基于層次分析法的電網應急演練管理系統研究與實現

林爽，秦萃麗，王裴培，孫怡長，鄒勇

（貴州電網有限責任公司遵義供電局安全監管部，貴州遵義563000）

隨著經濟的快速發展，對電力的需求也在迅速增加[1]。然而，發生電網事故的風險也隨之增加[2]。如2009年11月10日[3]，巴西大面積電網停電，約5 000萬人受到停電的影響，損失負荷達24.43G瓦特。保證電網的安全穩定運行，防止出現大面積停電事故，是電網公司和電網從業者面臨的一項迫切而又重大的任務[4-9]。

文中從構建有效的電網應急管理評估體系的角度出發，綜合了國內和國際的應急管理領域的先進技術、方法、理論及實踐經驗，參考了其他領域成熟的應急管理思想，提出了一種基于層次分析法的電網應急演練管理系統。

1 基于層次分析法的電網應急演練評估體系

層次分析法是一種系統分析方法，其具有易于理解、應用簡單和實用性高的特點，與人對一個復雜決策系統的判斷和思維過程大體一致，主要包括以下4個步驟[15-16]：

1）根據系統內各影響因子的關系建立系統的遞階層次結構；

2）兩兩比較同一層次各影響因子與上一層次各影響因子的重要性，構造重要性判斷矩陣W=(wij)n×m，該矩陣具有以下3點性質：

①wij=1;

②wij=1/wji(i,j=1,2,…,n);

③wij=wik/wjk(i,j,k=1,2,…,n)。

3）根據判斷矩陣W計算對于該影響因子的相對權重，并對W進行一致性檢驗。文中使用和積法計算W的特征值與特征向量，并由特征向量計算每一層各影響因子的權重值；

4）計算并排序各層對于整個系統的總權重，得到各演練方案的評估結果和最終排序。

文中綜合考慮定量評估和定性評估的特點，通過搜集電網應急演練評估分析指標和電網系統資料，分析應急演練研究理論基礎。并運用應急演練指標體系結構，使用層次分析法，建立電網應急演練評估體系，計算各評價指標的權重。同時，根據專家的打分給出定量分析的結果。本文使用層次分析法構建的電網應急演練評估指標體系，如表1所示。

通過咨詢電網公司10名專家的意見，設定判斷矩陣W的值，并使用和積法計算W的特征值與特征向量，并由特征向量計算每一層各影響因子的權重值。本文，構建的針對評價準則層的判斷矩陣為

計算得到最大特征值為4.231，特征向量為（0.294，0.162，0.497，0.047）T，可得B1、B2、B3、B4的權重分別為0.294/0.162/0.497和0.047。同理可得到第3層各評估指標的權重。

表1 電網應急演評估層次結構

最后，使用模糊集方法綜合給出目標層的總體評價。根據專家打分確定各評價指標的隸屬度，并將目標分為優秀、達標和不達標3類。

2 電網應急演練管理系統的設計

文中綜合考慮了電網應急演練的功能需求，設計了如圖1所示的電網應急管理系統。該系統劃分為應用層、服務層、數據庫層和接口層4層。

圖1 電網應急管理系統

其中，接口層包括內部系統接口和外部系統接口。內部接口實現6個功能模塊間的數據共享與數據交換。外部系統接口保證本管理系統與外部系統的互聯互通和及時通信，且負責實現與國網應急指揮中心及災難體驗室等的網絡和數據的通信連接。

數據庫層負責集中存儲電網應急管理系統的業務數據，主要由各種資源庫和模型庫構成，該模塊也負責存儲部分演練腳本以及資源文檔。

服務層供電網應急管理系統調用，為其提供基礎功能服務，提供二維圖形和三維圖形的顯示與設計服務。該模塊也能實現及時通訊和文檔生成，進行過程與應用控制。

應用層包括6個功能模塊，實現對演練資源、演練導演、小組和演練腳本、演練操作及演練評估的管理。下面分別具體描述各管理模塊的功能與設計細節。

2.1 演練資源管理模塊

演練資源管理模塊主要負責演練相關的事件模型管理、場景模型管理、評估模型管理、分組模型管理、總結評估模型管理以及其他演練資源管理。其子功能模塊，如圖2所示。

圖2 演練資源管理模塊子功能圖

2.2 演練導演管理模塊

演練導演管理負責演練進程控制、演練過程記錄、演練信息網關等功能。其子功能模塊，如圖3所示。

其中，演練進程控制負責打開演練交班本，并依據腳本控制演練進程，主要包括開始、暫停、終止和結束4個環節。并可根據分組控制模塊，遠程控制相應工作站上的運行進程，從而可有效防止作弊行為。

