電網防風防汛中的問題與新興技術的應用

謝宇風　魯躍峰　趙國雄　申原　潘盛

摘 要： 現代化發展對電網災害預警、勘災、抗災、減災工作提出越來越高的要求。面對新的挑戰與考驗，基于目前電網防風防汛工作的實際情況，對電網智能防風防汛工作做初步探索。總結當前工作中存在的問題，結合某電網智能化探索的成功經驗及智能技術發展的現狀，明確防風防汛工作中信息、物資、預案管理的重要性，凸顯自動化、智能化技術在電網建設、勘災、物資管理、救災和信息管理等領域的應用，實現電網防風防汛從人員導向到信息導向的轉變。

關鍵詞： 新興技術; 電網防風防汛; 電網企業; 應急管理

中圖分類號： TP393文獻標志碼： A

Application of Emerging Technologies in the Field of Wind and Flood Prevention

XIE Yufeng， LU Yuefeng， ZHAO Guoxiong， SHEN Yuan， PAN Sheng

（Guangdong Power Grid Co. Ltd.， Guangzhou， Guangdong 510620， China）

Abstract： Modern development causes higher requirement to grid in disaster warning， survey， resistance and reduction. Thus， this paper studies smart management of storm and flood prevention work of grid companies. Measures are established in facing on the brand-new challenges and fit the actual situation of storm and flood prevention work. Based on the summary of current drawbacks， combined with successful experience of intelligence transformation and technology advancement used in a grid net， specific optimization suggestions， new thinking and explorations are given in this paper， including disaster warning， survey， resistance and reduction. It is hopeful to transfer the personal from workers thinking to information thinking.

Key words： emerging technologies; grid wind and flood prevention; grid enterprises; emergency management

0 引言

進入21世紀以來，在全球氣候變化和經濟全球化的雙重背景下，隨著工業化、信息化、城鎮化和國際化的快速發展，人口、資源和環境壓力加劇，高耗能產業不斷發展，生存與發展的矛盾日漸突出[1]。諸多因素綜合作用，導致我國乃至全球成災因素日趨復雜，這大幅增加了災情精準預測與迅速警示的難度[2];此外，承載體脆弱性逐漸增強，防災能力不斷下降，自然災害風險呈現空間上擴大和強度上增強的趨勢等問題，也使得災情勘察、救災減災工作難度不斷加大。為減少自然災害帶來的損失，保障人民生命財產安全，保障各行各業對電力的需求，黨中央和政府始終高度重視電力防風防汛工作的開展，針對防災救災減災工作曾多次給出重要指示，習近平總書記提出的“兩個堅持、三個轉變”和“六個堅持”的新理念更是對防風防汛工作提出了更高的要求。本文將根據目前的電網防風防汛工作情況，總結當前工作中存在的問題，結合當前某電網智能化探索的成功經驗、相關科技的發展以及在其他領域的應用現狀，從電網防風防汛工作現代化發展的角度為電網企業提出具有針對性的優化建議，探索電網智能防風防汛工作未來可能的發展方向，從而幫助電網企業提高現有的應急管理水平。

1 電網防風防汛工作現狀及問題

1.1 設備防風防汛能力弱

在早期的電網建設過程中對網架結構和設備的防風防汛能力考慮不足，導致在臺風等自然災害中的抗災能力不足，設備受損嚴重，后期的搶修任務規模較大，限制了后續搶修的時間壓縮[3]。同時周邊環境隱患如樹木、棚屋、廣告牌等對輸電線路也構成了威脅。

1.2 預警預測能力需強化

預警預測是防災減災的第一步，包括對臺風發生發展過程的監控預測，以及依托臺風監測情況進行設備預警和災情預估[4]。但當前由于對電力系統的災情收集與檢測基礎設施站點尚需補充建設，臺風災害綜合監測預警系統有待完善，對臺風的監測和預警還不夠精確，譬如風速預測值與實測值存在誤差，負荷預測準確性有待提升。

1.3 災情勘察能力需提升

當前的勘災技術尚未跟上行業內技術發展變化的整體水平，勘災技術相對落后，人員仍然是勘災的主力，嚴重限制了勘災救災的效率。同時，當前的勘災手段尚未進行精細化配置，缺乏系統化管理，各種設備的優勢并未充分發揮出來。

