面向大数据的数字电网平台架构设计方案探讨

郭玮 刘瑛 王国仕 陈世义

摘   要：随着我国电网建设规模的加大，电力行业已步入电力大数据时代。本文以海南数字电网为例，阐述了数字电网的国内外现状，分析了海南电网的建设现状与存在问题，提出了以“业务→应用+数据→技术”为驱动策略的数字电网平台构架设计方案，并简要介绍海南数字电网平台的业务架构、应用架构、数据架构和技术架构，为数字电网和智能电网的建设提供一定的参考。

关键词：海南数字电网  大数据  电力

中图分类号：TM72                                 文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）08（c）-0126-03

随着我国人口分布格局的变化和城镇化建设的加快，我国南部地区的电网建设规模也日益加大，电力数据开始出现呈几何倍数的爆炸式增长态势，催动着电力行业行业进入大数据时代。电力大数据有数据体量大、数据格式多样化、数据结构多样化、数据潜在价值密度低、数据处理速度快等特点[1]，存在于电力应用的各个环节。对于电力行业而言，大数据技术可满足海量数据的激增和各环节工作的迫切需求，有效提高电力行业发展，提高电力行业的对外服务能力，推动我国经济社会发展，其重要性不言而喻。然而，当前我国的电力系统的复杂度以及用户要求的不断提高，对于如何通过使用大数据、云计算技术来高效、准确的挖掘电力大数据的潜在价值，是当前数字电网中的挑战，也是机遇。

2018年4月，海南自由贸易试验区正式启动，为推进电力和天然气的体制改革，海南省先后启动了电网主网架结构改造、城乡电网智能化升级改造等智能电网、微电网建设项目[2]。南方电网公司将海南电网公司作为建设南方区域智能电网综合示范省排头兵，结合海南特点，提出了建设数字电网平台的建设方案，在海南开展南方五省首个数字电网平台试点项目[3]。

1  国内外建设现状

国外电力企业开展了大量的数据分析应用的尝试，涉及用户行为分析、需求响应分析、设备风险分析、系统风险评估、能效分析、决策支持等多个领域，取得了显著效果。国外，施耐德、BG&E、ConEdision、Autogrid System等电气公司纷纷建立了数字电网平台[4-5]。国内的阿里、腾讯、百度等在云计算、大数据、物联网、移动应用、人工智能等技术领域领跑全国[6]，国内电网公司也将大数据应用在企业运营分析管理中，通过设立信息方面专属机构、完善数据基础、不断发掘数据资产价值、为企业战略准星与服务升级提供有效的决策支撑[7]。

2  海南电网信息化建设现状与问题

海南电网通过在南网统一框架下建立了OS2主站系统、备调自动化、配电自动化、计量自动化相关系统进行电网业务信息化改造;同时，建设了状态监测主站系统、配网规划可视化辅助决策系统、充电服务平台、电压监测系统、电能质量在线监测系统等专业应用系统[8]。在管理信息化方面，建设了涵盖南网“6+1”系统统一推广应用的人资、财务、资产、营销、综合管理、协同办公6类企业级应用，以及电网GIS平台、信息集成平台、数据资产管理平台、海量准实时数据服务品台等技术支持平台。在新信息技术研究应用方面，海南电网公司通过虚拟化技术搭建了计算资源池、存储资源池，在一定程度上实现了资源的灵活调用[9]。

海南电网信息化建设已经取得了一定的成绩，但也存在一定的问题，主要表现在：（1）各业务领域数据综合利用效率低;（2）数据标准不统一、可视化程度低;（3）大数据、云计算等新技术理解不透彻、存在重复建设问题。

3  海南数字电网平台架构设计方案

海南数字电网平台采用云计算、大数据等技术，将公司现有的规划设计、解除建设、市场业务、一线生产、电网调度等各类数据，以及环境、社会、经济等外部数据，实现数据的全面贯通，并可基于二维和三维GIS技术，将资产属性所特有的结构化数据、电网运行时产生的实时数据以及电网环境要素信息通过可视化技术展现出来。平台通过分析建模，从电网全环节感知、资产全周期感知、项目全过程感知、客户全方位服务、环境全要素感知、绩效全范围评估等方面，在多个场景开展业务应用，辅助解决停电信息传递、重过载低电压治理、设备故障定位与研判、项目信息全程跟踪等核心需求，支持网架重构、运行方式模拟、故障模拟等模拟仿真功能。