演練過程記錄是為了方便回放和輔助進行演練總結，負責記錄系統設置確定的演練過程中需要記錄的信息。

演練網關模塊包括導演信息設置和演練信息監測，其主要負責監測與匯總參演工作站的信息，通過檢測演練信息實現對各工作站的運行狀態進行診斷，以便及時修復故障。

2.3 演練操作管理模塊

使用演練操作模塊參演人員可以根據控制消息作出相應的指揮處置，該模塊提供了演練操作響應和即時通訊的功能。其中，即時通訊可提供小組商議和一對一對話模式，方便各參演人員之間的通訊；演練操作響應功能方便參演人員根據組內分配的任務和控制消息具體的響應處置。

2.4 演練腳本管理模塊

演練腳本管理模塊負責應急腳本管理和應急腳本輸出的功能。其中，應急腳本管理負責場景關聯控制、突發事件關聯控制、參演分組控制、消息控制、處置相應要求和指定評價指標。而應急腳本輸出則將應急腳本輸出為EXCEL表格或XML文件。

2.5 演練小組指揮管理模塊

演練操作部分包括方便查找信息的地圖漫游、歷史案例查詢和應急資源查詢功能，方便及時響應的預警查詢、目標定位功能，便于及時回饋的信息報告管理功能。如圖3所示。

圖3 演練小組指揮管理模塊子功能圖

2.6 演練評估管理模塊

演練評估管理模塊使用第1部分提出的基于層次分析法的電網應急演練評估體系，對整個演練以及各參演小組進行評估。包括演練評估和演練操作兩個子功能，其子功能模塊如圖4所示。

圖4 演練評估管理模塊子功能圖

演練評估功能實現對應急演練進行評估，評估方法為層次分析法，統計小組的各項評估指標結果，得到小組的總評估分數。同時，演練評估功能也能實現待評估操作查詢、參演操作信息查詢、預期操作信息查詢和評估結果輸出的功能。

3 系統實現與仿真

本部分主要介紹電網應急管理系統的軟硬件實現和仿真結果分析。本文主要使用的軟件包括可視化軟件、應急演練軟件、關系型數據庫以及操作系統。硬件系統包括圖形工作站、推演服務器和UPS電源。仿真系統具體配置為i5-52000U、2.2 GHz、4 GB內存、1000 Mbps以太網卡、Oracle10 g數據庫和Windows 2008 Server。

本系統使用GIS定位實現演練資源管理，顯示當前參演人員和車輛的具體位置，便于管理線路檔案與線路走向、輸變電設備及其運行狀況。同時，也可以方便定位報警信息。

如圖5所示為演練腳本管理界面，其使用時間序列標記控制消息和突發事件，以及對應的評價標準和正確處置響應。

如圖6所示為演練評估管理界面，其包括方便查找信息的地圖漫游、歷史案例查詢和應急資源查詢功能，方便及時響應的預警查詢、目標定位功能，便于及時回饋的信息報告管理功能。評估既可以是針對小組進行的，也可以針對整個演練過程進行評估。

同時，本文也仿真測試了整個系統的連接速度，連接速度是指發起請求的時間、初始化連接的時間、數據包發送時間、網絡傳輸時間和接收時間的總和。如表2所示為對本系統進行連接測試得到的數據。由表2的結果可看出，本系統符合功能和性能要求，能滿足應急演練的響應要求。

表2 系統連接測試數據

圖5 演練腳本管理界面

圖6 演練評估管理界面

4 結束語

文中從構建有效的電網應急管理評估體系的角度出發，綜合了國內和國際應急管理領域的先進技術、方法、理論以及實踐經驗，并參考了其他領域成熟的應急管理思想，提出了一種基于層次分析法的電網應急演練管理系統?；趯哟畏治龇ǖ碾娋W應急演練管理系統為培訓管理和應急演練工作的規范化和系統化提供了技術支持，為提升電網公司的應急準備能力提供了實踐方法和理論支持。

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