电网运行环境综合监测预警系统的建设与应用

程思明，郝竹筠，胡飞飞

（1.国网吉林省电力有限公司，长春 130021；2.国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，长春 130021）

国网吉林省电力有限公司以集约、高效为主线，应用博弈理论，依靠网络工具和计算机技术，打造信息化平台，持续加强电网防灾减灾管理的工作力度，科学开展电网运行环境信息的收集、汇总、分析、预警等各项工作。2012年，“吉林省电力有限公司电网运行环境综合监测预警系统”上线运行，在公司系统内建立科学合理、灵活高效的电网防灾减灾管理体系，明确分工，落实责任，优化流程，节约增效，使吉林电网生产工作效率得到明显提升。

1 系统的建设情况

1.1 整体结构

该系统按照“总体设计自上而下、系统建设自下而上，面向班组、面向生产过程”的思路进行设计，以提高国网吉林电力防灾减灾管理水平为主线，以“五化”（即电网防灾管理的信息化，设备管控责任的具体化，灾害防范对象的规范化，灾害预警方式的现代化，检修计划调整的科学化）为目标，由绝缘封闭式组合电器（GIS）、电网资源、环境信息、防汛重点、物资储备、防汛工程、检修计划、预测预警、文档信息、统计分析10个功能模块组成，与中国气象网数据发布平台、吉林省气象台数据发布平台、吉林电力生产管理系统（PMS）、吉林电力企业资源计划（ERP）系统数据接口，分别从接口系统自动抽取气象数据、电网资源数据、电力物资储备数据。

1.2 主要数据来源

a.气象数据。系统与中国气象网数据发布平台接口，获取全省46个气象站天气数据（每小时实时数据、6天预报数据）和全省9地市气象预警数据。天气数据主要包括：温度、湿度、风力、风向等天气概况。气象预警数据主要包括：台风、暴雨、暴雪、寒潮、大风、沙尘暴、高温、干旱、雷电、冰雹、霜冻、大雾、霾、道路结冰等。

b.雨量数据。系统与吉林省气象台数据发布平台接口，获取全省54个气象站雨量信息。

c.电网资源数据。系统与吉林电力PMS接口，获取吉林省农电、供电、输电、变电、配电专业台账数据。

d.电网物资数据。系统与吉林电力ERP 系统接口，获取吉林省应急物资台账数据。

2 系统的技术难点

2.1 气象数据接入

电网运行环境综合监测预警系统的功能主体都依托气象数据，所以气象数据获取在系统设计中是关键技术环节。经过反复调研及讨论，系统气象数据来源于三个部分：中国气象网、吉林省气象台、吉林省输电微气象设备。中国气象网通过互联网获取全省46个市县数据，数据类别主要有温度、湿度、风速等天气概况；吉林省气象台通过互联网获取全省50个市县数据，数据类别主要有雨量等；吉林省输电微气象监测设备通过APN 网络获取全省50 个安装位置数据，数据类别主要有10 min平均风速、平均风速、10 min平均风向、平均风向、最大风速、极大风速、标准风速、气温、湿度、气压、降雨量、降水强度、光辐射强度。

因为气象数据来源不统一，并且网络结构不一致，国家电网公司不允许将互联网数据直接抽取到电力内网中。经反复讨论研究，采用网络强隔离装置对网络、数据转换加密，最终在电力内网应用，很好地解决了上述问题。

2.2 预警发布

预警发布是电网运行环境综合监测预警系统主要功能之一。系统预警发布主要有气象预警、舞动预警、污闪预警。预警阀值、发送时间、发布手段是此功能的主要技术难点。

气象预警数据来源于中国气象网，系统气象预警是与中国气象网的气象预警数据同步的，此类型预警阀值完全采用中国气象网气象的阀值。舞动预警数据来源于气象信息，通过与吉林省资深电力专家及气象专家反复讨论、沟通、试验，最终形成根据吉林省气象条件和电力设施条件下舞动预警阀值（湿度大于83%，风力在3～6级易发生设备舞动）；污闪预警数据也来源于气象信息，通过与吉林省资深电力专家及气象专家反复讨论、沟通、试验，最终形成根据吉林省气象条件和电力设施条件下污闪预警阀值（连续20天无降雨，突降雨或降雪易发生设备污闪）。预警发布过程见图1。

预警发布的时间是灾害处置过程最重要组成部分。系统气象预警每15min自动扫描，如发现立即发布。舞动预警、污闪预警发布时间受气象数据采集时间所控，每60min自动扫描，如发现，立即发布。

2.3 地图数据访问速度

电网运行环境综合监测预警系统地图采用1∶50 000矢量、1∶50 000 影像、1∶50 000 地形三合一海量数据，地图数据访问速度是系统主要技术难题之一。系统采用智能缓存技术，即在不同的层次上进行相应的缓存处理。该技术的应用，大大提高了系统性能，如动态的地图呈现、快速的地图响应、高并发量访问能力等。使用智能缓存技术可以减少交互的通讯量，有效减少在进程和机器间的传输量，降低系统的处理量和磁盘的访问次数。