3.1 总体架构

海南数字电网框架以业务为驱动力，在设计中将业务、应用、技术、数据综合考虑，建立由“业务→应用+数据→技术”的驱动策略。

3.2 业务架构

海南数字电网平台应用设计是在公司企业架构（EA）和一体化信息系统的业务流程的成果上提取的，以企业架构的视角展示相关的业务架构，对海南数字电网平台进行相关设计。

3.3 应用架构

海南数字电网平台应用架构设计包括数字电网应用、基础应用功能、业务应用功能三大部分。数字电网平台（海南）应用包括：电网全环节感知、资产全周期感知、项目全过程感知、客户全方位服务、环境全要素感知、绩效全范围评估、移动应用7大模块，共计29个一级功能。基础应用功能包括：模拟仿真、基础工具、三维地图管理、服务管理、分析计算、数据管理、消息管理、系统管理8个模块，共计24个一级功能。业务应用功能包括：配网抢修业务管理、配抢移动应用2个模块，共计4个一级功能。

3.4 数据架構

海南数字电网平台的数据架构包括数据仓库、数据集市、Hadoop平台、图形数据、海量数据平台（已建）等几大部分组成。

数据仓库包括位于总部数据中心的基础明细层（TWB）、轻度汇总层（TWC），采用GreenPlum或同类数据仓库技术构建，实现对海南电网公司全业务结构化数据的汇集、融合和统计计算结果。总部数据中心轻度汇总层的数据推送回海南数字电网平台的数据集市层，便于为海南数字电网平台的服务和应用所访问。

3.5 技术架构

海南数字电网平台的技术架构是数据中台和业务中台的融合，从数据中台的角度来说，采用了数据中心、数据仓库等面向OLAP的技术架构，从业务中台的角度来说，包括基于微服务架构的各类面向OLTP的服务，具体分为数据源、数据采集、数据存储计算（包括总部数据中心的数据仓库、海南本地部署的数据应用集市和大数据环境）、云环境、平台服务、平台应用和业务应用以及数据管理工具等几部分，如图4所示。

4  结语

海南数字电网平台为电网公司、电力公户、发电企业、政府和第三方机构提供了有效的数据查询、分析、仿真服务支撑，并提供了移动应用功能，实现PC端到移动端的有效衔接。平台符合国家对海岸提出的“一区一港”战略定位，项目整体设计合理，技术路线先进，可操作性强，符合市场发展趋势，将为数字海南提供有力支持，为构建海南智能电网打下有力基础。

参考文献

[1] 杨佳.基于云计算的电力大数据分析技术与应用[J].信息与电脑，2019（8）：30.

[2] 何宇瞳，帅泉，孙维锋.南方电网全力支持建设美好新海南[J].农村电工，2018，26（6）：2.

[3] 郑外生.对智能电网相关三个重要概念的认识[J].中國电力企业管理，2019（10）：52.

[4] 蒋婷.DCM-DFIG风力发电模拟系统的研究[D].上海交通大学，2012.

[5] Asad Z CMAR. A two-way street： Green big data processing for a greener smart grid[J].IEEE Systems Journal.2016，11（2）：784.

[6] 孙冰.阿里腾讯等巨头进入！工业互联网争夺战打响[J].中国经济周刊，2018（20）：60.

[7] 刘雪，韩莹.我国智能电网建设亟待提速[N].首都建设报，2012-09-21.

[8] 海南电网公司调度数据网投入运行[J].云南水力发电，2018，34（6）：155.

[9] 钟准，李志勇，李伟宁.海南电网有限责任公司桌面云建设实现与分析[J].信息与电脑：理论版，2018（19）：12，7.