基于地理信息和网格化危控区可视化管理可行性研究报告

1、基于地理信息和网格化的危控区可视化管理可行性研究报告一、 目的和意义1.1 现状分析随着电力系统复杂性的增加、极端自然灾害的频发以及社会对电能依赖程度的增长, 停电风险也越来越大。台风、雷电、覆冰等极端自然灾害在短时间内会造成电网的多个 设备故障，加上潮流的转移、保护装置拒/误动的推波助澜,进一步加剧相继开断,甚至造成大面积停电。此外，因设备规划、布点限制，部分设备运行环境较差，受到洪涝灾害、冰冻灾害、地质灾害、树线矛盾等影响，将会导致电力设备直接或者间接受到影响和破 坏。2014年8月20日遭受洪水影响，蒲城主城区（莲都）电网故障跳闸或拉停10kV线路共29条。涉及停电台区260个，停电行政

2、村47个，停电户数28897户。从21日开始，电力抢修人员昼夜不息，投入抢修队38支、抢修人员560名，抢修车58辆、应急发电车7辆、应急照明车1辆、应急发电设备27台。受水灾影响,蒲城主城区（莲都）电网遭受巨大的损失。1.2 项目成果的意义以信息化手段作为支撑，以精益化管理为目标，对供电公司辖区范围内的电力设施和用户进行网格化划分。对影响电力设施正常运行的因素进行归类，定义各类危控区的判定标准；通过地理信息系统的使用，将所有的危控区绘制成“危控一张图”，做到可视化展示；针对每个危控区，制定不同的应急预案，在发生故障时，做到有据可依；通过对各危控区的管理，能够为今后的电网规划、设备改造工作提供

3、依据。1.3 成果应用和推广的途径基于地理信息和网格化的危控区可视化管理主要针对蒲城地区因复杂多变的山区地1形、水文条件等各类灾害情况对配电网线路的影响，建立相应的防汛、树障、燃气、雷电、感应电、山火、地质灾害、外力破坏、危化品等危控区，结合现实情况，分析设备运行状态，科学制定危控区类型定义、划分标准。对危控区内电力设备实施重点监控、差别管理。重新核对不同危控区内的分布设备基础数据，在地图上建立不同危控区的图层，以方便检索。规划设计尽量避开危控区，或提高设计标准，一旦发生预警可自动分析。对重要危控区内的设备，编制应急专项预案，确定不同预警及应急响应等级情况下的处置方案，如不同范围的电源隔离方案

4、，可有效避免预警及停电范围过大、无针对性等情况，实现精准处置。1.4 成果推广后的直接和间接效益基于地理信息和网格化的危控区可视化管理对于推动我国电力行业的危控区管理的技术具有十分重要的意义，将使危控区的管理的建设从传统的电子表格、文字文档、CAD 图形的管理模式向开放、协同、可视化的方向转变，并最终把智能配电网建设融入到智慧城市建设中去。可以预期的是，随着项目的不断进展及深化应用，本项目将产生越来越明显的经济效益与社会效益。二、 国内外研究水平综述2.1 相关技术发展历史回顾电力优质服务的基础是保障用户正常的电力供应。但配电网的众多电力设备分布在复杂的外部环境中，随时可能出现故障，引发局部地

5、区大面积停电，不仅给当地居民生活带来不便，还会造成巨大的经济损失。部分地区的供电公司，根据本地的实际情况，总结规划了一些常见的故障区域，但是并未系统化成为“危控区”概念，在管理的方式上也属于松散式的管理，没有危控区的划定的依据和规则，完全凭借经验而定。而对于危控区也做不到实时的监控，只能在故障或者危险真正发生之后，才能知晓。2.2 国内外研究水平的现状和发展趋势目前供电企业内部建设的信息化系统都是建立在企业内网环境下的封闭型系统，即 集成的信息全部是内部信息资源，建设内容着眼于配网管理的协同工作机制及流程优化， 由国家电网公司推行的PMS2.0系统也仅限于对电网资源和资产进行管理。13当设备发

6、生故障时，故障在线监测系统自动将采集数据上传至地理信息系统，并通过短信发布故障地段、故障类型等信息。尚无一套系统或者管理手段对经常发生危险的配电网设备区域进行管理，只能借助于传统的电子表格、文档、CAD 图纸、照片等方式进行记录。三、 项目的理论和实践依据3.1 理论依据（1）数据挖掘（Data Mining，DM）又称数据库中的知识发现（Knowledge Discover in Database，KDD），是目前人工智能和数据库领域研究的热点问题，所谓数据挖掘是指从数据库的大量数据中揭示出隐含的、先前未知的并有潜在价值的信息的非平凡过程。数据挖掘是一种决策支持过程， 它主要基于人工智能、机

