面向大數據的數字電網平臺架構設計方案探討

郭瑋 劉瑛 王國仕 陳世義

摘 ? 要：隨著我國電網建設規模的加大，電力行業已步入電力大數據時代。本文以海南數字電網為例，闡述了數字電網的國內外現狀，分析了海南電網的建設現狀與存在問題，提出了以“業務→應用+數據→技術”為驅動策略的數字電網平臺構架設計方案，并簡要介紹海南數字電網平臺的業務架構、應用架構、數據架構和技術架構，為數字電網和智能電網的建設提供一定的參考。

關鍵詞：海南數字電網 ?大數據 ?電力

中圖分類號：TM72 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（c）-0126-03

隨著我國人口分布格局的變化和城鎮化建設的加快，我國南部地區的電網建設規模也日益加大，電力數據開始出現呈幾何倍數的爆炸式增長態勢，催動著電力行業行業進入大數據時代。電力大數據有數據體量大、數據格式多樣化、數據結構多樣化、數據潛在價值密度低、數據處理速度快等特點[1]，存在于電力應用的各個環節。對于電力行業而言，大數據技術可滿足海量數據的激增和各環節工作的迫切需求，有效提高電力行業發展，提高電力行業的對外服務能力，推動我國經濟社會發展，其重要性不言而喻。然而，當前我國的電力系統的復雜度以及用戶要求的不斷提高，對于如何通過使用大數據、云計算技術來高效、準確的挖掘電力大數據的潛在價值，是當前數字電網中的挑戰，也是機遇。

2018年4月，海南自由貿易試驗區正式啟動，為推進電力和天然氣的體制改革，海南省先后啟動了電網主網架結構改造、城鄉電網智能化升級改造等智能電網、微電網建設項目[2]。南方電網公司將海南電網公司作為建設南方區域智能電網綜合示范省排頭兵，結合海南特點，提出了建設數字電網平臺的建設方案，在海南開展南方五省首個數字電網平臺試點項目[3]。

1 ?國內外建設現狀

國外電力企業開展了大量的數據分析應用的嘗試，涉及用戶行為分析、需求響應分析、設備風險分析、系統風險評估、能效分析、決策支持等多個領域，取得了顯著效果。國外，施耐德、BG&E、ConEdision、Autogrid System等電氣公司紛紛建立了數字電網平臺[4-5]。國內的阿里、騰訊、百度等在云計算、大數據、物聯網、移動應用、人工智能等技術領域領跑全國[6]，國內電網公司也將大數據應用在企業運營分析管理中，通過設立信息方面專屬機構、完善數據基礎、不斷發掘數據資產價值、為企業戰略準星與服務升級提供有效的決策支撐[7]。

2 ?海南電網信息化建設現狀與問題

海南電網通過在南網統一框架下建立了OS2主站系統、備調自動化、配電自動化、計量自動化相關系統進行電網業務信息化改造;同時，建設了狀態監測主站系統、配網規劃可視化輔助決策系統、充電服務平臺、電壓監測系統、電能質量在線監測系統等專業應用系統[8]。在管理信息化方面，建設了涵蓋南網“6+1”系統統一推廣應用的人資、財務、資產、營銷、綜合管理、協同辦公6類企業級應用，以及電網GIS平臺、信息集成平臺、數據資產管理平臺、海量準實時數據服務品臺等技術支持平臺。在新信息技術研究應用方面，海南電網公司通過虛擬化技術搭建了計算資源池、存儲資源池，在一定程度上實現了資源的靈活調用[9]。

海南電網信息化建設已經取得了一定的成績，但也存在一定的問題，主要表現在：（1）各業務領域數據綜合利用效率低;（2）數據標準不統一、可視化程度低;（3）大數據、云計算等新技術理解不透徹、存在重復建設問題。