1.4 應急物資調配需優化

儲備地點的準確性不足。由于臺風災害的隨機性，應急物資的儲備始終面臨“儲非所災”的問題。儲備數量管理精準化有待提升。臺風等自然災害具有隨機性，故無法對應急物資儲備類型和規模做出前期規劃，嚴重影響救災效果[5]。應急裝備的信息化程度有待提升。應急資源基礎臺賬數據不準確，應急資源調撥缺乏準確依據。

1.5 信息溝通傳遞需增強

應急指揮信息系統功能有待提升[6]。未來應急指揮呈現出聯動性、精細化的特征，除了滿足基本的防風防汛需要，應急指揮信息系統功能需要在公司內部系統集成、同政府等相關部門的系統集成[7]。信息統計和報送的自動化程度不足。當前對災害信息的自動化統計和報送仍以人工統計為主，導致現場工作人員的信息統計工作繁重，降低救災效率。

1.6 輿情管控機制不完善

輿情引導存在的問題是災害信息基本以公司統一口徑對外發布[8]，宣傳人員和搶修人員相互隔離，導致信息發布的不同步、信息內容“過硬”，對公眾的影響力有限，且易造成客戶輿情事件。公司對外渠道過多，且在應急管理中對各渠道的功能定位沒有統一協調，各自為戰，導致渠道資源的極大浪費，且信息發布內容不一致。

2 電網智能防風防汛對策及建議

近年來，某電網逐步引進新技術，應用于電網防風防災的各項工作中，新技術為防風防汛帶來了許多新的改變。同時，新興技術的發展突飛猛進，可被應用于電網智能防風防汛工作的技術也越來越豐富，但目前科技開發與應用水平發展極不平衡，許多新技術尚未被各電力企業廣泛應用。為實現上述電網智能防風防汛優化目標，解決目前存在的各項問題，本文結合某電網的成功實踐經驗與技術發展現狀，為電網防風防汛工作的智能技術應用提出幾點建議。

2.1 利用自動化系統強化電網設備建設

可利用自動化系統提升設備建設工作效率，提升設備防風防汛能力[9]。如完善配網自動化系統及配網快速復電信息平臺功能，同時基于營配一體化平臺的拓撲資源、模型數據等，不斷開發基于SCADA的高級功能應用;改進搶修PDA功能，集成設備臺賬、缺陷、圖紙、GIS等信息，提升配網故障搶修效率和供電服務水平;持續優化完善架空線路饋線自動化設置，穩步推進電纜網饋線自動化建設;實現智能配電網自愈控制，促進配網自動化技術水平的發展和提高。

2.2 深化移動信息技術在可視化應急指揮中的應用

使用可視化應急指揮系統可以實現從災前到災后的可視化工作，實現包括電網潮流圖分析可視化、網線路跳閘可視化、電網設備受損可視化、用戶停電情況可視化、應急隊伍和應急裝備可視化調撥、應急通信集群為可視化提供保障、現場視頻展示，便于搶修隊伍第一時間了解搶修工作以及用戶實時掌握受災范圍和程度。移動視頻監控具有不受空間限制、易于部署和使用等優勢，能夠不受到外在環境的制約隨時隨地對于現場情況進行監管，并且利用當前的移動終端設備進行指揮[10];除此之外，無線視頻監督技術的出現對于實現變電站的遠程監管、大型電力檢修情況等也具有現實意義，伴隨著信息技術的優化升級以及先進設備的出現，無線視頻監督技術還可大力推動電力監管效率以及安全運行。

2.3 VR/AR技術優化應急演練模式

在電力防風防汛領域，應急演練等培訓工作異常重要，但傳統的培訓方式顯然無法真正達到培訓需求。虛擬現實技術的引入可使虛擬培訓成為現實。結合動作捕捉高端交互設備及3D立體顯示技術，模擬出臺風災害環境，為培訓者提供一個和真實環境完全一致的虛擬環境。培訓者可以在這個具有真實沉浸感與交互性的虛擬環境中，通過人機交互設備和場景里所有物件進行交互，體驗實時的物理反饋，進行多種實驗操作[11]。這不但可以加速應急人員對應急工作的掌握和理解，直觀學習可提高其實際操作能力，同時，也大大改善培訓環境，降低培訓與演練的成本。

