基于GIS 背景下的数字电网平台设计和应用

钱 雷 肖重金 梁继涵

1. 武汉供电设计院有限公司，湖北 武汉 430000

2. 国网武汉供电公司，湖北 武汉 430000

当前，各个大型企业都开始响应数字化发展，并将数字化转型提上了日程。对此，国家电网高度重视将数字化建设，并积极推动企业实现数字化转型，以此建设智能电网。电网公司对数字电网构架的提出，促进了电力企业的数字化进程。电网公司实现数字化转型，其必须将数字化本质把握好，创建数字化的思维，实现抽象数据的创建、事物的刻画、规律的挖掘以及引领实践这样一个良好的循环，让思维和实践能够统一。鉴于此，文章对GIS 背景下电网平台的设计与运用进行分析，也给相关实践者提供更多参考。

1 GIS背景下数字电网平台的设计

1.1 架构的设计

电网平台的创建主要基于三维GIS，是对新技术的一种整合，其属于综合性的基础平台，平台可分为基础功能、数字运用以及GIS 与支撑功能三大部分。架构设计所运用的原理有：①基于通信技术。设计时需考虑公司内部各个系统中的信息数据能够实现贯通和共享，能够对所有业务的属性及实时数据进行整合，让电网和环境、资源、管理、运行、经营等相连通，实现全面数字化，将数据采集与GIS 全景全面展现出来[1]。②采用智能决策、系统仿真和大数据深度挖掘、分析的方式提供给电网公司一个全新数据及决策的支撑。该方式对内能使电网规划、决策支撑及设备管理更加精细化，对外可使竞争业务更加完善，给客户提供全面的服务。③要想实现全面数字化，让每一个领域的信息和数字得到系统的管理，就要使用物理电网进行友好发电，实现输变电高效和安全，做到配电灵活可靠，用电多样化和智能化，只有这样，才能使数字化电网平台得到更好的建设，并实现其服务功能。④平台上所接入的内部数据（数字化相关数据、自动化计量、调度运行、配电自动化以及其他的直采数据），外部数据（发电信息、政策、法规、行业统计、国民经济以及环境监管等）均需要实现可视化服务，所设计的电网平台可对这些数据存储、计算、管理并分析，在三维GIS 背景下，架构的设计要能给用户提供全面的数据展示及模拟仿真，将各种分析工具运用起来，实现资产、环境、客户、绩效和项目的全面建设，也给发电企业、用户、政府等机构提供相应的运用支撑[2]。

1.2 GIS 和支撑功能的设计

电网平台对GIS 系统进行调用，通过其提供的地图进行定位查询，并对缓冲区进行分析，用地图、电网架构及地理接线等相关数据来实现GIS 中各种业务的运用，同时向上呈现全景展示、分析工具以及模拟仿真的支撑功能。具体设计：①二维地图。主要是对GIS平台的电网、工程、电源、专题、气象以及通信等相关数据进行整合，根据所需对实时数据及业务进行关联，达到GIS 地图上多元数据可实时查询并分析的目的[3]。②三维地图。该地图基于二维的基础之上实现数据共享，采用三维数字化的移交方法，让输电线路和变电站的三维模型达到可视化的效果，还能进行属性、信息状态等的查询。③支撑功能。借助其他的支撑功能，将平台上各种基础功能和核心功能进行整合，能够达到电网的基础数据、运行数据及网架结构的全面展现，其还支持在三维场景中对网架演进的模拟、故障模拟、操作模拟及灾害模拟等，模拟仿真的过程中还能提供各种分析工具，实现了功能的全面性[4]。

1.3 基础功能的设计

对数字电网平台的基础功能进行设计时，需考虑该功能可达到数据接入、分析处理、管理和共享的目的，具体是：数据的接入和存储、系统的管理、分析计算、数据的管理及平台服务。①数据的接入和存储。要能接入内外数据，同时将其保存于平台。数据的类型有电压等级数据、生命周期、时序数据、文档数据和音视频数据等，这些数据可统称为非结构数据和外部数据[5]。②系统的管理。该系统的设计能够对功能权限和用户的授权、角色等进行有效管理。③分析和计算。该设计主要是对平台数据进行统计计算，挖掘更深的数据，进行空间和拓扑分析，实现电气计算，该设计还能把人工智能融入其中，达到数据智能化分析的目的。④数据的管理。该设计主要是管理数据的标准化和质量，实现元数据管理。该设计主要是采用数据加密和授权等方式对数据进行管理，保证数据安全。⑤平台服务。该设计主要是实现数据的共享，把计算分析的功能展现出来，提供数据可视化、计算分析及数据访问的服务，可让用户直接对相关数据进行防范，实现了可视化的灵活性。该设计主要给用户提供一个安全数据箱，实现对相关的数据的分析、处理和试验，还能按照用户的要求自定义设计相关报表，最后可供使用[6]。

