电网规划研究平台建设经验和未来发展方向

黄平，李晖，冯建雷，刘学，张炯平

(1.国网北京经济技术研究院，北京市 100052;2.上海欣能信息科技发展有限公司，上海市 200025)

0 引言

电网规划研究平台(power grid planning research platform，PGPRP)是我国首个面向输电网规划的一体化平台系统［1-3］。该平台于2009年初完成立项开始建设，期间经历了总体实施方案制定、需求分析、系统功能设计、部署实施、试运行和正式运行等阶段，于2011年底完成全部建设任务，2012年完成项目验收。应用于国家电网公司总部、国网经研院、江苏和重庆等省级公司的规划分析研究业务中，取得了初步应用成果和丰富的建设经验。

当前，国家电网公司正在深入进行“2个转变”和“三集五大”体系建设。大规划体系建设方案明确提出要建设公司级的一体化电网规划设计平台［4］，作为国家电网公司大规划体系的技术支撑平台，对电网规划业务和大规划平台系统建设提出了更高要求。平台将成为国家电网公司规划设计体系的管理组织平台、业务技术平台、研究开发平台，为实现规划管理和业务模式的转变提供技术基础。

PGPRP是全面开展大规划平台系统建设的前期基础，完成了大量的设计研究和技术储备工作。PGPRP为开放式、多用户系统，按国家电网公司总部、网省公司2级应用设计，数据存储采用Oracle商用数据库，在地理信息系统基础上基于B/S (browser/server)和C/S(client/server)架构实现。采用规范化原则进行数据库设计，初步建立了电网规划网架数据模型。功能设计贯穿了规划的所有流程，保证了平台的实用性，同时将技术应用功能和管理功能相结合。

本文总结了平台整个建设过程的经验，展望了未来发展方向，提出了下一步建设工作的原则思路。

1 总体设计

规划设计的平台系统已经存在大量研究成果，但都主要针对规划工作中某些局部问题进行研究，并未形成覆盖实际规划业务全流程的全局应用。PGPRP建设没有成熟经验，需要对平台建设的组织管理方式、系统架构、实施方案、运行应用方案进行总设计，并需要考虑以下原则问题。

(1)平台系统建设:电力系统工业是成熟工业，本质没有变化，电力系统技术和运行模式进一步提升的潜力不大。随着信息技术、物联网和智能电网技术的不断发展，信息技术和具体工业的深层次结合是生产力增长的突破点。规划平台作为信息技术和规划研究的结合，既是智能电网技术的重要方面，又是国家电网公司的需要，是未来电网规划发展的必然方向。

规划平台建设参与者众多、技术难度极大、影响面广、意义重大。涉及规划平台和大规划体系建设的有总部、省级、地市公司以及国网经研院等相关单位。同时平台的建设也需要信息通信以及系统开发单位的大力参与。平台建设并非一劳永逸，而是伴随着规划模式的提升不断发展，其发展的主力最终仍将是电力系统专业研究人员。

(2)建设工作的组织:规划研究工作涉及的领域广泛、专业要求深，兼有管理和技术2个方面的内容。因此平台建设的组织管理不宜采用常用的机械化组织结构，而应积极考虑创业者或专业化模式［5-6］，为技术合理发挥创造条件。

在实际建设初期，基本实现了创业者模式。以总设计为核心，各项设计方案的制定过程简单高效，仅用4个月即完成了系统总体设计的核心框架，得到了广泛认可。随着建设进展，组织管理转为常规的机械式部门化管理，进展过程有所减缓。

(3)选择正确的技术路线:正确的技术路线是平台成功的关键。规划相关系统建设没有达到预期效果的直接原因，是技术路线不恰当、导致系统失去进一步发展的可能。技术路线的选择，需要对当前规划发展方向的深刻理解，将各类技术有机结合。