2.4 智能化監測預警

2.4.1 綜合監測網絡及機巡風偏預警

在智能化監測預警方面，某電網已形成較為體系化的工作模式。首先，某電網已建成由1 623個氣象監測點組成的綜合監測網絡，密度為沿海60 km范圍內每100平方公里內近3個監測點，實現每個鄉鎮一個監測點，臺風影響期間可對鄉鎮風力及雨量進行實時精準監測，每小時動態繪制更精細的風速和降雨分布圖，有助于做好精細化預警，提前合理布置機巡、人力、裝備在重點預警區域。同時，基于1 km網格空間分辨率的電網數值氣象預報模型，建成1 km×1 km空間分辨率、未來0-72小時風速雨量預測的數值預測系統，可實現對未來24小時和48小時廣東所有鄉鎮街道供電所（共1 776個）轄區的風速、降雨預測，準確預測了大風、降雨的區域和趨勢。此外，隨著機巡技術的發展，獲取精準的輸電線路當前運行狀態成為現實，基于機巡數據的風偏預警技術由此誕生，能夠實現輸電線路風偏工況下的導線安全距離預測，精度相比設計值得到了顯著的提高，可應用于風偏預警工作，精益化預測電網風險。在面臨大風（臺風）等工況變化較猛烈的情況下，工況預測方式相比常規巡檢方式能更準確、直觀地鎖定缺陷位置，幫助防風預警工作。

2.4.2 基于大數據的預警分析

隨著氣象探測技術和數值預報水平的飛躍發展，監測預警預報手段日益豐富，涉及的氣象資料種類和數量也隨之暴增。面對海量的氣象數據，加強應用海量數據監測預警預報各種災害性天氣的能力成為當務之急。當前，大數據技術已經逐漸步入自然災害治理的過程，并且在預測、防災、抗災等災害治理過程中發揮著重要的作用[12]。通過大量數據的分析，尋求災害事件的相關性，得出事件發生的規律，以預測事件下一次的發生，大大增加了人們應對災害事件的時間限度，降低災害帶來的傷害[1]。此外，還可通過建立計算機大數據模型，對電網運行過程中的多個參數進行分析比較，從而找到電網故障發生的規律、預測未來，有效地將自然災害對電網系統的傷害降低至最小，甚至能有效防止停電等事故的發生。

2.5 智能勘災

2.5.1 智能化機巡勘災

近年來，無人機等智能化設備被某電網廣泛應用于災中、災后巡檢工作中[13]，某電網結合空域、天氣、區域地形環境，已開展多次多機種應急勘災演練，整合制定勘災策略，總結形成有人直升機、固定翼無人機、多旋翼無人機的綜合機巡勘災模式。此外，還有許多智能化工具可用于解決特殊的勘災問題，例如，在停電情況下，利用夜視無人機對災中重要線路通道進行線路巡查，可提升災中勘災能力，同時能夠大大降低勘察工作人員的人身風險[14];利用變電站巡檢智能機器人，災中代替人工勘災，可降低風險，且可通過機器人集控平臺，對機器人實現智能化管理[15]。

2.5.2 圖像識別技術用于勘災

圖像識別技術可應用于電力防風防汛勘災故障識別。對自然災害受災體的空間結構要素的調查是一個四維時空問題，而現有的遙感、無人機技術提供的勘災信息基本上是在二維或三維圖像上進行的，且人對圖像和視頻的受災情況判別存在一定的局限性，借助圖像識別技術，并基于對圖像對象的表達能力和解譯者對自然災害受災體主要結構要素的判別經驗，結合人工智能技術，優化設備受損情況報告讀取功能，實現內容故障自動讀取、生成，提升災情的辨別率，加快勘察速度，同時降低人工錄入數據時間，從而提升勘災效率。

2.5.3 VR/AR智能勘災

在智能勘災中：在電力防風防汛勘災工作中，目前已開始使用無人機技術代替人工開展工作，但對于一些復雜的高危情況，無人機傳輸的圖像與真人勘察獲得的情況存在一定的差距，若將AR標記器連接到正在勘察的特定物體上，AR系統可以描繪出圖像，同時聽覺感知、觸覺感知、運動感知等共同構成的多重感知，可為指揮中心的領導及相關工作人員提供更為真實的災情感知，從而提升現場智能化勘災的效果。

