基于大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)業(yè)務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

鄒岳琳 劉 昆 王天軍

（國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司信息通信公司，新疆烏魯木齊830000）

0 引言

為響應(yīng)國(guó)家“一帶一路”建設(shè)號(hào)召，落實(shí)國(guó)網(wǎng)公司用數(shù)據(jù)管理企業(yè)、用信息驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)的要求，國(guó)網(wǎng)新疆電力首創(chuàng)“基于大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)業(yè)務(wù)工作平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同決策、設(shè)備可視化監(jiān)視、線路優(yōu)選規(guī)劃”的電網(wǎng)業(yè)務(wù)協(xié)同工作平臺(tái)。2017年9月8日，國(guó)家電網(wǎng)公司總部領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研評(píng)價(jià)“該平臺(tái)充分體現(xiàn)與地理信息系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的特點(diǎn)，突破了專業(yè)系統(tǒng)壁壘，用高效的虛擬現(xiàn)實(shí)手段支撐電網(wǎng)管理決策”，并要求加快全面推廣應(yīng)用。

1 電網(wǎng)業(yè)務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)概述

1.1 建設(shè)背景

足不出戶就能及時(shí)掌握電網(wǎng)發(fā)展運(yùn)行全局態(tài)勢(shì)，是每一個(gè)電網(wǎng)管理者的理想。經(jīng)過(guò)“大云物移”技術(shù)的推進(jìn)，各業(yè)務(wù)領(lǐng)域與信息技術(shù)深度融合，但仍然存在以下難題：

問(wèn)題1：專業(yè)協(xié)同不夠緊密，業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)局限于專業(yè)分工，功能單一。

問(wèn)題2：電網(wǎng)呈現(xiàn)不夠直觀，電網(wǎng)數(shù)據(jù)展現(xiàn)局限于報(bào)表化、平面化，形式單一。

問(wèn)題3：線路選址不夠精益，選址設(shè)計(jì)方案局限于孤立領(lǐng)域，視角單一。

1.2 主要做法

通過(guò)搭建“基于大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)業(yè)務(wù)工作平臺(tái)”，突破專業(yè)壁壘，深化業(yè)務(wù)融合，共享關(guān)鍵信息，以直觀的展示形式、豐富的數(shù)據(jù)內(nèi)容、高度的專業(yè)融合，在基于公司大數(shù)據(jù)平臺(tái)環(huán)境實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同決策、設(shè)備可視化監(jiān)視、線路優(yōu)選規(guī)劃”功能。

2 基于大數(shù)據(jù)分析的電網(wǎng)業(yè)務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）以大數(shù)據(jù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，打通內(nèi)外部數(shù)據(jù)共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的“快速導(dǎo)航”。

基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)，應(yīng)用Hadoop+WebMagic框架，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)內(nèi)外部異構(gòu)數(shù)據(jù)的有效采集、整合、分析和可視化，數(shù)據(jù)內(nèi)容體量巨大、類型繁多、價(jià)值密度高。構(gòu)建多源海量電網(wǎng)核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)及信息互通共享機(jī)制，打破各個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)之間的“壁壘”，為促進(jìn)部門之間高效協(xié)同奠定基礎(chǔ)（圖1）。

（2）基于BIM平臺(tái)，創(chuàng)新“用戶體驗(yàn)”為導(dǎo)向的電網(wǎng)施工全過(guò)程管控。

圖1 電網(wǎng)業(yè)務(wù)工作平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)

以BIM平臺(tái)為底層架構(gòu)，將三維模型與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，集成專業(yè)模型，并以集成模型為載體，關(guān)聯(lián)施工過(guò)程中的進(jìn)度、合同、成本、質(zhì)量、安全、圖紙、物料等信息，將整體建設(shè)過(guò)程可視化，為項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)有效決策和精細(xì)管理，從而達(dá)到減少施工變更、縮短工期、控制成本、提升質(zhì)量的目的。以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)變電站、換流站的各個(gè)元素及其功能特性進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)，實(shí)現(xiàn)變電站、換流站全生命期各階段和各參與方之間的信息共享還可以很好地增強(qiáng)工程進(jìn)度動(dòng)態(tài)控制能力。

（3）提出“大數(shù)據(jù)—粒計(jì)算—決策優(yōu)化”的研究框架，實(shí)現(xiàn)輸電線路多指數(shù)決策的最優(yōu)選擇算法。

為驅(qū)動(dòng)線路選址決策優(yōu)化問(wèn)題的建模和求解，項(xiàng)目提出“大數(shù)據(jù)—粒計(jì)算—決策優(yōu)化”的技術(shù)框架，為電網(wǎng)規(guī)劃人員提供新建路徑方案功能，以鼠標(biāo)點(diǎn)擊拾取坐標(biāo)，繪制輸電線路路徑走向圖，并能夠進(jìn)行路徑方案的編輯與保存。將影響線路選址因素轉(zhuǎn)換為能被用于決策的結(jié)構(gòu)化信息粒，對(duì)影響線路選址的各因素進(jìn)行設(shè)定并賦予不同權(quán)值，結(jié)合線路優(yōu)選的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求，構(gòu)建線路魯棒路徑優(yōu)化決策模型，最后根據(jù)模型計(jì)算結(jié)果向用戶提供最優(yōu)以及各種不同影響因素下的次優(yōu)解。

3 電網(wǎng)業(yè)務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)典型業(yè)務(wù)分析