7、器学习、模式识别、统计学、数据库、可视化技术等，高度自动化地分析企业的数据，做出归纳性的推理，从中挖掘出潜在的模式，帮助决策者调整市场策略，减少风险，做出正确的决策。数据挖掘通过分析每个数据，从大量数据中寻找其规律的技术，主要有数据准备、规律寻找和规律表示3个步骤。数据准备是从相关的数据源中选取所需的数据并整合成用于数据挖掘的数据集；规律寻找是用某种方法将数据集所含的规律找出来；规律表示是尽可能以用户可理解的方式（如可视化）将找出的规律表示出来。（2）大数据（Big Data）从技术上看，大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。大数据必然无法用单台的计算机进行处理，必须采用分布式

8、计算架构。它的特色在于对海量数据的挖掘，但它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库、云存储和/或虚拟化技术。(在维克托迈尔-舍恩伯格及肯尼斯库克耶编写的大数据时代中大数据指不用随机分析法（抽样调查）这样的捷径，而采用所有数据的方法）大数据的4V特点：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值）。（3）企业内部网（Intranet）企业内部网（Intranet），是Internet技术在企业内部的应用。它实际上是采用Internet技术建立的企业内部网络，它的核心技术是基于Web的计算。Intranet的基本思想是:在内部网络上采用TCP/IP作为

9、通信协议，利用Internet的Web模型作为标准信息平台，同时建立防火墙把内部网和Internet分开。当然Intranet并非一定要和Internet连接在一起，它完全可以自成一体作为一个独立的网络。（4）中国北斗卫星导航系统中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。北斗卫星导

10、航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力， 已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度 10 米，测速精度 0.2 米/秒，授时精度 10 纳秒。3.2 实践依据 关于下达智能电网试点工程项目计划的通知（国家电网智能2009909 号） 城市配电网技术导则 Q/GDW 370-2009 国家电网智能化规划编制工作大纲 网省电网智能化规划编制规范 配电自动化技术导则 Q/GDW 382-2009 配电自动化试点建设与改造技术原则 DL/T8142002配电自动化系统功能规范 DL/T721配电网

11、自动化系统远方终端 浙江省电力公司配电自动化建设指导意见（试行） 国家电网公司电网 GIS 空间信息服务平台数据模型设计 浙江省配电地理信息系统功能规范 IEC61970/61968-CIM 系列标准3.3 项目的技术关键与难点（1）危控区类型定义、划分标准、预案模板的制定。（2）使用信息化手段，对危控区进行可视化展示。（3）出台危控区的管理制度和日常管理办法，并对辖区内的所有危控区进行数据的整理和录入。（4）气象、水利、公安天网、小区物业等各类公共信息的综合应用。（5）北斗高精度定位和北斗一代芯片的数据传输的集成应用。（6）危控区在电网规划和设备改造上的应用。四、 项目研究内容和实施方案4.

12、1 项目研究内容（1）研究危控区类型定义、划分标准、应急预案等。根据历史经验、数据支撑，制定危控区的定义以及相应的划分标准，并根据每种类型的危控区特点制定预案模板。对电力设备进行摸底，按照危控区的定义对辖区内的危控区进行设定，并且归纳各危控区的预案。（2）研究通过信息化手段，对危控区进行可视化展示。基于GIS和网格化，开发信息系统，支持不同类型危控区的管理，按照危控区类型和预案管理方式建立基于危控区可视化管理工具。（3）研究危控区的管理制度和日常管理办法，并对所有危控区进行数据的整理和录入。在系统中建立辖区范围内的危控区，并根据具体要求完善应急预案，根据管理制度要求纳入日常管理。（4）研究基于

13、水利、气象、小区物业等公共信息的防汛危控区监测预警。建立防汛危控区试点，将气象、水位、公安天网监控、小区摄像头监控、开闭所内部的环境监测、站所内部水位监测、站所内部的视频监控等与危控区进行关联，当出现水涝灾害时，能够及时的发出报警。（5）研究基于北斗高精度定位的杆塔设备沉降倾斜(地质灾害)监测。建立地质灾害危控区试点，将气象、公安天网监控等与危控区进行关联，并且在重要的杆塔、变电所等设备上，安装基于北斗二代芯片毫米级位置监测装置，当重要设备出现因外力破坏、地基沉降等因素造成的位置偏差时，能够通过北斗一代芯片将告警信号通过北斗卫星发送到可视化管理工具，应急管理人员接收信号并查看现场详情。（6）研

