面向大數(shù)據(jù)的數(shù)字電網(wǎng)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(wǎng)建設規(guī)模的加大，電力行業(yè)已步入電力大數(shù)據(jù)時代。本文以海南數(shù)字電網(wǎng)為例，闡述了數(shù)字電網(wǎng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀，分析了海南電網(wǎng)的建設現(xiàn)狀與存在問題，提出了以“業(yè)務→應用+數(shù)據(jù)→技術”為驅(qū)動策略的數(shù)字電網(wǎng)平臺構架設計方案，并簡要介紹海南數(shù)字電網(wǎng)平臺的業(yè)務架構、應用架構、數(shù)據(jù)架構和技術架構，為數(shù)字電網(wǎng)和智能電網(wǎng)的建設提供一定的參考。

關鍵詞：海南數(shù)字電網(wǎng) ?大數(shù)據(jù) ?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(zhèn)化建設的加快，我國南部地區(qū)的電網(wǎng)建設規(guī)模也日益加大，電力數(shù)據(jù)開始出現(xiàn)呈幾何倍數(shù)的爆炸式增長態(tài)勢，催動著電力行業(yè)行業(yè)進入大數(shù)據(jù)時代。電力大數(shù)據(jù)有數(shù)據(jù)體量大、數(shù)據(jù)格式多樣化、數(shù)據(jù)結構多樣化、數(shù)據(jù)潛在價值密度低、數(shù)據(jù)處理速度快等特點[1]，存在于電力應用的各個環(huán)節(jié)。對于電力行業(yè)而言，大數(shù)據(jù)技術可滿足海量數(shù)據(jù)的激增和各環(huán)節(jié)工作的迫切需求，有效提高電力行業(yè)發(fā)展，提高電力行業(yè)的對外服務能力，推動我國經(jīng)濟社會發(fā)展，其重要性不言而喻。然而，當前我國的電力系統(tǒng)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(shù)據(jù)、云計算技術來高效、準確的挖掘電力大數(shù)據(jù)的潛在價值，是當前數(shù)字電網(wǎng)中的挑戰(zhàn)，也是機遇。

2018年4月，海南自由貿(mào)易試驗區(qū)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(wǎng)主網(wǎng)架結構改造、城鄉(xiāng)電網(wǎng)智能化升級改造等智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)建設項目[2]。南方電網(wǎng)公司將海南電網(wǎng)公司作為建設南方區(qū)域智能電網(wǎng)綜合示范省排頭兵，結合海南特點，提出了建設數(shù)字電網(wǎng)平臺的建設方案，在海南開展南方五省首個數(shù)字電網(wǎng)平臺試點項目[3]。

1 ?國內(nèi)外建設現(xiàn)狀

國外電力企業(yè)開展了大量的數(shù)據(jù)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(tǒng)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(shù)字電網(wǎng)平臺[4-5]。國內(nèi)的阿里、騰訊、百度等在云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動應用、人工智能等技術領域領跑全國[6]，國內(nèi)電網(wǎng)公司也將大數(shù)據(jù)應用在企業(yè)運營分析管理中，通過設立信息方面專屬機構、完善數(shù)據(jù)基礎、不斷發(fā)掘數(shù)據(jù)資產(chǎn)價值、為企業(yè)戰(zhàn)略準星與服務升級提供有效的決策支撐[7]。

2 ?海南電網(wǎng)信息化建設現(xiàn)狀與問題

海南電網(wǎng)通過在南網(wǎng)統(tǒng)一框架下建立了OS2主站系統(tǒng)、備調(diào)自動化、配電自動化、計量自動化相關系統(tǒng)進行電網(wǎng)業(yè)務信息化改造;同時，建設了狀態(tài)監(jiān)測主站系統(tǒng)、配網(wǎng)規(guī)劃可視化輔助決策系統(tǒng)、充電服務平臺、電壓監(jiān)測系統(tǒng)、電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)等專業(yè)應用系統(tǒng)[8]。在管理信息化方面，建設了涵蓋南網(wǎng)“6+1”系統(tǒng)統(tǒng)一推廣應用的人資、財務、資產(chǎn)、營銷、綜合管理、協(xié)同辦公6類企業(yè)級應用，以及電網(wǎng)GIS平臺、信息集成平臺、數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理平臺、海量準實時數(shù)據(jù)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(wǎng)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(xiàn)了資源的靈活調(diào)用[9]。