PGPRP基于地理信息系统和空间数据库技术的研发，在数模设计和功能设计中以规划网架设计为核心，充分考虑规划各项细化工作、结构清晰、可拓展性强。

(4)设计应用管理模式:规划平台作为多层级规划体系的技术支撑平台，需考虑相应的应用模式。多层级分布式的应用模式与电力系统专业计算的结合，将生成大量技术难题。

实践表明，在完成对平台定位、管理组织、技术路线和应用模式的总体设计之后，平台建设的科学性和合理性才能得到保证。

2 建设的关键点

规划平台建设是庞大的系统工程，建设的关键点主要有:

(1)电网规划数据模型的设计。合理的电网规划数据模型设计是规划平台的核心和生命力所在，需要进行专门、长期的研究。电网规划数据模型的核心是规划网架数据模型。目前调度自动化系统广泛采用的IEC 61968和IEC 61970标准分别描述了DMS和EMS的数据模型和应用接口［2，7-8］，但难以直接应用于规划平台建设中。这是因为规划网架数据模型具有自身粒度、专业性、时态一致性和版本一致性的要求。时态一致性是指规划数据在电网未来演变过程中保持的一致性，要求不仅仅将当前时间断面的电网作为设计对象，而应将整个网架演变过程作为设计目标。版本一致性是指不同规划版本之间的规划网架数据的一致性，以满足电网规划业务流程反复论证、滚动更新的特点。

实践表明，由于调度、生产系统的广泛应用，存在大量对现状网架结构进行描述的数据库，使得电网规划数据模型设计容易被忽视。规划专业技术人员往往认为可以进行接口建设获取调度生产系统数据，信息通信专业人员认为可以脱离电力系统专业进行数模设计。这2种思路在实践中均不可行。

PGPRP数模设计以电网规划网架数据模型为基础，采用从核心到外围的数据组织模式，逐步扩展设备、工程、经济、能源等信息。网架数据模型主要描述电网各类对象的数据模型，包括站点(变电站、换流站、发电厂、开关站等)、线路、母线、发电机组、变压器、电容电抗器、负荷等元件设备对象，支撑详细负荷预测、电气计算、规划投资分析、基于地理信息系统展示、工程项目管理等功能应用。

(2)贯穿规划全流程的系统架构设计。电网规划工作流程本质上是从装机、负荷等边界数据到规划网架数据，再到规划项目库等成果的数据流。需要全局考虑贯穿规划全流程的系统架构设计，为各规划功能预留发展空间。

PGPRP实现了电网规划必需的负荷预测分析、电力电量平衡、方案设计、电气计算、经济性分析等流程功能的研发、建设和综合集成，形成了涵盖数据综合分析、方案辅助设计、技术经济评估、报告辅助编制等方面的智能辅助规划系统技术，建成了面向国家电网公司多级应用、贯穿规划全流程的一体化平台，我国电网规划业务工作模式得到阶段性提升。

(3)分布式规划计算模式。分布式计算技术是指通过网络组织空间分布的计算资源完成统一计算任务的计算技术［9］，包括现在得到广泛关注和研究的网格计算和云计算。电网规划工作遵循统一规划、分级管理的原则，意味着能源电力规划需要保证统一性和完整性，同时各单位需要保持相对独立性。因此规划平台建设需研究分布式计算模式和任务组织方式。

以电网规划电气计算为例。长期以来，对电网边界的处理主要采用电网边界等值为恒功率节点的方式。在这种处理方式下，规划中220 kV及以下规划网架情况往往难以得到及时更新。同时在网省公司规划中，只能对本地区网架规划情况进行精确描述，而难以获取其他地区网架数据。随着全国电网结构不断加强，地区之间的联系更加密切，这种处理方式必然导致安全计算校核结果存在不可忽视的偏差。负荷预测分析、电力电量平衡计算、输电工程经济性分析等规划计算存在同样的情况。

电力系统分布式计算近年来取得了众多研究成果［10-11］。在保证数据有效性的基础上，采用分布式计算技术能够在适应电网规划分级管理、分头开展方式的同时，有效提高规划的科学性。

(4)电网规划地理信息系统的建设。在传统电网运行管理过程中，由于技术人员主要关注网架拓扑结构和设备运行状态，地理信息没有受到很大关注。随着电网向智能化方向发展，地理信息系统在电力系统规划、设计、生产管理领域展现出巨大潜力。

