基于大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)業(yè)務規(guī)劃系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

鄒岳琳 劉 昆 王天軍

（國網(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

為響應國家“一帶一路”建設號召，落實國網(wǎng)公司用數(shù)據(jù)管理企業(yè)、用信息驅(qū)動業(yè)務的要求，國網(wǎng)新疆電力首創(chuàng)“基于大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)業(yè)務工作平臺”，實現(xiàn)“數(shù)據(jù)信息共享、業(yè)務協(xié)同決策、設備可視化監(jiān)視、線路優(yōu)選規(guī)劃”的電網(wǎng)業(yè)務協(xié)同工作平臺。2017年9月8日，國家電網(wǎng)公司總部領(lǐng)導現(xiàn)場調(diào)研評價“該平臺充分體現(xiàn)與地理信息系統(tǒng)聯(lián)動的特點，突破了專業(yè)系統(tǒng)壁壘，用高效的虛擬現(xiàn)實手段支撐電網(wǎng)管理決策”，并要求加快全面推廣應用。

1 電網(wǎng)業(yè)務規(guī)劃系統(tǒng)概述

1.1 建設背景

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

問題1：專業(yè)協(xié)同不夠緊密，業(yè)務信息系統(tǒng)局限于專業(yè)分工，功能單一。

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

問題3：線路選址不夠精益，選址設計方案局限于孤立領(lǐng)域，視角單一。

1.2 主要做法

通過搭建“基于大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)業(yè)務工作平臺”，突破專業(yè)壁壘，深化業(yè)務融合，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)平臺環(huán)境實現(xiàn)“數(shù)據(jù)信息共享、業(yè)務協(xié)同決策、設備可視化監(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)務規(guī)劃系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）以大數(shù)據(jù)平臺為基礎，打通內(nèi)外部數(shù)據(jù)共享機制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的“快速導航”。

基于大數(shù)據(jù)平臺，應用Hadoop+WebMagic框架，實現(xiàn)對電網(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、價值密度高。構(gòu)建多源海量電網(wǎng)核心業(yè)務數(shù)據(jù)庫及信息互通共享機制，打破各個數(shù)據(jù)系統(tǒng)之間的“壁壘”，為促進部門之間高效協(xié)同奠定基礎（圖1）。

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

圖1 電網(wǎng)業(yè)務工作平臺基礎架構(gòu)

以BIM平臺為底層架構(gòu)，將三維模型與業(yè)務數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，集成專業(yè)模型，并以集成模型為載體，關(guān)聯(lián)施工過程中的進度、合同、成本、質(zhì)量、安全、圖紙、物料等信息，將整體建設過程可視化，為項目提供數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)有效決策和精細管理，從而達到減少施工變更、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，對變電站、換流站的各個元素及其功能特性進行數(shù)字化表達，實現(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工程進度動態(tài)控制能力。

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

為驅(qū)動線路選址決策優(yōu)化問題的建模和求解，項目提出“大數(shù)據(jù)—粒計算—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，以鼠標點擊拾取坐標，繪制輸電線路路徑走向圖，并能夠進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，對影響線路選址的各因素進行設定并賦予不同權(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)務規(guī)劃系統(tǒng)典型業(yè)務分析

3.1 系統(tǒng)業(yè)務架構(gòu)設計

在大數(shù)據(jù)智庫當前開放的框架下，充分發(fā)揮平臺數(shù)據(jù)資源豐富、三維展現(xiàn)效果直觀等優(yōu)勢，有效整合基礎地理數(shù)據(jù)、電網(wǎng)設備三維模型和電網(wǎng)規(guī)劃建設、生產(chǎn)經(jīng)營等多元核心業(yè)務數(shù)據(jù)，建立全面支撐新疆電網(wǎng)規(guī)劃建設、生產(chǎn)運行、調(diào)度營銷等核心業(yè)務的綜合智庫，支撐電網(wǎng)核心業(yè)務協(xié)同應用，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)務規(guī)劃系統(tǒng)架構(gòu)設計

3.2 典型業(yè)務模型分析

3.2.1 輔助規(guī)劃

基于二、三維GIS融合技術(shù)，通過對現(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)度的歷史及實時數(shù)據(jù)和GIS的空間分析功能，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的綜合查詢、統(tǒng)計分析，提高電網(wǎng)規(guī)劃工作的效率和深度。

3.2.2 施工管理

針對重點基建工程，開發(fā)工程關(guān)鍵信息匯總展示模塊，實現(xiàn)走廊展示、沿線飛行、施工進度及工程概況信息查詢展示功能。該功能以模板方式實現(xiàn)與各電壓等級工程信息關(guān)聯(lián)，滿足工程管理、工程匯報、通道協(xié)調(diào)等工作開展。

3.2.3 輔助運檢

實現(xiàn)與PMS、輸變電狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的無縫兼容，賦予每一個設備模型以詳細的屬性信息，可關(guān)聯(lián)查詢設備參數(shù)、檢修記錄、設計圖紙等靜態(tài)信息，也可查詢主變油色譜、主變負荷、導線覆冰等動態(tài)監(jiān)測信息，滿足線路巡檢、大修技改等運檢工作需求。

3.2.4 輔助應急

對接應急指揮系統(tǒng)，實現(xiàn)應急信息與事故點位置在空間地域內(nèi)的對應和聯(lián)動，精確定位故障點，支持與搶修對應的氣象信息查詢、應急物資查詢、進場路徑查詢、無人機飛行路線設計等功能，有效提高應急效率，使應急工作更加全面和直觀。

4 電網(wǎng)業(yè)務規(guī)劃系統(tǒng)應用成效分析

4.1 經(jīng)濟效益分析

（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)劃勘測設計人員工作效率，縮短變電站址校核時間，減少勘測設計人員勞動成本及工程差旅費，以校核工作10人日計算，巴楚—莎車工程人均增加利潤約2.02萬元，優(yōu)化后的路徑較原方案節(jié)約投資20.2萬元。計算依據(jù)：2.02×10=20.2萬元。

（2）減少野外作業(yè)，降低工作成本。2018年利用平臺可方便地進行規(guī)劃布點選線，極大減少了前期現(xiàn)場踏勘工作量。在全疆各地州推廣使用后，每年可節(jié)省規(guī)劃前期現(xiàn)場工作2萬人日以上，每人年成本按照10萬元計，每年可節(jié)省548萬元。計算依據(jù)：（100 000/365）×2≈548萬元。

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

4.2 社會效益分析

電網(wǎng)規(guī)劃更智能。成果應用可有效提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平，科學輔助電網(wǎng)規(guī)劃決策，指導電力設施布局優(yōu)化，服務經(jīng)濟社會平穩(wěn)較快發(fā)展。項目建設前瞻性的規(guī)劃及良好的應用效果，在推進新疆能源資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化的政企溝通及項目規(guī)劃方面發(fā)揮了重要支撐作用。

5 結(jié)語

基于大數(shù)據(jù)的電網(wǎng)業(yè)務規(guī)劃系統(tǒng)豐富了信息含量，奠定了深化應用基礎。一是實現(xiàn)了與二維GIS的數(shù)據(jù)對接，擴充了220 kV及以下電網(wǎng)站線布局、交通路網(wǎng)等信息，實現(xiàn)了電網(wǎng)展現(xiàn)范圍由主網(wǎng)向配網(wǎng)的延伸；二是推進了與生產(chǎn)管理系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)對接，實現(xiàn)了電網(wǎng)生產(chǎn)運行、電力市場類信息接入，為業(yè)務領(lǐng)域應用奠定了基礎。