3.1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

在大數(shù)據(jù)智庫(kù)當(dāng)前開(kāi)放的框架下，充分發(fā)揮平臺(tái)數(shù)據(jù)資源豐富、三維展現(xiàn)效果直觀等優(yōu)勢(shì)，有效整合基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、電網(wǎng)設(shè)備三維模型和電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)等多元核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，建立全面支撐新疆電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)、生產(chǎn)運(yùn)行、調(diào)度營(yíng)銷等核心業(yè)務(wù)的綜合智庫(kù)，支撐電網(wǎng)核心業(yè)務(wù)協(xié)同應(yīng)用，便捷輔助電網(wǎng)管理與決策（圖2）。

圖2 基于大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)業(yè)務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2 典型業(yè)務(wù)模型分析

3.2.1 輔助規(guī)劃

基于二、三維GIS融合技術(shù)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀、在建及規(guī)劃電網(wǎng)、現(xiàn)狀及規(guī)劃電源、用戶、基礎(chǔ)地理信息等各類型空間專題信息的疊加，結(jié)合規(guī)劃、調(diào)度的歷史及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和GIS的空間分析功能，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的綜合查詢、統(tǒng)計(jì)分析，提高電網(wǎng)規(guī)劃工作的效率和深度。

3.2.2 施工管理

針對(duì)重點(diǎn)基建工程，開(kāi)發(fā)工程關(guān)鍵信息匯總展示模塊，實(shí)現(xiàn)走廊展示、沿線飛行、施工進(jìn)度及工程概況信息查詢展示功能。該功能以模板方式實(shí)現(xiàn)與各電壓等級(jí)工程信息關(guān)聯(lián)，滿足工程管理、工程匯報(bào)、通道協(xié)調(diào)等工作開(kāi)展。

3.2.3 輔助運(yùn)檢

實(shí)現(xiàn)與PMS、輸變電狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的無(wú)縫兼容，賦予每一個(gè)設(shè)備模型以詳細(xì)的屬性信息，可關(guān)聯(lián)查詢?cè)O(shè)備參數(shù)、檢修記錄、設(shè)計(jì)圖紙等靜態(tài)信息，也可查詢主變油色譜、主變負(fù)荷、導(dǎo)線覆冰等動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)信息，滿足線路巡檢、大修技改等運(yùn)檢工作需求。

3.2.4 輔助應(yīng)急

對(duì)接應(yīng)急指揮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急信息與事故點(diǎn)位置在空間地域內(nèi)的對(duì)應(yīng)和聯(lián)動(dòng)，精確定位故障點(diǎn)，支持與搶修對(duì)應(yīng)的氣象信息查詢、應(yīng)急物資查詢、進(jìn)場(chǎng)路徑查詢、無(wú)人機(jī)飛行路線設(shè)計(jì)等功能，有效提高應(yīng)急效率，使應(yīng)急工作更加全面和直觀。

4 電網(wǎng)業(yè)務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)應(yīng)用成效分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）優(yōu)化變電站備選站址校核工作，增加投資效益。有效提高規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)人員工作效率，縮短變電站址校核時(shí)間，減少勘測(cè)設(shè)計(jì)人員勞動(dòng)成本及工程差旅費(fèi)，以校核工作10人日計(jì)算，巴楚—莎車工程人均增加利潤(rùn)約2.02萬(wàn)元，優(yōu)化后的路徑較原方案節(jié)約投資20.2萬(wàn)元。計(jì)算依據(jù)：2.02×10=20.2萬(wàn)元。

（2）減少野外作業(yè)，降低工作成本。2018年利用平臺(tái)可方便地進(jìn)行規(guī)劃布點(diǎn)選線，極大減少了前期現(xiàn)場(chǎng)踏勘工作量。在全疆各地州推廣使用后，每年可節(jié)省規(guī)劃前期現(xiàn)場(chǎng)工作2萬(wàn)人日以上，每人年成本按照10萬(wàn)元計(jì)，每年可節(jié)省548萬(wàn)元。計(jì)算依據(jù)：（100 000/365）×2≈548萬(wàn)元。

（3）輔助規(guī)劃設(shè)計(jì)，提高管理效率。2017—2018年綜合利用平臺(tái)所集成的豐富大數(shù)據(jù)資源，規(guī)劃前期工作效率提高，平均每項(xiàng)輸變電工程可提前10天投產(chǎn)。

4.2 社會(huì)效益分析

電網(wǎng)規(guī)劃更智能。成果應(yīng)用可有效提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，科學(xué)輔助電網(wǎng)規(guī)劃決策，指導(dǎo)電力設(shè)施布局優(yōu)化，服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)平穩(wěn)較快發(fā)展。項(xiàng)目建設(shè)前瞻性的規(guī)劃及良好的應(yīng)用效果，在推進(jìn)新疆能源資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化的政企溝通及項(xiàng)目規(guī)劃方面發(fā)揮了重要支撐作用。

5 結(jié)語(yǔ)

基于大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)業(yè)務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)豐富了信息含量，奠定了深化應(yīng)用基礎(chǔ)。一是實(shí)現(xiàn)了與二維GIS的數(shù)據(jù)對(duì)接，擴(kuò)充了220 kV及以下電網(wǎng)站線布局、交通路網(wǎng)等信息，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)展現(xiàn)范圍由主網(wǎng)向配網(wǎng)的延伸；二是推進(jìn)了與生產(chǎn)管理系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、營(yíng)銷系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行、電力市場(chǎng)類信息接入，為業(yè)務(wù)領(lǐng)域應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。