電網規劃綜合信息平臺架構設計與應用

姜忠福，李雪亮，吳 健，牛新生，吳奎華

（1.國網山東省電力公司，濟南 250001；2.國網山東省電力公司經濟技術研究院，濟南 250021）

電網規劃綜合信息平臺架構設計與應用

姜忠福1，李雪亮2，吳 健2，牛新生2，吳奎華2

（1.國網山東省電力公司，濟南 250001；2.國網山東省電力公司經濟技術研究院，濟南 250021）

通過建立電網規劃綜合信息平臺，實現全省電網規劃基礎數據和規劃成果的集中管理，以及規劃業務的信息化管控。結合電網規劃實際業務工作需要，平臺充分吸收當前已應用的電網GIS、生產PMS、調度EMS及智能配網運行監控平臺等系統的開發經驗，并整合現有電網仿真計算分析工具，開發完成綜合信息管理、電網診斷分析、電網圖形管理、負荷分析預測、規劃可研評審、經濟技術評估等實用功能，實現對全省電網規劃的“現狀診斷—規劃編制—規劃可研管理—電網規劃后評估”的全過程閉環管理，提升山東電網發展水平。

電網規劃綜合信息平臺；信息化手段；數據集成融合；全過程閉環管理

0 引言

近年來，全球經濟高速發展，對能源的需求日益增加，導致資源緊張、環境污染等諸多全球性難題。特別是近幾年，我國境內大范圍霧霾天氣對群眾正常生活和經濟發展帶來了嚴重影響，采用電能等清潔能源逐步替代傳統的化石能源已經是大勢所趨。在此背景下，如何更加高效地加強電網規劃建設，提升電網管理水平，將直接關系到電網發展質量，也關系到經濟高效、清潔環保的現代能源供應體系的建設。

規劃是電網發展的龍頭，電網規劃水平的高低直接影響到電網整體發展水平。高水平的電網規劃需要以大量的基礎數據和科學合理的規劃方法作為基礎，然而當前電網規劃業務卻存在諸多發展瓶頸：一是電網規劃支撐體系范圍越來越廣，業務需求不斷增加，但目前信息化建設基礎相對薄弱，缺乏必要的應用支撐手段，缺少全過程監控與管理手段，難以滿足工作需要。二是現有規劃支撐資源缺乏有效整合與統一規劃。目前電網規劃業務的信息化應用大多處于業務處理層面，尚未接入電網各專業數據，信息口徑多、重復錄入、共享程度低、利用率低，中間信息交換困難，孤島現象嚴重。數據整合、協同辦公、智能分析、輔助決策類等深層次分析挖掘和綜合利用不夠，精益化管理水平仍需進一步提高。

因此，為提升經研院所“大規劃”支撐能力，提升山東電網規劃發展水平，電網規劃綜合信息平臺的建設工作是十分必要的。借助于信息化平臺，可以實現以信息化手段支撐山東電網科學發展，有效提升電網規劃精益化管理水平，更為“三集五大”體系高效運轉提供有力的技術支撐。

1 電網規劃綜合信息平臺建設思路

1.1 總體思路

電網規劃綜合信息平臺將公司系統內已有的PMS、GIS、EMS、智能配網監控等業務系統數據進行橫向集成融合，全面歸集電網規劃數據，集中共享規劃設計成果，實時診斷電網發展指標，精確仿真電網運行態勢，強化對公司電網規劃、項目前期、項目計劃、規劃后評估等電網規劃全過程環節的支撐能力，充分發揮系統信息化作用，實現規劃成果集中管理和共享應用、規劃可研評審業務流程在線管控［1-2］。

1.2 建設思路

信息數據集成融合。集成和融合 PMS、GIS、EMS、用電信息采集等多個信息系統，有機融合分散在運檢、營銷、調控等專業中相關的信息資源，實現省、市、縣各電壓等級電網現狀信息數據、指標縱向分層查詢、統計［3］。

規劃數據與圖形融合。構建“全省一張規劃表”、“全省一張規劃圖”，實現規劃數據與圖形集成融合，根據診斷分析結論有針對性地制定電網規劃方案，通過計算分析對規劃方案進行技術經濟比選，有力提升電網規劃的精準度。

