進行管控，提高搶修效率，減少停電時間，從而提高供電企業供電可靠性，提高供電企業的客戶服務水平。

參考文獻

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5 基于GIS的移動終端搶修過程管控

目前，搶修人員通過電話、臺式機等途徑接收搶修工單，無法及時了解故障單的全部信息和故障設備履歷，在故障處理過程中沒有信息反饋，只有故障處理完畢后通過電話回復或者回到搶修駐點在臺式機上反饋搶修過程。對于搶修指揮人員，不能實時掌握搶修進程和現場的設備故障情況，造成盲目指揮及無法提前采取預控措施。通過引入移動終端應用到配網搶修指揮業務中，當配網搶修指揮中心下發搶修工單到移動終端后，移動終端可以進行搶修工單消息提醒，提示搶修人員實時查看95598坐席人員受理的報修單（低壓）、配電自動化系統和用電信息采集平臺的故障單（中壓、高壓）等，現場搶修人員通過PDA實時接收搶修工單，可以及時了解詳細的故障信息及故障設備的供電路徑、履歷信息，還可通過GIS定位故障點或故障設備，并能對故障設備進行導航（如圖4所示），輔助搶修人員快速、準確到達故障現場;在搶修過程中可以及時反饋相應搶修過程信息到搶修指揮中心和95598系統，包括搶修人員出發時間、預計達到時間、實際到達時間、到達超時說明、預計修復時間、許可時間、故障排除時間、送電時間、現場搶修說明、現場圖片信息等故障處理過程信息，還可通過移動視頻設備將故障現場的視頻信息傳回搶修指揮中心，使搶修指揮人員更加詳盡地掌握現場搶修進程及現場情況并作出相應的指揮，快速消除故障，恢復供電，能提高故障搶修效率和供電服務水平;還方便95598坐席人員進行客戶回訪，提高客服服務質量。

移動終端設備應用基于移動3G無線網絡，3G服務能夠同時傳送聲音（通話）及信息（電子郵件、實時通信等）且傳輸速度快，可以滿足配網搶修移動終端的數據傳輸要求。移動終端通過電力專用安全接入平臺和外網防火墻與外網服務器通訊，外網服務器通過內網防火墻與內網服務器進行數據交互，內外網不直接交互保證了電力內網的數據安全。

6 結語

通過研究基于GIS的配網生產搶修指揮業務關鍵技術，整合相關業務信息進行一體化展示，解決搶修指揮信息綜合直觀展示、資源科學調度以及搶修過程實時管控的問題，能有效縮短配網故障搶修的時間，提高電力企業的客戶服務質量，并為配網搶修指揮業務平臺的建設提供理論基礎。當配網故障發生時，可以快速定位到故障開關位置，指揮中心可以根據GIS電網情況和搶修車輛情況迅速安排搶修，提供最優路徑分析，為搶修車導航。搶修指揮中心和客戶中心也可以隨時掌握搶修進展情況，為咨詢的客戶提供最新的搶修情況。現場搶修人員可以通過手持終端將現場的復雜情況通過圖片等方式發送到指揮中心，從而使指揮中心全面了解現場設備信息，有助于快速正確地制定搶修方案，迅速恢復供電，并對配網搶修全過程進行管控，提高搶修效率，減少停電時間，從而提高供電企業供電可靠性，提高供電企業的客戶服務水平。

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5 基于GIS的移動終端搶修過程管控

目前，搶修人員通過電話、臺式機等途徑接收搶修工單，無法及時了解故障單的全部信息和故障設備履歷，在故障處理過程中沒有信息反饋，只有故障處理完畢后通過電話回復或者回到搶修駐點在臺式機上反饋搶修過程。對于搶修指揮人員，不能實時掌握搶修進程和現場的設備故障情況，造成盲目指揮及無法提前采取預控措施。通過引入移動終端應用到配網搶修指揮業務中，當配網搶修指揮中心下發搶修工單到移動終端后，移動終端可以進行搶修工單消息提醒，提示搶修人員實時查看95598坐席人員受理的報修單（低壓）、配電自動化系統和用電信息采集平臺的故障單（中壓、高壓）等，現場搶修人員通過PDA實時接收搶修工單，可以及時了解詳細的故障信息及故障設備的供電路徑、履歷信息，還可通過GIS定位故障點或故障設備，并能對故障設備進行導航（如圖4所示），輔助搶修人員快速、準確到達故障現場;在搶修過程中可以及時反饋相應搶修過程信息到搶修指揮中心和95598系統，包括搶修人員出發時間、預計達到時間、實際到達時間、到達超時說明、預計修復時間、許可時間、故障排除時間、送電時間、現場搶修說明、現場圖片信息等故障處理過程信息，還可通過移動視頻設備將故障現場的視頻信息傳回搶修指揮中心，使搶修指揮人員更加詳盡地掌握現場搶修進程及現場情況并作出相應的指揮，快速消除故障，恢復供電，能提高故障搶修效率和供電服務水平;還方便95598坐席人員進行客戶回訪，提高客服服務質量。

移動終端設備應用基于移動3G無線網絡，3G服務能夠同時傳送聲音（通話）及信息（電子郵件、實時通信等）且傳輸速度快，可以滿足配網搶修移動終端的數據傳輸要求。移動終端通過電力專用安全接入平臺和外網防火墻與外網服務器通訊，外網服務器通過內網防火墻與內網服務器進行數據交互，內外網不直接交互保證了電力內網的數據安全。

6 結語

通過研究基于GIS的配網生產搶修指揮業務關鍵技術，整合相關業務信息進行一體化展示，解決搶修指揮信息綜合直觀展示、資源科學調度以及搶修過程實時管控的問題，能有效縮短配網故障搶修的時間，提高電力企業的客戶服務質量，并為配網搶修指揮業務平臺的建設提供理論基礎。當配網故障發生時，可以快速定位到故障開關位置，指揮中心可以根據GIS電網情況和搶修車輛情況迅速安排搶修，提供最優路徑分析，為搶修車導航。搶修指揮中心和客戶中心也可以隨時掌握搶修進展情況，為咨詢的客戶提供最新的搶修情況?，F場搶修人員可以通過手持終端將現場的復雜情況通過圖片等方式發送到指揮中心，從而使指揮中心全面了解現場設備信息，有助于快速正確地制定搶修方案，迅速恢復供電，并對配網搶修全過程進行管控，提高搶修效率，減少停電時間，從而提高供電企業供電可靠性，提高供電企業的客戶服務水平。

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