錢 雷 肖重金 梁繼涵

1. 武漢供電設(shè)計院有限公司，湖北 武漢 430000

2. 國網(wǎng)武漢供電公司，湖北 武漢 430000

當(dāng)前，各個大型企業(yè)都開始響應(yīng)數(shù)字化發(fā)展，并將數(shù)字化轉(zhuǎn)型提上了日程。對此，國家電網(wǎng)高度重視將數(shù)字化建設(shè)，并積極推動企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，以此建設(shè)智能電網(wǎng)。電網(wǎng)公司對數(shù)字電網(wǎng)構(gòu)架的提出，促進(jìn)了電力企業(yè)的數(shù)字化進(jìn)程。電網(wǎng)公司實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，其必須將數(shù)字化本質(zhì)把握好，創(chuàng)建數(shù)字化的思維，實現(xiàn)抽象數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、事物的刻畫、規(guī)律的挖掘以及引領(lǐng)實踐這樣一個良好的循環(huán)，讓思維和實踐能夠統(tǒng)一。鑒于此，文章對GIS 背景下電網(wǎng)平臺的設(shè)計與運用進(jìn)行分析，也給相關(guān)實踐者提供更多參考。

1 GIS背景下數(shù)字電網(wǎng)平臺的設(shè)計

1.1 架構(gòu)的設(shè)計

電網(wǎng)平臺的創(chuàng)建主要基于三維GIS，是對新技術(shù)的一種整合，其屬于綜合性的基礎(chǔ)平臺，平臺可分為基礎(chǔ)功能、數(shù)字運用以及GIS 與支撐功能三大部分。架構(gòu)設(shè)計所運用的原理有：①基于通信技術(shù)。設(shè)計時需考慮公司內(nèi)部各個系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)貫通和共享，能夠?qū)λ袠I(yè)務(wù)的屬性及實時數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，讓電網(wǎng)和環(huán)境、資源、管理、運行、經(jīng)營等相連通，實現(xiàn)全面數(shù)字化，將數(shù)據(jù)采集與GIS 全景全面展現(xiàn)出來[1]。②采用智能決策、系統(tǒng)仿真和大數(shù)據(jù)深度挖掘、分析的方式提供給電網(wǎng)公司一個全新數(shù)據(jù)及決策的支撐。該方式對內(nèi)能使電網(wǎng)規(guī)劃、決策支撐及設(shè)備管理更加精細(xì)化，對外可使競爭業(yè)務(wù)更加完善，給客戶提供全面的服務(wù)。③要想實現(xiàn)全面數(shù)字化，讓每一個領(lǐng)域的信息和數(shù)字得到系統(tǒng)的管理，就要使用物理電網(wǎng)進(jìn)行友好發(fā)電，實現(xiàn)輸變電高效和安全，做到配電靈活可靠，用電多樣化和智能化，只有這樣，才能使數(shù)字化電網(wǎng)平臺得到更好的建設(shè)，并實現(xiàn)其服務(wù)功能。④平臺上所接入的內(nèi)部數(shù)據(jù)（數(shù)字化相關(guān)數(shù)據(jù)、自動化計量、調(diào)度運行、配電自動化以及其他的直采數(shù)據(jù)），外部數(shù)據(jù)（發(fā)電信息、政策、法規(guī)、行業(yè)統(tǒng)計、國民經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境監(jiān)管等）均需要實現(xiàn)可視化服務(wù)，所設(shè)計的電網(wǎng)平臺可對這些數(shù)據(jù)存儲、計算、管理并分析，在三維GIS 背景下，架構(gòu)的設(shè)計要能給用戶提供全面的數(shù)據(jù)展示及模擬仿真，將各種分析工具運用起來，實現(xiàn)資產(chǎn)、環(huán)境、客戶、績效和項目的全面建設(shè)，也給發(fā)電企業(yè)、用戶、政府等機(jī)構(gòu)提供相應(yīng)的運用支撐[2]。

