陜西智能電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)支持平臺設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王中陽，田濤，喬新輝，李鳳亮，嚴(yán)研，明德烈

（1.國網(wǎng)陜西省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，陜西西安 710065；2.北京洛斯達(dá)數(shù)字遙感技術(shù)有限公司，北京 100120；3.華中科技大學(xué)，湖北武漢 430074）

陜西智能電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)支持平臺設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王中陽1，田濤1，喬新輝2，李鳳亮2，嚴(yán)研2，明德烈3

（1.國網(wǎng)陜西省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，陜西西安 710065；2.北京洛斯達(dá)數(shù)字遙感技術(shù)有限公司，北京 100120；3.華中科技大學(xué)，湖北武漢 430074）

陜西智能電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)支持平臺，是國網(wǎng)陜西省電力公司研發(fā)的一體化前期工作平臺，它以計(jì)算機(jī)技術(shù)和大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲技術(shù)為基礎(chǔ)，以電力三維GIS（geographic information system，地理信息系統(tǒng)）技術(shù)及全過程信息化電網(wǎng)技術(shù)為依托，綜合運(yùn)用高精度遙感數(shù)據(jù)處理技術(shù)、海拉瓦技術(shù)等技術(shù)，搭建起了陜西330 kV以上電壓等級的虛擬電網(wǎng)，有效整合了陜西電網(wǎng)相對分散的信息資源，能夠直觀了解電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、線路通道的地理環(huán)境及生產(chǎn)運(yùn)行等業(yè)務(wù)信息，為解決新建電網(wǎng)工程通道選擇日趨困難等規(guī)劃難題提供了新的技術(shù)手段。

陜西電網(wǎng)；虛擬電網(wǎng)；一體化；前期工作平臺；電力GIS

近年來，隨著陜西電網(wǎng)的快速發(fā)展，輸電通道資源日趨緊張，新建工程通道選擇優(yōu)化日益困難，在這種狀況下，需要及時了解通道的地理環(huán)境和已有電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，合理規(guī)劃電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)電網(wǎng)科學(xué)有序建設(shè)[1]，為此需要利用先進(jìn)的技術(shù)手段立體直觀地展示和管理龐大復(fù)雜的電網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)各類信息資源的共享[2-3]。在相關(guān)技術(shù)支撐下，陜西省電力公司開展了陜西智能電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)支持平臺的相關(guān)研究，綜合運(yùn)用電網(wǎng)業(yè)務(wù)一體化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，將遙感影像數(shù)據(jù)、DEM（數(shù)字高程模型）等基礎(chǔ)地理信息，與網(wǎng)架數(shù)據(jù)、設(shè)備模型等電網(wǎng)信息進(jìn)行疊加，并融合電網(wǎng)業(yè)務(wù)信息，形成了一個可以服務(wù)于電網(wǎng)規(guī)劃、通道選擇優(yōu)化、建設(shè)等業(yè)務(wù)的一體化前期工作平臺。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)思路

陜西智能電網(wǎng)建設(shè)技術(shù)支持平臺以計(jì)算機(jī)技術(shù)和大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲技術(shù)為基礎(chǔ)，以電力三維地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）技術(shù)及全過程信息化電網(wǎng)技術(shù)為依托，以高速網(wǎng)絡(luò)為橋梁，通過實(shí)時多細(xì)節(jié)層次（levels of detail，LOD）生成技術(shù)、金字塔技術(shù)等海量數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)度技術(shù)[4]，疊加陜西全省高清影像、DEM和基礎(chǔ)地理信息等數(shù)據(jù)，綜合運(yùn)用高精度遙感數(shù)據(jù)處理技術(shù)[5]、海拉瓦技術(shù)[6]，融合電網(wǎng)主網(wǎng)架三維可視化[7]和框架配置技術(shù)，結(jié)合高級量測體系（advanced metering infrastructure，AMI）和智能化控制的理念[8-10]，通過搭建真實(shí)電網(wǎng)模型實(shí)現(xiàn)全省330 kV及以上電壓等級輸變電工程三維可視化，有效整合了陜西電網(wǎng)相對分散的信息資源，對陜西全省地理環(huán)境及電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行多分辨率、多尺度、多時空的三維動態(tài)展示[11]，為陜西電網(wǎng)規(guī)劃研究、電網(wǎng)建設(shè)等提供電網(wǎng)空間信息的支撐，力圖在模型的準(zhǔn)確性、信息的完善性、速度的流暢性和展示的精細(xì)化程度等方面做到國內(nèi)一流。