14、究危控区在电网规划、设备改造上的应用。将大数据、数据挖掘的理念用于危控区的管理，在电网规划和设备改造上给出相应的建议，提出危控区在电网规划和设备改造上的管理办法。4.2 项目实施方案（1）总结经验，制定危控区的定义以及相应的划分标准，并根据每种类型的危控区特点制定预案模板。标准和规则制定完毕，各线路主人对管辖范围内的电力设备进行摸底，按照危控区的定义对辖区内的危控区进行设定，并且归纳各危控区的预案。根据实际的管理需要，将危控区的类型大致划分为：防汛危控区、树障危控区、燃 气危控区、感应电危控区、地质灾害危控区等 5 类，并且根据需要自行新增危控区类型。（2）采用信息集成总线技术，以国际通用的公

15、共信息模型（CIM）为基础，结合各系统间信息之间的相互差异，实现统一的数据访问标准。按照上述总结的危控区类型和预案管理方式建立基于地理信息和网格化的危控区可视化管理工具。建立基于 3G/4G 技术的智能监控，让传统的气象、水位、公安天网视频、地质灾害等信息成为危控区管理的辅助手段，通过上述数据的收集，对危控区进行远程的监控和管理。应急管理人员可以在系统中查看线路经过的危控区 GIS 地理图，查看危控区范围， 调取危控区中所有线路线段的台帐资料、应急预案、线路通道实时监控画面等相关信息， 指导现场抢修人员查找故障点，提高抢修效率。（3）建立防汛危控区试点，将气象、水位、公安天网监控、小区摄像头监

16、控、开闭所内部的环境监测、站所内部水位监测、站所内部的视频监控等与危控区进行关联，当出现水涝灾害时，能够及时的发出报警。（4）建立地质灾害危控区试点，将气象、公安天网监控等与危控区进行关联，并且在重要的杆塔、变电所等设备上，安装基于北斗二代芯片毫米级位置监测装置，当重要设备出现因外力破坏、地基沉降等因素造成的位置偏差时，能够通过北斗二代芯片将告警信号通过北斗卫星发送到可视化管理工具，应急管理人员接收信号并查看现场详情。（5）将大数据、数据挖掘的理念用于危控区的管理，在配网规划和设备改造上给出相应的建议。4.3 项目分工单位研究内容预期目标最终成果形式总结经验，明确危控区的类型定义、划分标准和预

17、案模板。标准和规则制定完毕，、各线路主人对管辖范围内的电力设备进行摸底，按照危控区的定义对辖区内的危控区进行设定，并且归纳各危控区的预案（1）明确危控区的类型定研究危控区类型定义、划分标准义、划分标准和预案模板，制定危控区管理标准 1 套。蒲城正好电应急预案等力科技有限（2）撰写论文 1 篇。公司（1）制定危控区电网规研究危控区在电网规划、设备改造上的应用提出危控区在电网规划和设备改造上的管理办法划和设备改造管理细则1套。（2）撰写论文 1 篇。（1）研发基于地理信息和网格化的危控区管理系统研究通过信息化手段，对危控区进行可视化展示基于 GIS 和网格化，开发信息系统，支持不同类型危控区的管理

18、1 套，实现可视化展示。（2）申请发明专利 1 项。（3）申请软件著作权 2 项杭州飞达科技有限公司研究危控区的管理制度和日常管理办法，并对所有危控区进行数据的整理和录入在系统中建立辖区范围内的危控区，并根据具体要求完善应急预案，根据管理制度要求纳入日常管理（1）形成危控区日常管理办法1 套。（2）撰写论文 1 篇。研究基于水利、气象、小区物业信息的防汛危控区监测预警建立防汛危控区的实时监测预警试点（1）建立防汛危控区的实时监测预警 10 处。（1）建立杆塔设备沉降倾研究基于北斗高精度定位的杆塔设备沉降倾斜(地质灾害)监测建立杆塔设备沉降倾斜（地质灾害）监测预警试点斜（地质灾害）监测预警试点

