基于大数据的电网业务规划系统的研究与实现

邹岳琳 刘 昆 王天军

（国网新疆电力有限公司信息通信公司，新疆乌鲁木齐830000）

0 引言

为响应国家“一带一路”建设号召，落实国网公司用数据管理企业、用信息驱动业务的要求，国网新疆电力首创“基于大数据的电网业务工作平台”，实现“数据信息共享、业务协同决策、设备可视化监视、线路优选规划”的电网业务协同工作平台。2017年9月8日，国家电网公司总部领导现场调研评价“该平台充分体现与地理信息系统联动的特点，突破了专业系统壁垒，用高效的虚拟现实手段支撑电网管理决策”，并要求加快全面推广应用。

1 电网业务规划系统概述

1.1 建设背景

足不出户就能及时掌握电网发展运行全局态势，是每一个电网管理者的理想。经过“大云物移”技术的推进，各业务领域与信息技术深度融合，但仍然存在以下难题：

问题1：专业协同不够紧密，业务信息系统局限于专业分工，功能单一。

问题2：电网呈现不够直观，电网数据展现局限于报表化、平面化，形式单一。

问题3：线路选址不够精益，选址设计方案局限于孤立领域，视角单一。

1.2 主要做法

通过搭建“基于大数据的电网业务工作平台”，突破专业壁垒，深化业务融合，共享关键信息，以直观的展示形式、丰富的数据内容、高度的专业融合，在基于公司大数据平台环境实现“数据信息共享、业务协同决策、设备可视化监视、线路优选规划”功能。

2 基于大数据分析的电网业务规划系统关键技术

（1）以大数据平台为基础，打通内外部数据共享机制，实现数据信息的“快速导航”。

基于大数据平台，应用Hadoop+WebMagic框架，实现对电网内外部异构数据的有效采集、整合、分析和可视化，数据内容体量巨大、类型繁多、价值密度高。构建多源海量电网核心业务数据库及信息互通共享机制，打破各个数据系统之间的“壁垒”，为促进部门之间高效协同奠定基础（图1）。

（2）基于BIM平台，创新“用户体验”为导向的电网施工全过程管控。

图1 电网业务工作平台基础架构

以BIM平台为底层架构，将三维模型与业务数据进行关联，集成专业模型，并以集成模型为载体，关联施工过程中的进度、合同、成本、质量、安全、图纸、物料等信息，将整体建设过程可视化，为项目提供数据支撑，实现有效决策和精细管理，从而达到减少施工变更、缩短工期、控制成本、提升质量的目的。以三维数字技术为基础，对变电站、换流站的各个元素及其功能特性进行数字化表达，实现变电站、换流站全生命期各阶段和各参与方之间的信息共享还可以很好地增强工程进度动态控制能力。

（3）提出“大数据—粒计算—决策优化”的研究框架，实现输电线路多指数决策的最优选择算法。

为驱动线路选址决策优化问题的建模和求解，项目提出“大数据—粒计算—决策优化”的技术框架，为电网规划人员提供新建路径方案功能，以鼠标点击拾取坐标，绘制输电线路路径走向图，并能够进行路径方案的编辑与保存。将影响线路选址因素转换为能被用于决策的结构化信息粒，对影响线路选址的各因素进行设定并赋予不同权值，结合线路优选的可行性、可靠性和经济性要求，构建线路鲁棒路径优化决策模型，最后根据模型计算结果向用户提供最优以及各种不同影响因素下的次优解。

3 电网业务规划系统典型业务分析

3.1 系统业务架构设计

在大数据智库当前开放的框架下，充分发挥平台数据资源丰富、三维展现效果直观等优势，有效整合基础地理数据、电网设备三维模型和电网规划建设、生产经营等多元核心业务数据，建立全面支撑新疆电网规划建设、生产运行、调度营销等核心业务的综合智库，支撑电网核心业务协同应用，便捷辅助电网管理与决策（图2）。

图2 基于大数据的电网业务规划系统架构设计

3.2 典型业务模型分析

3.2.1 辅助规划

基于二、三维GIS融合技术，通过对现状、在建及规划电网、现状及规划电源、用户、基础地理信息等各类型空间专题信息的叠加，结合规划、调度的历史及实时数据和GIS的空间分析功能，实现各类数据的综合查询、统计分析，提高电网规划工作的效率和深度。

3.2.2 施工管理

针对重点基建工程，开发工程关键信息汇总展示模块，实现走廊展示、沿线飞行、施工进度及工程概况信息查询展示功能。该功能以模板方式实现与各电压等级工程信息关联，满足工程管理、工程汇报、通道协调等工作开展。

3.2.3 辅助运检

实现与PMS、输变电状态监测系统的无缝兼容，赋予每一个设备模型以详细的属性信息，可关联查询设备参数、检修记录、设计图纸等静态信息，也可查询主变油色谱、主变负荷、导线覆冰等动态监测信息，满足线路巡检、大修技改等运检工作需求。

3.2.4 辅助应急

对接应急指挥系统，实现应急信息与事故点位置在空间地域内的对应和联动，精确定位故障点，支持与抢修对应的气象信息查询、应急物资查询、进场路径查询、无人机飞行路线设计等功能，有效提高应急效率，使应急工作更加全面和直观。

4 电网业务规划系统应用成效分析

4.1 经济效益分析

（1）优化变电站备选站址校核工作，增加投资效益。有效提高规划勘测设计人员工作效率，缩短变电站址校核时间，减少勘测设计人员劳动成本及工程差旅费，以校核工作10人日计算，巴楚—莎车工程人均增加利润约2.02万元，优化后的路径较原方案节约投资20.2万元。计算依据：2.02×10=20.2万元。

（2）减少野外作业，降低工作成本。2018年利用平台可方便地进行规划布点选线，极大减少了前期现场踏勘工作量。在全疆各地州推广使用后，每年可节省规划前期现场工作2万人日以上，每人年成本按照10万元计，每年可节省548万元。计算依据：（100 000/365）×2≈548万元。

（3）辅助规划设计，提高管理效率。2017—2018年综合利用平台所集成的丰富大数据资源，规划前期工作效率提高，平均每项输变电工程可提前10天投产。

4.2 社会效益分析

电网规划更智能。成果应用可有效提高电网安全稳定运行水平，科学辅助电网规划决策，指导电力设施布局优化，服务经济社会平稳较快发展。项目建设前瞻性的规划及良好的应用效果，在推进新疆能源资源优势转化的政企沟通及项目规划方面发挥了重要支撑作用。

5 结语

基于大数据的电网业务规划系统丰富了信息含量，奠定了深化应用基础。一是实现了与二维GIS的数据对接，扩充了220 kV及以下电网站线布局、交通路网等信息，实现了电网展现范围由主网向配网的延伸；二是推进了与生产管理系统、调度系统、营销系统等的数据对接，实现了电网生产运行、电力市场类信息接入，为业务领域应用奠定了基础。