2.4 系统通用性和可扩展性

电网运行环境综合监测预警系统根据模块化设计，具备可扩展性和兼容性，以保护过去和现在的投资，通过采用灵活的构架，使得系统功能可扩展，满足不断扩展的应用需求。扩展性体现在应用功能的可扩展、部署方式的可扩展和空间数据模型的可扩展、服务的可扩展，避免重复投资。

3 系统的应用

3.1 GIS管理

GIS管理实现气象预警、舞动预警、污闪预警、天气实况、天气6天预报、病险水库、防汛监测点、检修计划、专题图数据展现。

3.2 电网资源

图1 预警发布过程

电网资源数据与PMS 接口，系统自动抽取供电、农电输变配三个专业设备台账数据（单位、线路或变电站名称、电压等级、地址、基本参数），实现设备台账资源共享。

3.3 环境信息

环境信息数据包括气象信息、雨量信息。气象信息与中国气象数据发布平台接口，以小时为单位自动实现吉林省46个地区数据抽取，数据包括：温度、湿度、风力等天气情况；雨量信息与吉林省气象台数据发布平台接口，以小时为单位自动实现吉林省54个雨量气象站数据抽取。

3.4 防汛重点

防汛重点实现供电、农电输变配三个专业防汛危险监测点信息（包括单位、监测点名称、联系人、联系电话、地址、周边情况）管理。监测点信息发生变化时，可以通过新增或修改实现信息更新。

3.5 物资储备

物资储备数据与ERP系统接口，系统自动抽取物资储备数据（包括专业、类别、公司名称、仓库地点、数量），实现电网物资储备情况资源共享，物资储备分布。

3.6 防汛工程

防汛工程管理各单位防汛工程进度、所用资金、工程进度、完成情况、防汛工程现场照片，将上述信息管理与各阶段防汛工程现场照片对比，真实掌握防汛工程整体情况。

3.7 检修计划

在现有条件下，依托地理信息技术，实现检修计划管理功能，并依据地理信息、气象信息和数据库技术，开展气象环境影响评价分析。该措施简单易行，方法成熟可靠，将极大地提升电网生产管理水平，对于其他能源工业、物流产业和以传输为特征的行业部门的管理都将具有很大的借鉴意义。

3.8 预测预警

预测预警管理主要由气象预警、舞动预警、污闪预警、雨量预警组成。气象预警、舞动预警、污闪预警源数据来自中国气象网，数据经过综合分析自动在系统发出预警信息，并通过短信形式发送到指定负责人；雨量预警源数据来自吉林省气象台数据发布平台，数据经过综合分析自动在系统发出预警信息，并通过短信形式发送到指定负责人。

3.9 文档管理与统计分析

文档管理主要对防汛预案、防汛通知、防汛手册、防汛工作总结、防汛值班表、防汛规章制度、防汛抢险知识、防汛抗旱专报、防汛交通工具、防汛组织机构及联络表类型文档进行管理，从而帮助专业人员快速准确地掌握防汛和抗洪所需信息，缩短决策响应时间。统计分析管理根据日常专业人员需要，将数据以报表、图形方式展现。

4 结论

吉林省电力有限公司电网运行环境综合监测预警系统正式应用以来，生产管理水平得到极大提升，电网运行环境综合监测预警系统在以下几方面发挥了作用。

a.防灾管理体系系统规范。防灾对象和范围具体化，防灾工作流程化，防灾指挥手段现代化，做到了防灾管理凡事有人负责，凡事有章可查。电网综合环境监测预警系统上线后，已经在国网吉林省电力有限公司本部、9个供电公司和省检修公司应用，防汛管理工作效率、工作质量得到极大提高。

b.电网运维效率有效提升。将灾害防范应对范围、对象细化，提高了设备巡视维护效率，减少了无效劳动，降低了劳动强度。特巡工作量较常年同期减少，单人日巡视效率提升了40%，缓解了运行人员的工作压力，降低了人力和物力成本。防汛物资管理方面，由于物资数据直接从ERP获得，减少了传统管理模式中的汇报统计环节，提高了物资管理、应急调用的效率。以系统降低劳动量、管理成本和降低经济损失核算，系统经济效益额相当于当年项目投资即可收回。

c.岗位责任意识增强。考评监督机制的形成，使得防灾管理岗位责任具体化。由于考核评价机制的引入，单位之间的工作成效相互间一目了然，管理者将注意力和精力与省公司的管理要求保持一致，增加了相互间的沟通、交流。

d.设备改造工作有的放矢。确定并设置舞动、污闪等设备易发故障的气象边界条件，自动发布预警信息。系统能够对灾害形成原因和易发区段进行甄别，为科学实施电网差异化设计奠定了基础。

e.公共系统资源充分利用。项目实施过程中，密切跟踪公共气象服务的发展状况，应用中国气象网公开数据，对比同类项目，平均每年数据使用费用降低约100～200 万元，大大节约了项目建设的成本，而不影响系统功能的正常发挥。