2.6 應急物資智能化管理

2.6.1 物聯網助力物資管理

物資調配的核心任務就是在突發事件發生時將物資從儲備點調配到需求點，因此對于物資調配的路徑選擇是一個關鍵的前期問題[16]。可以用Dijkstra算法求得電力應急物資調配的最優路徑，然后由各倉庫按照最優路徑進行物資調配。應急電力物資智能倉儲的架構主要由五個模塊組成，分別為業務管理模塊、設備管理模塊、安全管理模塊、基本信息模塊和數據管理模塊。具體實現過程是通過無線信息技術對這五個模塊進行優化，采集信息，處理信息，對倉儲系統實現智能化管理[17]。

2.6.2 圖像識別技術用于物資管理

圖像識別技術還可用于電力物資倉儲管理和應急調配工作中。在當前的防風防災電力物資管理中，電力企業大多采用人工方式進行管理，出入庫進行人為監控管理不僅耗時耗人力，而且物資的借出、入庫都是通過紙質登記的方式，紙質不易保存，統計比較繁瑣，容易出錯、遺失等，從而導致漏掉對某些物資的盤點或對某些物資重復盤點。同時，傳統的倉庫在存儲物資時缺乏動態管理，即物資清單上的數目不能實時更新，以保持與倉庫中的物資數目一致[18]。

2.7 信息自動統計報送

2.7.1 信息傳遞的基礎：智能化通信裝備

衛星電話可用于解決基層人員的信息傳遞問題，確保現場勘災信息傳遞不間斷。同時，利用衛星通信車、衛星便攜站等先進裝備實現現場勘災視頻實時回傳應急指揮中心，確保現場勘災視頻、圖文資料及時收集、上報，第一時間為指揮人員的決策提供可靠依據。

2.7.2 信息統計的工具：保信系統&OS2平臺

應用保信系統綜合診斷功能，通過OS2系統可自動分析出線路跳閘信息，再通過OMS實現永久故障停電跳閘信息的實時統計，同時統計客戶受影響情況[19]。實現電網故障信息快速推送，為領導決策和應急處置及時提供電網運行信息。應用故障線路復電統計，滾動報送電網故障設備復電情況，為災后快速復電搶修提供技術支持。

2.7.3 信息報送流程優化：移動APP終端

利用移動APP終端優化信息報送流程[20]，在機制上，可簡化勘災信息報送層級，優化報送的方式及流程，能使現場勘災數據和圖文信息快速、準確傳遞到應急指揮中心，能夠大大縮短信息上報時間和統計時間，同時也能實現線路跳閘、變電站停運、負荷損失、客戶停電等數據的自動統計和圖形化展示。

3 總結

當前，我國電網防風防汛各工作領域的技術應用仍相對有限，在防災減災的各項環節中，科技開發與應用水平發展很不平衡，許多新技術尚未被各電力企業廣泛應用，不能實現資源共享共用，無法形成合力和整體創新優勢。本文基于某電網在新技術方面的探索以及目前的技術發展水平，對電網防風防汛在設備建設、應急指揮、應急演練、監測預警、災前勘探、物資管理、信息管理等方面工作提出新技術應用的探索性建議。

隨著云計算、大數據、物聯網、移動互聯網技術、人工智能技術等新興科技的層出不窮，相信在未來，為有效提升電力防風防汛各項工作的速度和效率，必將有更多的智能技術、信息技術被應用于電力工作中，帶來電網運行技術支持系統以及電網企業應急管理水平的長足進步，電網防風防汛工作體系也將翻開新的篇章。

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（收稿日期： 2019.05.29）

作者簡介：

謝宇風（1972-），男，碩士，高級工程師，研究方向：應急管理。

魯躍峰（1985-），男，碩士，高級工程師，研究方向：應急管理。

趙國雄（1968-），男，本科，高級工程師，研究方向：應急管理。

申原（1983-），男，碩士，高級工程師，研究方向：電力系統自動化。

潘盛（1982-），男，碩士，高級工程師，研究方向：應急及保供電管理。