1.4 运用功能的设计

运用功能的设计主要考虑的是电网公司、电力用户以及政府等有关机构，该功能需实现多种运用的支撑。

（1）电网公司。对于电网公司而言，运用功能的设计主要达到协调电网中的各个环节、管理公司全部资产、管控项目全部过程、给客户提供全面服务、感知环境中的所有要素、对整个范围的绩效进行评估等。①电网各环节协同。其主要是建立在源、网、荷、储的基础之上，是对这些环节数据的协调，让传统能源、储能和新能源的点、基在站、线、变、户中感知电网网架、安全风险及全景的负荷信息。②资产全面管理。能够达到电网相关设备新增、运营、变更、维修、退运等整个周期状态和物资库存相关信息的感知与管理。③项目的监管。其主要是对多源数据的整合、计划与基建，实现了项目规划、设计、施工、完工、验收等每个阶段所产生的数据的可视化，让项目更顺利。④客户的全面性服务。能够将客户的画像、智能家居、业扩报装等相关需求反映出来，根据所提供的数据为客户提供更加多样化、灵活和友好的服务，同时，其可实现多渠道、多方式及多维度主动为客户服务，给客户更好的体验。对环境的全面感知，可支持温度、湿度、风向、气压、降水情况等相关要素的感知和监测，还能对台风、山火、地震、雷击等灾害进行预警，并对这些因素进行模拟、评估，达到全面跟踪灾害的目的，实现更好的预防。⑤绩效的全面评估。该设计能够达将指标数据进行可视化，实现对发电、输电、变电、配电和用电的支持，还能对电网指标、公司运行和成长指标等相关信息进行计算，并将其展现出来。

（2）第三方机构（企业、用户、政府等）运用。将电网数据进行脱敏处理并共享发布，给社会提供有价值的电网数据。发电企业：平台给发电企业出示发电计划、新能源的接纳、调峰、调频等机制的优化服务，这样可帮助发电企业将成本进一步降低，让电网调度的负荷得以减轻。用户方面：平台能够给各类用户提供一些节能优化的服务，还能对其用电费用进行分析，让其感受个性化服务，此外，用户还能通过平台实现交互，体现了电力服务的创新优化，该平台还可支持用户进行多样化及个性化的运用。政府等第三方机构：平台能够给政府提供一些辅助性决策，有助于智慧城市的创建，还能给政府提供一些有用的数据及工具，让其对社会用电进行分析。此外，平台还能给设计单位及施工单位等提供用电规划和设计，让其创建过程中得到更多的优化，实现电力综合服务。

2 基于GIS背景下数字电网平台的应用

2.1 态势感知的运用

态势感知能够将电网的地理及电气接线情况展现出来，其主要建立在站、线、变、户的基础之上，实现了关系可视化，其还能为相关人员提供电工、负荷、人口、电量及国民经济等有关数据的查询，实现了设备状态及运行情况的实时监管。GIS 背景下，数字电网平台在态势感知中的运用，让电网服务更加优势化。

2.2 客户个性画像的运用

该运用主要是建立在客户档案、电量、业扩记录、电费、停电记录、回访、用电行为和投诉等用户和电网业务进行交互时所产生的数据基础上，其还和外部银行、人口属性、社交、社会信用等的数据来源相关联，以此创建全面的客户画像，对客户的用电、资产、信用等相关信息进行更加全面的了解。其还能从用户本身的特点、用电的需求等进行分析，绘制客户画像，创建客户标签，主动发现客户的诉求，并根据其诉求进行解决，其优势是：可迅速识别、达到精准服务，客户的满意度进一步提升。

2.3 互动措施推荐运用

该运用需将发电、协调、水调、调度系统一起接入，并通过源、网、荷的互动方式及控制过程中的数据，将其变动的情况、方案、控制结果以动态的方式展现出来，然后按照负荷用电的曲线、市场数据及所纳入的电源点安排每个时间所推荐的电源，并提供电源的出力调控措施。

2.4 低电压治理的运用

该运用主要是对诸多数据源进行整合，根据GIS所展现的低电压情况，分析低电压产生的原因，然后将所得到的治理方案进行推广，再以此对低电压的改善情况进行评估，此运用实现了对低电压的分析诊断和治理。

2.5 停电运用

该运用主要是对停电的计量、计划、缺点及报障等进行整合，之后构建出涉及各个领域的停电信息及相关数据，让停电信息在调度、营销及生产部门进行流通，并实现共享，该运用实现了客服的迅速响应，提高了对故障的快速决策及抢修调度的效率。

2.6 工程项目的时态展示运用

该运用主要建立在GIS 地图与网架数据上，其是对电网中各个环节的建设，可对项目中各阶段相关数据进行整合，展示涵盖的项目规模、实地场景、建设情况及投资情况，该运用能够实现项目的规划、设计、建设、运营及退运等，可对整个过程的信息进行查询并显示。

2.7 灾害监管的运用

此运用主要是对灾害天气进行监测，达到精准感知降雨等目的，将气象实况进行网格化展示，再与区域中的设备信息相结合，实现受灾情况的分析，根据分析结果提供电网预防及应对的措施。该运用能够进行灾前评估，根据评估制定应急措施。此外，该运用还能将灾中和灾后的情况感知出来，为灾害应对策略的制定提供依据，达到全程监控的效果。

3 结 语

电网平台对发、输、变、配、用电等相关环节的数字化建设进行整合，实现多源数据的接入，实现存储处理和分析，让电网平台的数据可视化，并达到模拟仿真与高级运用的目的。在电力行业当中，每一个用户都能从数字电网平台获取相关的数据、计算及运用支撑，将管理效益进一步提升，还能提升自己的对外竞争力。总之，GIS 背景下，数字电网平台的设计及运用对电力行业有积极的作用。