1.2 GIS 和支撐功能的設(shè)計

電網(wǎng)平臺對GIS 系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)用，通過其提供的地圖進(jìn)行定位查詢，并對緩沖區(qū)進(jìn)行分析，用地圖、電網(wǎng)架構(gòu)及地理接線等相關(guān)數(shù)據(jù)來實現(xiàn)GIS 中各種業(yè)務(wù)的運用，同時向上呈現(xiàn)全景展示、分析工具以及模擬仿真的支撐功能。具體設(shè)計：①二維地圖。主要是對GIS平臺的電網(wǎng)、工程、電源、專題、氣象以及通信等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，根據(jù)所需對實時數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，達(dá)到GIS 地圖上多元數(shù)據(jù)可實時查詢并分析的目的[3]。②三維地圖。該地圖基于二維的基礎(chǔ)之上實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，采用三維數(shù)字化的移交方法，讓輸電線路和變電站的三維模型達(dá)到可視化的效果，還能進(jìn)行屬性、信息狀態(tài)等的查詢。③支撐功能。借助其他的支撐功能，將平臺上各種基礎(chǔ)功能和核心功能進(jìn)行整合，能夠達(dá)到電網(wǎng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、運行數(shù)據(jù)及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的全面展現(xiàn)，其還支持在三維場景中對網(wǎng)架演進(jìn)的模擬、故障模擬、操作模擬及災(zāi)害模擬等，模擬仿真的過程中還能提供各種分析工具，實現(xiàn)了功能的全面性[4]。

1.3 基礎(chǔ)功能的設(shè)計

對數(shù)字電網(wǎng)平臺的基礎(chǔ)功能進(jìn)行設(shè)計時，需考慮該功能可達(dá)到數(shù)據(jù)接入、分析處理、管理和共享的目的，具體是：數(shù)據(jù)的接入和存儲、系統(tǒng)的管理、分析計算、數(shù)據(jù)的管理及平臺服務(wù)。①數(shù)據(jù)的接入和存儲。要能接入內(nèi)外數(shù)據(jù)，同時將其保存于平臺。數(shù)據(jù)的類型有電壓等級數(shù)據(jù)、生命周期、時序數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)和音視頻數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)可統(tǒng)稱為非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)[5]。②系統(tǒng)的管理。該系統(tǒng)的設(shè)計能夠?qū)δ軝?quán)限和用戶的授權(quán)、角色等進(jìn)行有效管理。③分析和計算。該設(shè)計主要是對平臺數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計計算，挖掘更深的數(shù)據(jù)，進(jìn)行空間和拓?fù)浞治?，實現(xiàn)電氣計算，該設(shè)計還能把人工智能融入其中，達(dá)到數(shù)據(jù)智能化分析的目的。④數(shù)據(jù)的管理。該設(shè)計主要是管理數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量，實現(xiàn)元數(shù)據(jù)管理。該設(shè)計主要是采用數(shù)據(jù)加密和授權(quán)等方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，保證數(shù)據(jù)安全。⑤平臺服務(wù)。該設(shè)計主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，把計算分析的功能展現(xiàn)出來，提供數(shù)據(jù)可視化、計算分析及數(shù)據(jù)訪問的服務(wù)，可讓用戶直接對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行防范，實現(xiàn)了可視化的靈活性。該設(shè)計主要給用戶提供一個安全數(shù)據(jù)箱，實現(xiàn)對相關(guān)的數(shù)據(jù)的分析、處理和試驗，還能按照用戶的要求自定義設(shè)計相關(guān)報表，最后可供使用[6]。