電網全過程閉環管理。以現狀診斷結果指導電網規劃，并對規劃成效進行后評估，實現“電網現狀診斷分析—電網規劃編制—規劃可研評審管理—電網規劃后評估”全過程閉環管理，提升實用化水平。

業務工作在線管控。結合電網規劃日常工作，開發電網負荷實測分析、新能源月報等常規業務工作的在線提報及管控，借助信息化工具減輕基層人員工作量，提高工作效率。

2 電網規劃綜合信息平臺總體框架

2.1 總體框架

平臺模塊設置如圖1所示。

圖1 電網規劃綜合信息平臺模塊設置

電網規劃綜合信息平臺主要包括綜合信息管理、電網診斷分析、電網圖形管理、負荷分析預測、規劃可研評審、經濟技術評估等六大管理模塊。

2.2 模塊邏輯架構

平臺六大管理模塊之間業務關聯，數據共享，共同支撐電網規劃、電網可研、規劃可研評審等電網核心業務。

綜合信息管理模塊全面收集歸納電網診斷分析、電網圖形管理、負荷分析預測等模塊的研究成果，同時為規劃可研評審相關模塊提供數據支撐；電網診斷分析模塊從PMS、EMS等信息系統中獲取相關基礎數據，對現狀電網進行全面診斷，剖析薄弱環節，并將本模塊的成果推送至綜合信息管理模塊中歸檔；電網圖形管理模塊從綜合信息管理、電網仿真計算等模塊，以及PMS、GIS、EMS等信息系統中獲取所需圖形數據，并將本模塊的成果提供給規劃評審管理、經濟技術評估等模塊，為之提供數據支撐；負荷分析預測模塊從EMS、智能配網運行監控平臺等信息系統獲取基礎數據，進行現狀負荷分析以及負荷預測，并將本模塊的研究成果推送至綜合信息管理模塊中歸檔；規劃評審管理模塊從綜合信息管理模塊獲取基礎信息，借助電網圖形管理模塊的相關成果，開展規劃評審、可研評審等業務，并將相關成果作為經濟技術評估的基礎數據；經濟技術評估模塊獲取電網圖形管理和規劃可研評審等模塊的相關成果，開展電網規劃、項目可研的經濟技術評估分析。

平臺模塊之間的邏輯關聯如圖2所示。

3 電網規劃綜合信息平臺功能

3.1 綜合信息管理

標準制度管理。整理歸納規劃相關標準，實現電網規劃通用標準、輸電網規劃標準、配電網規劃標準、通信網規劃標準、智能化規劃標準及其他相關標準制度的檢索、查詢、管理等功能。

圖2 電網規劃綜合信息平臺模塊邏輯關聯

基礎數據管理。對輸電網規劃數據、配電網規劃數據、行政村供用電現狀調研數據、專項規劃數據等數據進行維護管理，建立平臺基礎數據庫，實現輸電網、配電網、通信網等規劃成果、規劃數據、規劃項目庫在線統一管理，構建全省規劃一套表。

規劃可研成果管理。固化歷年電網規劃報告、規劃圖集、項目清冊、專項規劃報告、項目可研報告、可研批復等規劃可研成果，實現省、市、縣三級各類電網規劃成果、可研成果的電子化統一集中管理。

專業系統單點登錄。開發系統數據接口，實現系統內電網GIS平臺、智能配網運行監控平臺、PMS生產管理系統、EMS調度系統等多個信息系統的單點登錄，方便查詢相關電網信息。

3.2 電網診斷分析

輸電網診斷分析。實現對全網國民經濟、電源情況、負荷情況、電網規模、電網結構、裝備水平、供電能力等指標數據分層統計、查詢、顯示、分析，自動診斷分析省、市兩級500～220 kV電壓等級電網，科學診斷輸電網目前存在的薄弱環節，為制定針對性的輸電網規劃項目提供參考。

配電網診斷分析。通過對電網規模、供電質量、電網結構、裝備水平、供電能力、智能化水平等指標數據的分層統計、查詢、顯示、分析，實現省、市、縣三級110～0.4 kV配電網現狀診斷分析，科學診斷配電網目前存在的薄弱環節，為制定針對性的配電網規劃項目提供參考。

