配電網數據信息圖形聚合平臺研究

李 珂，隆 輝，伍濟開，王 鵬

（國網長沙供電公司，湖南 長沙 410007）

1 項目背景簡述

電力數據資產價值高、應用廣，在生產運行、經營管理和優質服務等領域中具有廣闊的應用前景[1]。生產運行方面可開展電力負荷預測、設備狀態監測、配網故障搶修精益化管理、配網低電壓治理、用電信息采集和信息安全預警等領域的大數據應用，如負荷預測、負荷建模、輸變電設備狀態監測與健康評估、配網故障搶修精益化、配網停電優化、配變重過載風險預警、智能運檢、智能營銷和智能配電網；經營管理方面可開展城市配電網輔助分析、電網線損與竊電預警、量價費損、物資倉儲管理、用電行為分析和分時階段電價等領域的大數據應用，如基于用戶感知的電網質量監測與分析、電網線損實時分析與竊電預警、用電行為分析、用戶能耗分析及用電優化、資產精益化管理、輸配電價敏感性分析、電網投資效益效率分析和數字化倉儲及智能配送；優質服務方面可開展用戶用電行為和需求響應潛力分析、用戶能效評估與節能服務、停電管理與供電服務輿情監測分析、電動汽車需求分析及充電設施運營管理、商業投資選址輔助分析、能源互聯網大數據應用、智慧城市建設、國民經濟狀況分析預測、產業政策及其執行效果評估。

但是，目前電力系統的數據整合、應用和數據挖掘等深度應用存在一定的困難。其中，最主要的矛盾是數據質量，具體問題是數據不完整和數據不一致。這個問題是多方面原因造成的。

2 數據信息來源簡述

國網電力湖南省公司現有的生產系統、表計信息采集系統、電網GIS系統、營銷系統和SCADA調度系統等，為保證湖南省各電網運行環節提供了必要保障。目前，對各系統提供的數據源進行集中存儲、加工、優化，完成了統一的大數據倉庫建設。該數據倉庫已經運行在省電力公司前置機上[2]。為了更好地利用大數據，充分挖掘和利用大數據平臺中的數據，可為湖南省電力系統運行提供更多增值服務。而建設的電網瀏覽器系統，以長沙公司電網運行數據為基礎，主要完成基礎數據查詢瀏覽、固定報表、圖表、地圖瀏覽和地圖專題等功能（涵蓋范圍包括社會經濟、電網風險分析、投資分析、用電分析、運行負荷、運維改造、企業生產、需求預測和盈利能力等相關基礎數據），從而為電網運行現狀提供真實反饋，為電力生產、運營和規劃發展提供科學依據。

3 系統設計總體說明

本次系統設計總體結構，如圖1所示。

根據圖1分析可知，系統主要的開發平臺為Eclipse，開發語言為JAVA，服務器端的操作系統為Windows/Unix，數據庫管理軟件為Oracle11g，網絡環境支持TCP/IP協議的網絡，客戶端操作系統為Windows。

4 總體功能模塊簡介

4.1 系統框架

系統框架包括兩大塊，即前端界面框架和后臺應用支撐的基礎服務。前端框架是配電網數據信息圖形聚合平臺軟件的門戶和入口，以美觀、大氣、兼容性強、便于擴展和操作便捷人性化高標準進行構建。后臺框架采用技術先進的服務進行底層支撐，主要包括數據訪問組件、用戶與權限、基礎數據管理模型、功能接入、報表服務、消息服務、導入導出服務和在線閱讀服務等。

圖1 系統總體結構

4.2 基礎數據

需實現基礎數據的統一管理，合理有效組織數據查詢、數據展示，嚴格控制權限，實現用戶的查詢范圍劃界和導出權限分配等功能。基礎數據涵蓋的業務包含電網類設備、用戶類設備、通信類設備、運行數據、外部數據和固定報表。各業務分類下包含若干設備和數據的管理，根據業務數據的實際情況全部實現。其中，相關固定報表按實際要求定制開發。

建立健全查詢機制，而查詢分兩種模式設計。一種為固定面板查詢，為用戶提供友好、便捷的常規查詢；另一種為自定義查詢，因為固定查詢面板檢索條件有限，系統為滿足不同的查詢要求，全面放開查詢條件，使每一類基礎數據都能實現自定義查詢功能。由于基礎數據量龐大，特別是對運行數據的查詢，后臺執行效率、前端加載數據開銷大，需要考慮優化基礎數據的查詢，確保用戶無明顯等待時間。

4.3 固定報表

固定報表是電力部門規范的格式化報表，主要用來統計與分析資產設備和運行數據，從而為各層級領導部門提供分析決策依據。固定報表的制作應符合行業規范，滿足需求，同時可實現滾動報表功能和報表在線閱讀與導出存儲。

4.4 圖紙資料

圖紙資料指對專業資料和圖紙資料的管理，在保證數據安全的情況下，實現資料的查詢、在線閱讀與下載。文檔資料豐富，種類多、數量大，系統主要支持EXCEL、WORD、PPT、PDF、WPS、柵格等文件格式。此外，在線閱讀、文件下載需嚴格控制權限范圍，應分不同層級、不同專業予以控制。

4.5 運行評估

通過大數據分析，采用第三方優秀的圖表可視平臺Echarts，實現運行評估、指標分析、規劃設計的圖表制作和展示。數據統計分析圖表包括綜合指標、負載能力、轉供能力、裝備水平、設備運行狀況、用戶分析、指標特征和效益分析，以及Echarts的分析圖表功能接入、權限控制和功能集成與融合等。

4.6 規劃設計

規劃設計分為以下幾個步驟：（1）工程所在區域的電力負荷預測和特性分析；（2）近區電網電源規劃情況和出力分析；（3）根據負荷預測和電源規劃結果進行電力和電量平衡；（4）提出電力工程接入電網系統方案；（5）對所提方案進行電氣計算；（6）分析計算結果，并進行方案技術經濟比較；（7）為電力設計其他專業提供系統資料。

4.7 系統管理

系統管理要全局設置配電網數據信息圖形聚合平臺。由于用戶數量大、層級和業務部門復雜，對人員和權限管理要求高。層級要實現到省、市、縣三層以上，并按不同業務部門、職務等級進行權限控制，并能融合第三方所應用的功能系統的用戶管理。

5 結 論

本項目初步構建了一個統一、完整、自恰的配網基礎數據架構，并且在這個架構基礎之上整合了SCADA、電能量、用電信息采集、GIS和主變遙測等設備在線監測系統，以及配網SCADA和電壓在線監測等系統數據。目前，應用主要集中在配網，作為配網各個系統的數據和功能補充（提供配網系統無法實現、實現有難度或效率低下的功能，為配網系統的部分功能提供數據支撐等）。此外，還有基于各類數學算法開展的數據優化、網絡拓撲、潮流計算、電網結構優化和負荷預測等。在配網方面的研究很多，但是目前配網的數據還不能真正稱為大數據。各大系統由于生產廠家、數據庫結構和管理單位等不同，導致了系統間的數據整合難度極高，同時配網數據量大、數據穩定性差等因素，使配網數據的質量不高，是進一步的研究方向。