配電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息圖形聚合平臺研究

李 珂，隆 輝，伍濟(jì)開，王 鵬

（國網(wǎng)長沙供電公司，湖南 長沙 410007）

1 項(xiàng)目背景簡述

電力數(shù)據(jù)資產(chǎn)價(jià)值高、應(yīng)用廣，在生產(chǎn)運(yùn)行、經(jīng)營管理和優(yōu)質(zhì)服務(wù)等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景[1]。生產(chǎn)運(yùn)行方面可開展電力負(fù)荷預(yù)測、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、配網(wǎng)故障搶修精益化管理、配網(wǎng)低電壓治理、用電信息采集和信息安全預(yù)警等領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應(yīng)用，如負(fù)荷預(yù)測、負(fù)荷建模、輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與健康評估、配網(wǎng)故障搶修精益化、配網(wǎng)停電優(yōu)化、配變重過載風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、智能運(yùn)檢、智能營銷和智能配電網(wǎng)；經(jīng)營管理方面可開展城市配電網(wǎng)輔助分析、電網(wǎng)線損與竊電預(yù)警、量價(jià)費(fèi)損、物資倉儲管理、用電行為分析和分時(shí)階段電價(jià)等領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)應(yīng)用，如基于用戶感知的電網(wǎng)質(zhì)量監(jiān)測與分析、電網(wǎng)線損實(shí)時(shí)分析與竊電預(yù)警、用電行為分析、用戶能耗分析及用電優(yōu)化、資產(chǎn)精益化管理、輸配電價(jià)敏感性分析、電網(wǎng)投資效益效率分析和數(shù)字化倉儲及智能配送；優(yōu)質(zhì)服務(wù)方面可開展用戶用電行為和需求響應(yīng)潛力分析、用戶能效評估與節(jié)能服務(wù)、停電管理與供電服務(wù)輿情監(jiān)測分析、電動汽車需求分析及充電設(shè)施運(yùn)營管理、商業(yè)投資選址輔助分析、能源互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)應(yīng)用、智慧城市建設(shè)、國民經(jīng)濟(jì)狀況分析預(yù)測、產(chǎn)業(yè)政策及其執(zhí)行效果評估。

但是，目前電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合、應(yīng)用和數(shù)據(jù)挖掘等深度應(yīng)用存在一定的困難。其中，最主要的矛盾是數(shù)據(jù)質(zhì)量，具體問題是數(shù)據(jù)不完整和數(shù)據(jù)不一致。這個(gè)問題是多方面原因造成的。

2 數(shù)據(jù)信息來源簡述

國網(wǎng)電力湖南省公司現(xiàn)有的生產(chǎn)系統(tǒng)、表計(jì)信息采集系統(tǒng)、電網(wǎng)GIS系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)和SCADA調(diào)度系統(tǒng)等，為保證湖南省各電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)節(jié)提供了必要保障。目前，對各系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)源進(jìn)行集中存儲、加工、優(yōu)化，完成了統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)。該數(shù)據(jù)倉庫已經(jīng)運(yùn)行在省電力公司前置機(jī)上[2]。為了更好地利用大數(shù)據(jù)，充分挖掘和利用大數(shù)據(jù)平臺中的數(shù)據(jù)，可為湖南省電力系統(tǒng)運(yùn)行提供更多增值服務(wù)。而建設(shè)的電網(wǎng)瀏覽器系統(tǒng)，以長沙公司電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，主要完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查詢?yōu)g覽、固定報(bào)表、圖表、地圖瀏覽和地圖專題等功能（涵蓋范圍包括社會經(jīng)濟(jì)、電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)分析、投資分析、用電分析、運(yùn)行負(fù)荷、運(yùn)維改造、企業(yè)生產(chǎn)、需求預(yù)測和盈利能力等相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)），從而為電網(wǎng)運(yùn)行現(xiàn)狀提供真實(shí)反饋，為電力生產(chǎn)、運(yùn)營和規(guī)劃發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體說明

本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

根據(jù)圖1分析可知，系統(tǒng)主要的開發(fā)平臺為Eclipse，開發(fā)語言為JAVA，服務(wù)器端的操作系統(tǒng)為Windows/Unix，數(shù)據(jù)庫管理軟件為Oracle11g，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，客戶端操作系統(tǒng)為Windows。

4 總體功能模塊簡介

4.1 系統(tǒng)框架

系統(tǒng)框架包括兩大塊，即前端界面框架和后臺應(yīng)用支撐的基礎(chǔ)服務(wù)。前端框架是配電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息圖形聚合平臺軟件的門戶和入口，以美觀、大氣、兼容性強(qiáng)、便于擴(kuò)展和操作便捷人性化高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行構(gòu)建。后臺框架采用技術(shù)先進(jìn)的服務(wù)進(jìn)行底層支撐，主要包括數(shù)據(jù)訪問組件、用戶與權(quán)限、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模型、功能接入、報(bào)表服務(wù)、消息服務(wù)、導(dǎo)入導(dǎo)出服務(wù)和在線閱讀服務(wù)等。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