3.3 電網圖形管理

電網圖形集成融合。平臺中集成融合電網地理接線圖、規劃GIS圖、電氣接線圖3種圖形，實現全省電網規劃一張圖，省、市、縣各級規劃圖紙同步聯動，促進各級規劃的有效銜接統一，在3種圖形中集成融合地區經濟社會和電網發展信息、設備臺賬類信息、運行負荷類信息，可以實時查看設備運行狀況，評估規劃成效［4］。

基于GIS圖的電網分析。開發計算分析工具，結合電網規劃GIS圖，分別實現基于現狀電網和結合規劃項目的規劃電網的電網供電半徑、供電范圍、線路分段和聯絡等指標分析，在線校核判斷現狀電網網架是否合理、規劃項目是否有針對性，為規劃可研后評估提供數據和分析依據［5］。

供電分區專題圖。將供電區屬性、邊界、行政面積、供電面積、人口、供電區類型整合到供電分區圖中，實現配電網供電分區綜合信息與統計分析功能，以及專題圖與電網現狀、規劃信息的疊加分析。

3.4 負荷分析預測

電網負荷分析。集成調度EMS、配網智能監控平臺等系統，獲取變電站、配變、線路等實時和歷史負荷信息，實現電網設備負荷數據的自動采集分析、指標數據圖形化展示、自動生成負荷分析報告，準確把握全省電網設備的負荷運行情況，從而及時準確研判當前電網存在的薄弱環節，以指導科學制定電網規劃項目。

電力需求預測。建立回歸預測、時間序列、彈性系數、趨勢外推等負荷預測模型，最大負荷利用小時數、產值單耗預測模型等電量預測模型，并在實際業務中進行應用。同時開展電力需求預測高級功能開發，實現自然增長加大用戶預測模型、空間負荷預測模型、灰色預測模型、神經網絡預測等負荷計算模型的開發應用。

3.5 規劃評審管理

規劃評審在線管控。結合規劃評審業務流程，研究分析輸電網規劃評審和配電網規劃評審的業務特點，分別開發輸電網和配電網規劃評審管理模塊，實現規劃評審業務的在線管理。結合工作實際情況，優化評審流程，把控關鍵節點，提升平臺的實用化水平，提高電網規劃的精準性。

可研評審在線管控。結合當前高壓項目可研評審、中低壓項目可研評審業務流程，開發電網項目可研評審管理模塊，實現可研評審業務的在線管理，并優化評審流程，把控關鍵節點，提升實用化水平。

3.6 經濟技術評估

電網規劃評估。開展電網規劃在線評估，包括規劃目標完成情況評估、規劃執行情況評估、規劃項目庫準確率、規劃投資效益分析、電網發展協調性評估、電網利用率評估、電網安全質量評估、電網發展效益評估等經濟技術評估功能，為科學評價電網規劃成效提供信息化手段。

電網可研評估。開展電網可研在線評估，包括項目執行情況評估、項目經濟效益評估、項目建設成效評估、項目節能情況評估等功能，為科學評價電網項目建設成效提供信息化手段。

4 關鍵技術

電網規劃綜合信息平臺的建設，依賴于海量的電網基礎數據，需要采用各種先進的模型與軟件工具，同時還要與實際業務工作相結合，提高平臺的實用性能。因此在開發過程中，需要采用各種先進理念與技術，在提高平臺功能的先進性的同時，不失其實用性。

4.1 電網大數據處理和分析技術

傳統的現狀電網診斷分析、電網規劃設計一般是基于理論模型、仿真分析和試驗測試等手段建立現狀診斷的因果關系模型。平臺建設過程中，采用從數據內在規律的角度研究電網現狀的關聯關系和發展趨勢，利用先進的大數據挖掘分析技術對設備信息、運行信息和環境信息、經濟社會信息等多源數據進行分析的方法，建立基于大數據分析的電網現狀診斷模型，從大量數據中發現對電網診斷有價值的規律，為電網規劃提供全新的技術手段。

電網數據來源范圍廣，既包含傳統的設備臺賬等靜態信息數據，還包含相關的電網運行信息等動態數據。依托海量數據平臺，梳理與電網相關的海量數據類型與層次，分析配網數據的采集模式與容錯機制，研究正常數據的合理概率分布及準確率區間，制定不良數據的剔除機制及缺失數據的恢復模式，達到多源信息平臺數據優化利用的目的。