1.4 運用功能的設(shè)計

運用功能的設(shè)計主要考慮的是電網(wǎng)公司、電力用戶以及政府等有關(guān)機(jī)構(gòu)，該功能需實現(xiàn)多種運用的支撐。

（1）電網(wǎng)公司。對于電網(wǎng)公司而言，運用功能的設(shè)計主要達(dá)到協(xié)調(diào)電網(wǎng)中的各個環(huán)節(jié)、管理公司全部資產(chǎn)、管控項目全部過程、給客戶提供全面服務(wù)、感知環(huán)境中的所有要素、對整個范圍的績效進(jìn)行評估等。①電網(wǎng)各環(huán)節(jié)協(xié)同。其主要是建立在源、網(wǎng)、荷、儲的基礎(chǔ)之上，是對這些環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)，讓傳統(tǒng)能源、儲能和新能源的點、基在站、線、變、戶中感知電網(wǎng)網(wǎng)架、安全風(fēng)險及全景的負(fù)荷信息。②資產(chǎn)全面管理。能夠達(dá)到電網(wǎng)相關(guān)設(shè)備新增、運營、變更、維修、退運等整個周期狀態(tài)和物資庫存相關(guān)信息的感知與管理。③項目的監(jiān)管。其主要是對多源數(shù)據(jù)的整合、計劃與基建，實現(xiàn)了項目規(guī)劃、設(shè)計、施工、完工、驗收等每個階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的可視化，讓項目更順利。④客戶的全面性服務(wù)。能夠?qū)⒖蛻舻漠嬒?、智能家居、業(yè)擴(kuò)報裝等相關(guān)需求反映出來，根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)為客戶提供更加多樣化、靈活和友好的服務(wù)，同時，其可實現(xiàn)多渠道、多方式及多維度主動為客戶服務(wù)，給客戶更好的體驗。對環(huán)境的全面感知，可支持溫度、濕度、風(fēng)向、氣壓、降水情況等相關(guān)要素的感知和監(jiān)測，還能對臺風(fēng)、山火、地震、雷擊等災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警，并對這些因素進(jìn)行模擬、評估，達(dá)到全面跟蹤災(zāi)害的目的，實現(xiàn)更好的預(yù)防。⑤績效的全面評估。該設(shè)計能夠達(dá)將指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化，實現(xiàn)對發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的支持，還能對電網(wǎng)指標(biāo)、公司運行和成長指標(biāo)等相關(guān)信息進(jìn)行計算，并將其展現(xiàn)出來。

（2）第三方機(jī)構(gòu)（企業(yè)、用戶、政府等）運用。將電網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行脫敏處理并共享發(fā)布，給社會提供有價值的電網(wǎng)數(shù)據(jù)。發(fā)電企業(yè)：平臺給發(fā)電企業(yè)出示發(fā)電計劃、新能源的接納、調(diào)峰、調(diào)頻等機(jī)制的優(yōu)化服務(wù)，這樣可幫助發(fā)電企業(yè)將成本進(jìn)一步降低，讓電網(wǎng)調(diào)度的負(fù)荷得以減輕。用戶方面：平臺能夠給各類用戶提供一些節(jié)能優(yōu)化的服務(wù)，還能對其用電費用進(jìn)行分析，讓其感受個性化服務(wù)，此外，用戶還能通過平臺實現(xiàn)交互，體現(xiàn)了電力服務(wù)的創(chuàng)新優(yōu)化，該平臺還可支持用戶進(jìn)行多樣化及個性化的運用。政府等第三方機(jī)構(gòu)：平臺能夠給政府提供一些輔助性決策，有助于智慧城市的創(chuàng)建，還能給政府提供一些有用的數(shù)據(jù)及工具，讓其對社會用電進(jìn)行分析。此外，平臺還能給設(shè)計單位及施工單位等提供用電規(guī)劃和設(shè)計，讓其創(chuàng)建過程中得到更多的優(yōu)化，實現(xiàn)電力綜合服務(wù)。

2 基于GIS背景下數(shù)字電網(wǎng)平臺的應(yīng)用

2.1 態(tài)勢感知的運用

態(tài)勢感知能夠?qū)㈦娋W(wǎng)的地理及電氣接線情況展現(xiàn)出來，其主要建立在站、線、變、戶的基礎(chǔ)之上，實現(xiàn)了關(guān)系可視化，其還能為相關(guān)人員提供電工、負(fù)荷、人口、電量及國民經(jīng)濟(jì)等有關(guān)數(shù)據(jù)的查詢，實現(xiàn)了設(shè)備狀態(tài)及運行情況的實時監(jiān)管。GIS 背景下，數(shù)字電網(wǎng)平臺在態(tài)勢感知中的運用，讓電網(wǎng)服務(wù)更加優(yōu)勢化。

