面向大数据的数字电网平台架构设计方案探讨

秦焕鑫

（广东电网有限责任公司广州南沙供电局，广东 广州 511400）

随着数字电网建设的不断普及，从根本上创新了供电方式，并且转化了电力系统运行模式、供电方式关系。数字电网具有多项优势，特别体现在电力系统信息数据运行中，发挥电力商品价值以及作用。精细化管理电力市场的交易活动，促进和完善电力市场机制。联合地区特色，提出数字电网平台建设方案，开展平台试点项目。

1 电网信息化建设现状与问题

在电网企业执行的统一框架下，建设主站系统、计量自动化、配电自动化、备调自动化，实行电网业务信息化改造。建设状态监测系统、充电服务平台、辅助决策系统、电能质量监测系统。在管理信息化中，涉及到人力资源、财务、有效与管理应用，同时涉及到信息集成平台、电网地理信息平台、数据资产管理平台，为数据服务提供技术支持[1]。注重研究和应用新信息技术，利用虚拟化技术搭建存储资源池、计算资源池，灵活调用资源数据。数字电网在电网系统出现突发性故障时，能够满足终端用户的用电需求。在遭受外力破坏影响时，可以确保电网系统运行安全与稳定，保障电力系统安全。兼容性特点，也属于数字电网技术应用优势，可以连接各类清洁再生能源[2]。利用微电网系统分布式电源互联，满足终端用户互动需求，确保电网运行系统所提供的增值服务，可以全面满足用户需求。此外，数字电网可以为电力市场经济活动开展提供技术支持，优化配置电网运行资源，降低电网系统运行线路损耗，全面提升电力资源的有效利用率。电网信息化建设获得成效，然而存在问题较多，具体如下：不同业务领域数据应用效率低；数据标准不统一，可视化水平低；云计算、大数据技术应用不到位，重复建设严重。

2 数字电网平台架构设计方案

2.1 总体架构

数字电网框架，基于业务驱动力。在设计期间，综合考虑业务、技术、应用、数据等问题，以此落实驱动策略。

2.2 业务架构

优化设计数字电网平台应用，需要从企业架构和一体化信息系统中，联合业务流程选取。基于企业架构视角，优化设计数字电网平台。

2.3 应用架构

对于数字电网平台，优化应用架构设计，涉及到数字电网应用、基础应用、业务应用等。数字电网应用包含电网全环节、客户全方位、资产全周期、绩效全范围等模块，同时涉及到29 个一级功能；基础应用功能涉及到模拟仿真、服务管理、基础工具等，同时涉及到27个一级功能；业务应用功能涉及到配网抢修、配抢移动，同时涉及到4 个一级功能。

2.4 数据架构

数字电网平台中，数据架构涉及到数据仓库、海量数据平台、图形数据、数据集市等。数据仓库包含总数据中心明细层、汇总层。通过数据仓库技术建设，汇集和融合结构化数据信息。总部数据中心将汇总层数据传输至平台数据集市层，为平台服务与应用提供访问服务。

2.5 技术架构

数字电网平台技术架构属于数据中台、业务中台融合。基于数据中台分析，合理应用数据中心、数据仓库，做好技术架构处理。基于业务中台分析，微服务架构服务包括数据源、数据采集、存储计算、平台服务、数据管理等。

3 数字电网平台架构设计的技术关键点

3.1 智能化设备

智能化设备依赖信息采集、命令执行等方式，高效完成电网监控任务。智能化设备与小型数字化平台的作用接近，多应用于变配电。融合先进传感器技术、通信技术，运用多智能体思想，初步筛选和传递，同时监控设备层智能装置运行。在电网升级改造中，智能化设备以渐进式方式为主。在初始阶段，智能化设备可以起到控制作用，监控和整理设备数据，同时编码数据信息。数字电网建设中，可以将智能设备作为采集与执行设备，诊断自我状态，同时预警故障问题。

3.2 CIM 标准模型

数字电网遵循公共信息标准、通信标准建设，开放性特点显著。数字化电网信息模型涵盖变电站、智能化设备，以标准方式建设。电网信息集成策略，可以通过数字化变电站实现。电网纳入新设备、新软件技术，能够对建设标准予以完善。

3.3 电网信息集成平台

数字电网平台中，高度信息化属于重点特点，数字化电网平台通过信息集成平台共享数据信息，遵循分级调度，落实信息平台管控职责。上下级调度中心通过信息平台可以拼接和拆分模型，处理集成化数据，以此提升全网可观效果。信息平台初步筛选电网信息，为高级应用模块提供数据。

3.4 电网智能调度

数字电网平台具备充足的电网数据。电网智能调度注重挖掘基础电网信息。在电网运行期间，注重决策和判断相关信息，通过人工智能方式，处理调度人员复杂电网、信息膨胀认知障碍[3]。提取人工经验，抽取相关知识，注重组织内传承与信息获取。传统EMS模块可以纳入到结构中，实现全局控制。高度统一信息模型，实现智能化、自动化发展。