空间信息技术的应用和地理信息系统的建立［12-13］，对实际运行电网的描述大大丰富，为规划工作提供充足的地理、地质、气象信息。同时地理信息系统为PGPRP提供了功能实现平台，为智能化选址选线、输电走廊设计、设备选型提供基础。

(5)管理组织保障。信息系统技术会对现有管理模式产生巨大影响［6］，决定了系统建设必须是“一把手”工程，才能达到预定效果。实践表明，如果缺乏领导力，即使各项技术指标均达到要求，规划平台的建设也不可能成功。缺乏领导力的常见原因主要有:1)对平台建设难度估计不足，轻视管理方式的选择，对技术路线和细节把关不严，导致项目失败;2)对平台的重视不够，管理手段简单，配备的资源力量薄弱，导致未达到理想效果。

规划研究具有专业要求深的特点，需要精通电网规划实际业务和理论、数模设计、组织管理的复合型人才。与调度体系相似，平台应用要达到理想状态，更需要一整套技术、管理、研究支撑体系，保证平台的可持续发展。

3 未来发展方向

我国电网规划始于20世纪50年代［14］，前苏联专家贝可夫指导开展了“京津唐”、华东、东北等电网的电力系统和动力系统的设计。设计工作机制流程是由甲方(电业管理局)提供负荷资料，乙方(设计院)从审查负荷开始，最后提出地理接线图和单线图。综合我国电网规划设计工作50多年的发展历史可见，我国电网规划思路和工作管理体制基本上沿袭了前苏联的模式。随着电力体制改革的不断深入，传统的确定性的电网规划方法、理念越来越不适应现代电网的管理体系和发展形势。

21世纪初美国首先提出建设智能电网，已成为电力系统发展的共识。智能电网是将信息技术、通讯技术、计算机技术和原有的输、配电基础设施高度集成而形成的新型电网。与此同时，国家电网公司开展了智能电网和“五大体系”建设，信息技术与电网规划、建设、运行、检修各业务流程的高度结合是我国电力系统最新发展方向。

PGPRP未来发展方向是智能规划系统［3］。智能规划系统不是单纯着眼于局部问题的算法研究和实现，而是结合数据信息、智能规划标准和支撑技术三大类要素，实现管理、工程应用、研究开发一体化交互的智能系统，具有信息化、标准化、智能化的基本特征，整体架构如图1所示。其中智能规划标准是关键为电网规划涉及的各类关系对象进行标准建模，保证各类开发应用的无缝集成，为电网规划理论成果转化和功能实现提供标准的开发平台。同时智能规划标准也是保证与智能电网各系统衔接的基础。

智能规划系统为管理部门、工程应用单位和研究开发单位3类规划设计业务主要参与者提供了一体化交互平台:为管理部门提供权威的信息服务和标准的数据流管理体系，保证数据的有效性;为工程应用部门提供成熟的功能应用，以取代、提升现有的电网规划的各项实际工作;为研究开发单位提供标准开发平台，实现各类成果的转换和集成，同时研究改进智能规划相关标准，形成电网规划新模式。

4 结语

PGPRP是我国首个面向输电网规划的一体化平台系统，完成了大量的设计研究和技术储备工作，是建设国家电网公司大规划体系应用的基础。本文回顾了平台建设历程，总结了规划平台系统建设经验，提出了总设计应分析的原则问题，总结了管理关键点和技术关键点，对规划平台系统的未来发展方向进行了展望。

图1 电网智能规划系统架构Fig.1Architecture of Smart Planning System of Power Grid

为保证一体化电网规划设计平台建设取得预期效果，提出以下建议:1)重视规划平台系统的意义和难度，建立全面稳定的管理机制和人才队伍;2)重点突破电网规划数据模型设计等技术关键点，为平台建设科学性奠定基础;3)以规划平台为核心，全面梳理规划设计业务流程，建立规划平台应用和开发模式。

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［14］《中国电力规划》编写组.中国电力规划:电网卷［M］.北京:中国水利水电出版社，2007:55-60.

(编辑:张磊)