19、2 处。（2）申请实用新型专利 1项。五、 预期目标和成果形式5.1 预期目标（1）明确危控区的类型定义、划分标准和预案模板，制定相应的危控区管理标准。（2）研发基于地理信息和网格化的危控区管理系统，实现可视化展示。（3）研究危控区的管理制度和日常管理办法，并对辖区内的所有危控区进行数据的整理和录入。（4）建立防汛危控区的实时监测预警试点。（5）建立杆塔设备沉降倾斜（地质灾害）监测预警试点。（6）制定危控区内电网规划和设备改造的管理办法。5.2 成果形式（1）明确危控区的类型定义、划分标准和预案模板，制定危控区管理标准 1 套；（2）研发基于地理信息和网格化的危控区管理系统 1 套；（3）在系

20、统中建立辖区范围内的危控区，并根据具体要求完善应急预案，根据管理制度要求纳入日常管理，形成危控区日常管理办法1 套；（4）建立防汛危控区的实时监测预警试点 10 处。（5）建立杆塔设备沉降倾斜（地质灾害）监测预警试点 2 处。（6）制定危控区配网规划和设备改造管理细则1 套；（7）申请实用新型专利 1 项；（8）申请软件著作权 1 项；（9）撰写论文 2 篇。六、 合作单位或依托工程单位落实情况本项目由蒲城正好电力科技有限公司、杭州飞达科技有限公司（意向合作单位）合作完成。杭州飞达科技有限公司：飞达科技创立于 2014 年，坐落于风景秀丽的杭州西子湖畔，是一家专注电力及能源行业，从事信息技术研

21、发、技术咨询服务、大数据服务与系统运营管理的现代化科技公司。该公司致力为全球电力及能源企业提供领先高效的 IT 解决方案与服务，帮助企业应对市场变革与竞争挑战，构建清洁可靠的能源供应网络与优质便捷的大服务生态体系。在全球智能电网浪潮急速来临之际，该公司坚持“服务从心开始”的理念，以领先的信息技术、互联网和物联网技术全面深度介入智能电网全业务领域，立志成为智能电网和新能源时代技术与服务的领先者。七、 项目承担单位的条件7.1 实验室条件实验室安全密封，所需设备都齐全。7.2 理论研究环境理论研究环境良好丽水主城区（莲都）电网规模：截止 2016 年 5 月底，丽水主城区（莲都）有 10kV 线路

22、 144 条，长 1512.455 公里，其中电缆线路 392.459 公里；开闭所 220 座，其中户外 206 座；柱上开关 383 台；公变数 1695 台，专变 1660 台，总容量 1283.225 MVA。牵头单位国网丽水供电公司运检部负责丽水电网设备运检管理、配电网技术设备技术监督、状态评价管理。拥有在设备运检管理、综合分析方面经验丰富的专业技术人员，具有很强的研究开发能力，多次获得浙江省电力公司科技进步奖项。八、 项目的进度安排序号时间段内容12017 年 1 月2017 年 3 月项目调研，拿出设计方案22017 年 4 月2017 年 6 月项目资料收集，进入研发阶段320

23、17 年 7 月2017 年 9 月项目详细设计，系统建设、完善42017 年 10 月2017 年 12 月项目总结，验收，拿到验收报告九、 项目经费预算（多家单位承担）9-1 总表单位：万元科目名称预算总金额丽水蒲城电力科技有限公司杭州飞达科技有限公司备 注（一）直接费169.718.71511.人工费125125(1)专职研究人员人工费9595(2)临时性研究人员人工费35302.设备费(1)仪器设备使用费附件 1(2) 软件使用费3.业务费39.718.721(1)材料费附件 5(2)资料费1183(3)印刷出版费(4)专利与知识产权事务费1.51.5(5)会议费1055(6)差旅费1

24、4.24.210(7)培训费334.场地使用费(1)场地物业费(2)场地使用租金5.专家咨询费55（二）间接费0.30.3（三）外协支出费1. 协作研究支出费附件 62.仪器设备租赁费3.外协测试试验与加工费附件 7（四）其它（含税金）1010合计18019161十、有关证明文件1、合作单位和依托工程单位对项目的意见无。2、自筹经费来源及保证证明本研究项目已经通过国网蒲城供电公司科技项目立项研讨会，本项目所涉及的费用均由国网蒲城供电公司自筹。十一、申请单位领导审查意见（对经费预算是否合理，有无其他经费来源，能否保证研究计划实施所需的人力，工作时间等基本条件提出具体意见）该项目实施可以解决目前配网抢修过程中存在的具体问题，有利于提高企业的优质服务水平；通过对各危控区的管理，能够为今后的电网规划、设备改造工作提供依据。项目经费预算合理，