1.2 平臺技術(shù)路線設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的總體技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 總體技術(shù)路線Fig.1 Overall technical route

平臺采用C/S結(jié)構(gòu)，在需求分析抽象的基礎(chǔ)上，進(jìn)行軟件功能模塊的劃分及軟件構(gòu)件的設(shè)計(jì)，各層之間采用松耦合的功能構(gòu)件，力圖增強(qiáng)構(gòu)件的可復(fù)用性，具有被封裝為不同粒度“服務(wù)”的可能。平臺開發(fā)采用插件技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)框架的搭建，通過統(tǒng)一的程序接口來調(diào)用不同的功能模塊，支持新增模塊的動態(tài)插入，從而可以對軟件進(jìn)行靈活的組裝搭建。

1.3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目建設(shè)主要分為4個方面：平臺功能建設(shè)、平臺數(shù)據(jù)建設(shè)、外部業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成以及平臺軟硬件支撐的建設(shè)。其總體結(jié)構(gòu)如下：

如圖2所示，平臺功能建設(shè)是在建立陜西虛擬電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過調(diào)研后開發(fā)出符合需求的軟件產(chǎn)品；平臺的數(shù)據(jù)建設(shè)主要是立足于平臺建設(shè)的需要，收集整理平臺建設(shè)所需要的影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程數(shù)據(jù)、專題數(shù)據(jù)、電網(wǎng)設(shè)備模型數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、主網(wǎng)架數(shù)據(jù)等構(gòu)建三維場景所必須的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；外部業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成是將本平臺所需要的數(shù)據(jù)從各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)中推送過來供平臺使用；平臺軟硬件支撐層主要是指構(gòu)建本系統(tǒng)所需要搭建的軟件環(huán)境、硬件環(huán)境及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

圖2 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)Fig.2 Overall architecture design

2 功能設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2.1 功能模塊劃分

本平臺功能模塊劃分如圖3所示。

本項(xiàng)目主要包括由三維基本功能、輔助規(guī)劃研究、輔助可研、輔助電網(wǎng)建設(shè)、輔助運(yùn)檢管理、調(diào)度信息展示等功能模塊組成。

2.1.1 三維基本功能模塊

提供三維場景瀏覽、電網(wǎng)網(wǎng)架空間展示、地圖標(biāo)注、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)管理展示、電力資源組織管理、圖層管理、飛行漫游、快速場景定位、關(guān)聯(lián)查詢、三維空間分析等功能。

2.1.2 輔助規(guī)劃研究模塊

整理陜西省的國民經(jīng)濟(jì)、能源資源、電力基礎(chǔ)信息等規(guī)劃基礎(chǔ)信息，輔助規(guī)劃管理人員進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃、匯報等工作。提供負(fù)荷預(yù)測、電力電量平衡計(jì)算和規(guī)劃成果管理等功能。

2.1.3 輔助可研模塊

通過數(shù)字化的表達(dá)方式，綜合考慮環(huán)保、成本、效率等因素，輔助完成規(guī)劃選線和選址評審工作，并實(shí)現(xiàn)海量信息數(shù)據(jù)的管理與共享，為管理層和設(shè)計(jì)者提供決策、設(shè)計(jì)依據(jù)。提供可研方案設(shè)計(jì)、電網(wǎng)專題分析、輔助可研評審等功能。