海南電網(wǎng)信息化建設已經(jīng)取得了一定的成績，但也存在一定的問題，主要表現(xiàn)在：（1）各業(yè)務領域數(shù)據(jù)綜合利用效率低;（2）數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一、可視化程度低;（3）大數(shù)據(jù)、云計算等新技術理解不透徹、存在重復建設問題。

3 ?海南數(shù)字電網(wǎng)平臺架構設計方案

海南數(shù)字電網(wǎng)平臺采用云計算、大數(shù)據(jù)等技術，將公司現(xiàn)有的規(guī)劃設計、解除建設、市場業(yè)務、一線生產(chǎn)、電網(wǎng)調(diào)度等各類數(shù)據(jù)，以及環(huán)境、社會、經(jīng)濟等外部數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全面貫通，并可基于二維和三維GIS技術，將資產(chǎn)屬性所特有的結構化數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運行時產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)以及電網(wǎng)環(huán)境要素信息通過可視化技術展現(xiàn)出來。平臺通過分析建模，從電網(wǎng)全環(huán)節(jié)感知、資產(chǎn)全周期感知、項目全過程感知、客戶全方位服務、環(huán)境全要素感知、績效全范圍評估等方面，在多個場景開展業(yè)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(wǎng)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(shù)字電網(wǎng)框架以業(yè)務為驅(qū)動力，在設計中將業(yè)務、應用、技術、數(shù)據(jù)綜合考慮，建立由“業(yè)務→應用+數(shù)據(jù)→技術”的驅(qū)動策略。

3.2 業(yè)務架構

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

3.3 應用架構

海南數(shù)字電網(wǎng)平臺應用架構設計包括數(shù)字電網(wǎng)應用、基礎應用功能、業(yè)務應用功能三大部分。數(shù)字電網(wǎng)平臺（海南）應用包括：電網(wǎng)全環(huán)節(jié)感知、資產(chǎn)全周期感知、項目全過程感知、客戶全方位服務、環(huán)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?；A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(shù)據(jù)管理、消息管理、系統(tǒng)管理8個模塊，共計24個一級功能。業(yè)務應用功能包括：配網(wǎng)搶修業(yè)務管理、配搶移動應用2個模塊，共計4個一級功能。

3.4 數(shù)據(jù)架構

海南數(shù)字電網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)架構包括數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)集市、Hadoop平臺、圖形數(shù)據(jù)、海量數(shù)據(jù)平臺（已建）等幾大部分組成。

數(shù)據(jù)倉庫包括位于總部數(shù)據(jù)中心的基礎明細層（TWB）、輕度匯總層（TWC），采用GreenPlum或同類數(shù)據(jù)倉庫技術構建，實現(xiàn)對海南電網(wǎng)公司全業(yè)務結構化數(shù)據(jù)的匯集、融合和統(tǒng)計計算結果。總部數(shù)據(jù)中心輕度匯總層的數(shù)據(jù)推送回海南數(shù)字電網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)集市層，便于為海南數(shù)字電網(wǎng)平臺的服務和應用所訪問。

3.5 技術架構

海南數(shù)字電網(wǎng)平臺的技術架構是數(shù)據(jù)中臺和業(yè)務中臺的融合，從數(shù)據(jù)中臺的角度來說，采用了數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)倉庫等面向OLAP的技術架構，從業(yè)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(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲計算（包括總部數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)倉庫、海南本地部署的數(shù)據(jù)應用集市和大數(shù)據(jù)環(huán)境）、云環(huán)境、平臺服務、平臺應用和業(yè)務應用以及數(shù)據(jù)管理工具等幾部分，如圖4所示。

4 ?結語

海南數(shù)字電網(wǎng)平臺為電網(wǎng)公司、電力公戶、發(fā)電企業(yè)、政府和第三方機構提供了有效的數(shù)據(jù)查詢、分析、仿真服務支撐，并提供了移動應用功能，實現(xiàn)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(qū)一港”戰(zhàn)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(fā)展趨勢，將為數(shù)字海南提供有力支持，為構建海南智能電網(wǎng)打下有力基礎。

參考文獻

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