2.2 客戶個性畫像的運用

該運用主要是建立在客戶檔案、電量、業(yè)擴(kuò)記錄、電費、停電記錄、回訪、用電行為和投訴等用戶和電網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行交互時所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，其還和外部銀行、人口屬性、社交、社會信用等的數(shù)據(jù)來源相關(guān)聯(lián)，以此創(chuàng)建全面的客戶畫像，對客戶的用電、資產(chǎn)、信用等相關(guān)信息進(jìn)行更加全面的了解。其還能從用戶本身的特點、用電的需求等進(jìn)行分析，繪制客戶畫像，創(chuàng)建客戶標(biāo)簽，主動發(fā)現(xiàn)客戶的訴求，并根據(jù)其訴求進(jìn)行解決，其優(yōu)勢是：可迅速識別、達(dá)到精準(zhǔn)服務(wù)，客戶的滿意度進(jìn)一步提升。

2.3 互動措施推薦運用

該運用需將發(fā)電、協(xié)調(diào)、水調(diào)、調(diào)度系統(tǒng)一起接入，并通過源、網(wǎng)、荷的互動方式及控制過程中的數(shù)據(jù)，將其變動的情況、方案、控制結(jié)果以動態(tài)的方式展現(xiàn)出來，然后按照負(fù)荷用電的曲線、市場數(shù)據(jù)及所納入的電源點安排每個時間所推薦的電源，并提供電源的出力調(diào)控措施。

2.4 低電壓治理的運用

該運用主要是對諸多數(shù)據(jù)源進(jìn)行整合，根據(jù)GIS所展現(xiàn)的低電壓情況，分析低電壓產(chǎn)生的原因，然后將所得到的治理方案進(jìn)行推廣，再以此對低電壓的改善情況進(jìn)行評估，此運用實現(xiàn)了對低電壓的分析診斷和治理。

2.5 停電運用

該運用主要是對停電的計量、計劃、缺點及報障等進(jìn)行整合，之后構(gòu)建出涉及各個領(lǐng)域的停電信息及相關(guān)數(shù)據(jù)，讓停電信息在調(diào)度、營銷及生產(chǎn)部門進(jìn)行流通，并實現(xiàn)共享，該運用實現(xiàn)了客服的迅速響應(yīng)，提高了對故障的快速決策及搶修調(diào)度的效率。

2.6 工程項目的時態(tài)展示運用

該運用主要建立在GIS 地圖與網(wǎng)架數(shù)據(jù)上，其是對電網(wǎng)中各個環(huán)節(jié)的建設(shè)，可對項目中各階段相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，展示涵蓋的項目規(guī)模、實地場景、建設(shè)情況及投資情況，該運用能夠?qū)崿F(xiàn)項目的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營及退運等，可對整個過程的信息進(jìn)行查詢并顯示。

2.7 災(zāi)害監(jiān)管的運用

此運用主要是對災(zāi)害天氣進(jìn)行監(jiān)測，達(dá)到精準(zhǔn)感知降雨等目的，將氣象實況進(jìn)行網(wǎng)格化展示，再與區(qū)域中的設(shè)備信息相結(jié)合，實現(xiàn)受災(zāi)情況的分析，根據(jù)分析結(jié)果提供電網(wǎng)預(yù)防及應(yīng)對的措施。該運用能夠進(jìn)行災(zāi)前評估，根據(jù)評估制定應(yīng)急措施。此外，該運用還能將災(zāi)中和災(zāi)后的情況感知出來，為災(zāi)害應(yīng)對策略的制定提供依據(jù)，達(dá)到全程監(jiān)控的效果。

3 結(jié) 語

電網(wǎng)平臺對發(fā)、輸、變、配、用電等相關(guān)環(huán)節(jié)的數(shù)字化建設(shè)進(jìn)行整合，實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的接入，實現(xiàn)存儲處理和分析，讓電網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)可視化，并達(dá)到模擬仿真與高級運用的目的。在電力行業(yè)當(dāng)中，每一個用戶都能從數(shù)字電網(wǎng)平臺獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)、計算及運用支撐，將管理效益進(jìn)一步提升，還能提升自己的對外競爭力?？傊?，GIS 背景下，數(shù)字電網(wǎng)平臺的設(shè)計及運用對電力行業(yè)有積極的作用。