4 大数据在数字电网环保生态平台中的应用实践

4.1 整体定位

基于电网环保全过程管理角度分析，注重加强环保监督效果，提升工作效率，联合建设项目特点，应用无人机遥感技术、无线专网、视频快速识别、计算技术等，规划和核查电网线路杆塔、塔基、变电站施工等。在施工建设期间，做好督查监控、完工复查，联合噪声、水保在线监测装置，关注数据全程在线监测情况，同时利用故障状态的数据分析、神经网络学习，诊断和预警监测数据设备运行状态。

4.2 功能模块

电网环保生态数据平台，要注重生态红线监控管理、环境监测管理、电网环保应用管理、水保空地一体监测等模块设计。

业务管理模块：该模块的生态红线监管业务管理，涉及到生态保护红线、电网接线图融合管理，项目动态监测预警管理，利用系统动态化监测，可以为风景预警、应急决策提供支持。

生态保护红线、地方接线图融合管理：在地方省地图中，引入生态保护红线图层、电网接线图图层，确保不同图层叠图，确保“一张图”涵盖所有内容。通过“一张图”，能够实现电网项目、生态红线位置关系，项目变更之后，录入和编辑位置信息，同时做好预警分析，实现数据与加工功能，保证在可研、施工环节中，可以触发生态红线问题，以免对输变电工程开展造成影响[4]。当出现重大变动、违法违规事件时，能够为电网建设项目选址选线、建设施工提供支持。涉及到生态红线的项目动态监测、预警管理。开展示范性项目，利用施工现场定位、环保措施，录入信息数据。在施工期间，高效管理施工现场环保情况、线路塔基偏移需求。利用电网环保实时监测与预警管理平台，能够实现数据信息查阅、分析与研究，实现动态监测、预警效果。

电网环保业务应用管理：该功能模块涉及到环保水保管理、竣工环保管理、技术监督等，统一管理业务。建设供电企业变电站、环境评估、竣工、运行环境因子，建设监测数据库，做好查询与更新工作。采用远程查询数据方式，可以确保环保问题处理效果，涉及到环保供应商评价、职业卫生管理、环保专家管理、环境风险管控等。系统优化完善后，能够建立实时监控预警系统，主要为电网环保业务管理应用模块，统一管理业务。

实时监测数据管理：该模块涉及到电网环水保监测、预警管理，即时公布环境数据，能够确保信息透明度，降低环保投诉可能性。在若干个试点工程开展中，实时监测电网环保情况，利用温湿度、工频磁场、电场等传感器，可以感知变电场实时信息，确保数据信息同步效果，实现无缝连接[5]。电网环保水保实时监测预警平台，能够分析校核监测数据，生成报告，管理资源等，实现实时预警、智能化决策应用。

噪声在线监测与故障预警：噪声在线监测装置运行中，噪声数据传输到组网设备，组网设备可以建立无线自组网，站内架设噪声在线监测系统，确保运行人员随时查看历史数据。当发生设备异常问题时，系统则会发出预警信号，指导运行人员做好巡查工作。数据传输到电网环保生态数据平台中，连接一体化管控平台。利用噪声诊断和识别设备故障，已经成为行业发展亮点，能够与人体密切关联，确保运维人员实时掌握与分析，无需直接接触设备，也不会对设备运行安全性造成影响[6]。设置噪声在线监测装置，同时与生态数据平台连接在一起，能够全程在线管控和分析变电站噪声数据。应用噪声在线监测方式，能够比较、分析设备噪声运行状态、故障状态噪声，预警设备故障问题，丰富电力物联网数据感知需求，确保电网运行安全性与稳定性。

建立一体化在线监测：在该模块下，建设水土保持在线监测管控平台，采用遥感技术实现一体化在线监测、水土保持监理。统一管理水保在线数据信息，能够加强水土保持监理效果，同时满足水保监测数据发布需求。在水土保持中，监控遥感数据、水土保持等，通过信息化技术融合多源、多类型数据信息，可以在线采集监测数据。

环保全过程管理：电网环保全过程管理，涉及到环保业务流程、超标治理、环保技术监督、环保纠纷处理等。针对电网环保全过程的典型事件，比如环保纠纷处理、信息实时录入、噪声超标治理等，可以实现动态化更新与管理，展示出事件历史进程，加强处理效果，为后续事件提供参考依据。

4.3 应用架构

搭建系统应用架构，可以应用到不同用户群体中。在实现功能时，能够管控专题数据信息，查询用户数据、发布数据功能等，同时为环保全过程管理提供服务，满足数据在线监测需求。平台数据应用架构如图1所示。

图1 平台数据应用架构

5 结束语

数字电网平台为电力企业、用户提供多种功能，包括数据查询、仿真服务、数据分析、移动应用功能等，有效衔接PC 端到移动端。数字电网平台满足国家发展战略目标，优化项目设计，同时满足市场发展要求，有效支持电网数字化发展，建设智能化电网体系。在本文研究中，注重分析数字电网建设现状，掌握电网信息化建设现状与问题，提出科学的数字电网平台架构设计方案，以此维护数字电网平台运行效益。