3 ?海南數字電網平臺架構設計方案

海南數字電網平臺采用云計算、大數據等技術，將公司現有的規劃設計、解除建設、市場業務、一線生產、電網調度等各類數據，以及環境、社會、經濟等外部數據，實現數據的全面貫通，并可基于二維和三維GIS技術，將資產屬性所特有的結構化數據、電網運行時產生的實時數據以及電網環境要素信息通過可視化技術展現出來。平臺通過分析建模，從電網全環節感知、資產全周期感知、項目全過程感知、客戶全方位服務、環境全要素感知、績效全范圍評估等方面，在多個場景開展業務應用，輔助解決停電信息傳遞、重過載低電壓治理、設備故障定位與研判、項目信息全程跟蹤等核心需求，支持網架重構、運行方式模擬、故障模擬等模擬仿真功能。

3.1 總體架構

海南數字電網框架以業務為驅動力，在設計中將業務、應用、技術、數據綜合考慮，建立由“業務→應用+數據→技術”的驅動策略。

3.2 業務架構

海南數字電網平臺應用設計是在公司企業架構（EA）和一體化信息系統的業務流程的成果上提取的，以企業架構的視角展示相關的業務架構，對海南數字電網平臺進行相關設計。

3.3 應用架構

海南數字電網平臺應用架構設計包括數字電網應用、基礎應用功能、業務應用功能三大部分。數字電網平臺（海南）應用包括：電網全環節感知、資產全周期感知、項目全過程感知、客戶全方位服務、環境全要素感知、績效全范圍評估、移動應用7大模塊，共計29個一級功能。基礎應用功能包括：模擬仿真、基礎工具、三維地圖管理、服務管理、分析計算、數據管理、消息管理、系統管理8個模塊，共計24個一級功能。業務應用功能包括：配網搶修業務管理、配搶移動應用2個模塊，共計4個一級功能。

3.4 數據架構

海南數字電網平臺的數據架構包括數據倉庫、數據集市、Hadoop平臺、圖形數據、海量數據平臺（已建）等幾大部分組成。

數據倉庫包括位于總部數據中心的基礎明細層（TWB）、輕度匯總層（TWC），采用GreenPlum或同類數據倉庫技術構建，實現對海南電網公司全業務結構化數據的匯集、融合和統計計算結果。總部數據中心輕度匯總層的數據推送回海南數字電網平臺的數據集市層，便于為海南數字電網平臺的服務和應用所訪問。

3.5 技術架構

海南數字電網平臺的技術架構是數據中臺和業務中臺的融合，從數據中臺的角度來說，采用了數據中心、數據倉庫等面向OLAP的技術架構，從業務中臺的角度來說，包括基于微服務架構的各類面向OLTP的服務，具體分為數據源、數據采集、數據存儲計算（包括總部數據中心的數據倉庫、海南本地部署的數據應用集市和大數據環境）、云環境、平臺服務、平臺應用和業務應用以及數據管理工具等幾部分，如圖4所示。

4 ?結語

海南數字電網平臺為電網公司、電力公戶、發電企業、政府和第三方機構提供了有效的數據查詢、分析、仿真服務支撐，并提供了移動應用功能，實現PC端到移動端的有效銜接。平臺符合國家對海岸提出的“一區一港”戰略定位，項目整體設計合理，技術路線先進，可操作性強，符合市場發展趨勢，將為數字海南提供有力支持，為構建海南智能電網打下有力基礎。

參考文獻

[1] 楊佳.基于云計算的電力大數據分析技術與應用[J].信息與電腦，2019（8）：30.

[2] 何宇瞳，帥泉，孫維鋒.南方電網全力支持建設美好新海南[J].農村電工，2018，26（6）：2.

[3] 鄭外生.對智能電網相關三個重要概念的認識[J].中國電力企業管理，2019（10）：52.

[4] 蔣婷.DCM-DFIG風力發電模擬系統的研究[D].上海交通大學，2012.

[5] Asad Z CMAR. A two-way street： Green big data processing for a greener smart grid[J].IEEE Systems Journal.2016，11（2）：784.

[6] 孫冰.阿里騰訊等巨頭進入！工業互聯網爭奪戰打響[J].中國經濟周刊，2018（20）：60.

[7] 劉雪，韓瑩.我國智能電網建設亟待提速[N].首都建設報，2012-09-21.

[8] 海南電網公司調度數據網投入運行[J].云南水力發電，2018，34（6）：155.

[9] 鐘準，李志勇，李偉寧.海南電網有限責任公司桌面云建設實現與分析[J].信息與電腦：理論版，2018（19）：12，7.