2.1.4 輔助電網(wǎng)建設(shè)模塊

以三維可視化的表達(dá)方式，綜合現(xiàn)場地理環(huán)境，提供在建輸變電工程建設(shè)狀態(tài)的總體查詢與展示功能；同時對已建重點(diǎn)工程、優(yōu)秀工程進(jìn)行精細(xì)化建模與全方位展示。

2.1.5 輔助運(yùn)檢管理模塊

提供生產(chǎn)管理信息展示和狀態(tài)監(jiān)測信息展示等功能。

2.1.6 調(diào)度信息展示模塊

提供潮流信息展示、變電站實(shí)時信息展示、省網(wǎng)發(fā)用電情況展示和雷電信息展示等功能。

2.2 應(yīng)用情況

本項(xiàng)目的研究成果已經(jīng)在一些重點(diǎn)工程和項(xiàng)目的前期工作中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益：

1）平臺中集成了全省的高清三維地理影像、國民經(jīng)濟(jì)和電網(wǎng)發(fā)展等數(shù)據(jù)，以及污區(qū)、地震區(qū)等各類專題圖，可方便地進(jìn)行室內(nèi)布點(diǎn)選線，快速鎖定最優(yōu)站址及線路路徑方案，有效提高了輸變電工程規(guī)劃、前期工作效率，有較大的經(jīng)濟(jì)效益。

2）綜合利用平臺所集成的豐富數(shù)據(jù)資源，可進(jìn)一步提高電網(wǎng)規(guī)劃及建設(shè)的科學(xué)性與準(zhǔn)確性，可直接或間接縮短項(xiàng)目建設(shè)周期，減少土地占用，有良好的生態(tài)效益。

圖3 平臺功能模塊劃分Fig.3 Platform function module

3 結(jié)語

本平臺研究了綜合利用多種技術(shù)全面支持陜西智能電網(wǎng)建設(shè)，建立了覆蓋全省主網(wǎng)的輸電線路、變電站及電源點(diǎn)的“虛擬電網(wǎng)”，提供了一種輔助電網(wǎng)規(guī)劃、可研等前期工作的方案，其研究成果在實(shí)際工作中產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益，推廣前景良好。未來平臺可以以更高精度的三維地圖、模型為基準(zhǔn)，覆蓋到更全面的電網(wǎng)生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)節(jié)，融合到智能化操作層次[12-14]，為電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)發(fā)揮更大作用。

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（編輯 張曉娟）

Design and Implementation of the Shaanxi Smart Grid Construction Technology Support Platform

WANG Zhongyang1，TIAN Tao1，QIAO Xinhui2，LI Fengliang2，YAN Yan2，MING Delie3
（1.State Grid Shaanxi Economic Research Institute，Xi’an 710065，Shaanxi，China；2.Beijing North-Star Digital Remote Sensing Technology Co.，Ltd.，Beijing 100120，China；3.Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，Hubei，China）

The Shaanxi Smart Grid Construction Technology Support Platform is an integration preliminary working platform developed by State Grid Shaanxi Electric Power Company.Based on computer technology and large-scale data storage technology and with support of power three-dimensional geographic information system and the whole process of information network technology，this platform comprehensively uses high precision of remote sensing data processing technology，Helava technology to build a virtual Shaanxi power grid of 330 kV and above.The platform can effectively integrate the distributed information resources of Shaanxi power grid so that operation personnel can intuitively understand the topology of power grid，geographical environment of the line channel and operation information，and therefore provide a new technical means to solve the planning problem of new power grid projects.

Shaanxi Power Grid；virtual power grid；integration；preliminary working platform；power GIS

2016-03-27。

王中陽（1974—），男，碩士，高工，研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)規(guī)劃研究；

田 濤（1971—），男，碩士，高工，研究方向?yàn)橹悄茈婏L(fēng)規(guī)劃；

喬新輝（1982—），男，碩士，高工，研究方向?yàn)殡娏π畔⒒?/p>

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（61273241）。

Project Supported by the National Natural Science Foundation of China（61273241）.

1674-3814（2016）11-0087-04

TM743

A