4.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

需實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，合理有效組織數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)展示，嚴(yán)格控制權(quán)限，實(shí)現(xiàn)用戶的查詢范圍劃界和導(dǎo)出權(quán)限分配等功能。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)涵蓋的業(yè)務(wù)包含電網(wǎng)類設(shè)備、用戶類設(shè)備、通信類設(shè)備、運(yùn)行數(shù)據(jù)、外部數(shù)據(jù)和固定報(bào)表。各業(yè)務(wù)分類下包含若干設(shè)備和數(shù)據(jù)的管理，根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的實(shí)際情況全部實(shí)現(xiàn)。其中，相關(guān)固定報(bào)表按實(shí)際要求定制開發(fā)。

建立健全查詢機(jī)制，而查詢分兩種模式設(shè)計(jì)。一種為固定面板查詢，為用戶提供友好、便捷的常規(guī)查詢；另一種為自定義查詢，因?yàn)楣潭ú樵兠姘鍣z索條件有限，系統(tǒng)為滿足不同的查詢要求，全面放開查詢條件，使每一類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都能實(shí)現(xiàn)自定義查詢功能。由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量龐大，特別是對運(yùn)行數(shù)據(jù)的查詢，后臺執(zhí)行效率、前端加載數(shù)據(jù)開銷大，需要考慮優(yōu)化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的查詢，確保用戶無明顯等待時(shí)間。

4.3 固定報(bào)表

固定報(bào)表是電力部門規(guī)范的格式化報(bào)表，主要用來統(tǒng)計(jì)與分析資產(chǎn)設(shè)備和運(yùn)行數(shù)據(jù)，從而為各層級領(lǐng)導(dǎo)部門提供分析決策依據(jù)。固定報(bào)表的制作應(yīng)符合行業(yè)規(guī)范，滿足需求，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)滾動報(bào)表功能和報(bào)表在線閱讀與導(dǎo)出存儲。

4.4 圖紙資料

圖紙資料指對專業(yè)資料和圖紙資料的管理，在保證數(shù)據(jù)安全的情況下，實(shí)現(xiàn)資料的查詢、在線閱讀與下載。文檔資料豐富，種類多、數(shù)量大，系統(tǒng)主要支持EXCEL、WORD、PPT、PDF、WPS、柵格等文件格式。此外，在線閱讀、文件下載需嚴(yán)格控制權(quán)限范圍，應(yīng)分不同層級、不同專業(yè)予以控制。

4.5 運(yùn)行評估

通過大數(shù)據(jù)分析，采用第三方優(yōu)秀的圖表可視平臺Echarts，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行評估、指標(biāo)分析、規(guī)劃設(shè)計(jì)的圖表制作和展示。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析圖表包括綜合指標(biāo)、負(fù)載能力、轉(zhuǎn)供能力、裝備水平、設(shè)備運(yùn)行狀況、用戶分析、指標(biāo)特征和效益分析，以及Echarts的分析圖表功能接入、權(quán)限控制和功能集成與融合等。

4.6 規(guī)劃設(shè)計(jì)

規(guī)劃設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)步驟：（1）工程所在區(qū)域的電力負(fù)荷預(yù)測和特性分析；（2）近區(qū)電網(wǎng)電源規(guī)劃情況和出力分析；（3）根據(jù)負(fù)荷預(yù)測和電源規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行電力和電量平衡；（4）提出電力工程接入電網(wǎng)系統(tǒng)方案；（5）對所提方案進(jìn)行電氣計(jì)算；（6）分析計(jì)算結(jié)果，并進(jìn)行方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較；（7）為電力設(shè)計(jì)其他專業(yè)提供系統(tǒng)資料。

4.7 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理要全局設(shè)置配電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息圖形聚合平臺。由于用戶數(shù)量大、層級和業(yè)務(wù)部門復(fù)雜，對人員和權(quán)限管理要求高。層級要實(shí)現(xiàn)到省、市、縣三層以上，并按不同業(yè)務(wù)部門、職務(wù)等級進(jìn)行權(quán)限控制，并能融合第三方所應(yīng)用的功能系統(tǒng)的用戶管理。

5 結(jié) 論

本項(xiàng)目初步構(gòu)建了一個(gè)統(tǒng)一、完整、自恰的配網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)架構(gòu)，并且在這個(gè)架構(gòu)基礎(chǔ)之上整合了SCADA、電能量、用電信息采集、GIS和主變遙測等設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)，以及配網(wǎng)SCADA和電壓在線監(jiān)測等系統(tǒng)數(shù)據(jù)。目前，應(yīng)用主要集中在配網(wǎng)，作為配網(wǎng)各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和功能補(bǔ)充（提供配網(wǎng)系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)、實(shí)現(xiàn)有難度或效率低下的功能，為配網(wǎng)系統(tǒng)的部分功能提供數(shù)據(jù)支撐等）。此外，還有基于各類數(shù)學(xué)算法開展的數(shù)據(jù)優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、潮流?jì)算、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和負(fù)荷預(yù)測等。在配網(wǎng)方面的研究很多，但是目前配網(wǎng)的數(shù)據(jù)還不能真正稱為大數(shù)據(jù)。各大系統(tǒng)由于生產(chǎn)廠家、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和管理單位等不同，導(dǎo)致了系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)整合難度極高，同時(shí)配網(wǎng)數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)穩(wěn)定性差等因素，使配網(wǎng)數(shù)據(jù)的質(zhì)量不高，是進(jìn)一步的研究方向。