4.2 電網多源信息融合分析技術

充分、合理、有效地利用已建成的各類信息系統中的電網規劃相關數據，將大量分散的社會經濟類數據、歷史電力需求類數據、電源類數據和電網設備類數據、和地理環境等多源信息有機融合成，結合實時和歷史數據深入分析數據的內在關聯、變化規律和發展趨勢，實現個性化、多樣化、復雜化的全方位分析，準確捕捉電網現狀薄弱點信息，追溯薄弱環節發展過程，預測電網現狀發展趨勢，提升電網現狀診斷的準確性，從而提高電網規劃的針對性，提升電網規劃工作效率和管理水平。

4.3 電網大數據多維度展示技術

對獲取到的電網規劃類數據，通過預處理、大數據挖掘分析、數據展現，并通過可視化手段展示大數據的關聯關系、發展趨勢，故障溯源，并從安全、經濟、風險等不同角度全方位展現設備的多維度評價結果。

引入可視化技術實現設備狀態大數據挖掘分析結果全方位展示。對分析結果，采用可視化的方式形象的向用戶進行展示，而且圖形化的方式比文字更易理解和接受。同時，可以根據具體的應用需求選擇合適的可視化技術，從不同維度展現電網狀態數據和分析結果。

5 結語

通過建設電網規劃綜合信息平臺，充分集成融合現有業務系統，整合現有業務資源，構建了基于多源數據融合與深度挖掘的電網規劃綜合數據庫，以及基于智能感知的大規模省域電網診斷分析體系，實現了全省電網規劃基礎數據的集中管理、現狀電網的透明化分析、規劃業務的在線管控、以及規劃成果的全景化展示。平臺的建設為山東電網規劃發展提供了全新的信息化管理手段，有效提升了電網規劃精益化管理水平，更為“三集五大”體系的高效運轉、“五位一體”的深化應用提供強有力的技術支撐。

［1］李暉，黃平，張琳，等.公司一體化電網規劃設計信息應用建設總體思路［J］.電力建設，2011，32（11）:72-76.

［2］苗培青，李越，黃偉，等.電網規劃與設計一體化平臺［J］.電力建設，2014，35（8）:49-53.

［3］杜旭，申剛，劉中勝，等.電網規劃管理信息系統數據庫的研究與實現［J］.電力系統及其自動化學報，2013，25（2）:163-166.

［4］陳健，萬國成，孫冠男，等.GIS平臺電網規劃輔助決策系統開發與應用［J］.電力系統及其自動化學報，2010，22（6）:99-103.

［5］陳根永，陳永華，賈俊潔，等.基于GIS平臺的配電網故障診斷算法［J］.電力自動化設備，2011，31（3）:71-75.

Design and Application of Power Grid Planning Integrated Information Platform Architecture

JIANG Zhongfu1，LI Xueliang2，WU Jian2，NIU Xinsheng2，WU Kuihua2
（1.State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250021，China；2.Economic&Technology Research Institute，State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250021，China）

Through the construction of power grid planning integrated information platform，we can realize the centralized management of provincial basic data and informatization control of planning business.Platform fully absorbs the system development experience which has been applied，such as grid GIS，production PMS，dispatch EMS and intelligent distribution network operation monitoring platform，and integrates the existing grid simulation analysis tools，and completes the development of practical functions combined with actual work required，including integrated information management，analysis of power grid diagnosis，power grid graph management，analysis of load forecast，planning and feasibility evaluation，economic and technical evaluation，etc.Then it can achieve closed loop management of the whole process，that is，status diagnostic-planning-planning feasibility management-grid planning assessment，to enhance the development level of the power grid in Shandong.

power grid planning integrated information platform； informatization means； data integration； closed loop management of the whole process

TM715

A

1007－9904（2017）03－0014－05

2017-02-20

姜忠福（1963），男，高級工程師，主要從事電網規劃方面的研究工作；

李雪亮（1965），男，高級工程師，主要從事電網規劃方面的研究工作；

吳 健（1973），男，高級工程師，主要從事電網規劃方面的研究工作；

牛新生（1962），男，高級工程師，主要從事電網規劃方面的研究工作；

吳奎華（1983），男，高級工程師，主要從事電網規劃方面的研究工作。