地理信息系統(tǒng)及大數(shù)據(jù)在電網中的應用

李志華(廣東電網有限責任公司梅州供電局 廣東 梅州 514000)

引言:配電網擁有著及其復雜的、縱橫交錯的網絡空間。以往的的配電網信息、線路路徑、相關設備的監(jiān)控和用戶的檔案資料主要依靠配電專職人員的經驗進行管理，很難實現(xiàn)相關數(shù)據(jù)的及時更新，并且資料也容易出現(xiàn)丟失和損毀的現(xiàn)象，如果遇到應急情況時，也很難準確的查找相關資料，嚴重阻礙了工作的進程。因此，為了更好的保存資料和處理應急事件，必須創(chuàng)建一套先進、合理的管理系統(tǒng)，經過科研人員長時間的研究，基于GIS的電力信息系統(tǒng)結合大數(shù)據(jù)處理可以對大量電網信息進行科學管理，并逐漸成為了配電網系統(tǒng)的首選系統(tǒng)。

1 地理信息系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中應用的特點

1．1電力系統(tǒng)維護與管理中的作用。電力GIS系統(tǒng)主要是將其地理信息系統(tǒng)的原理與電力系統(tǒng)中的電力設備、變電站、輸電網絡、電力終端以及電力生產負荷、管理等核心內容想融合形成的一種對于電力系統(tǒng)進行信息化生產管理的綜合性智能化信息系統(tǒng)。該信息系統(tǒng)可以直接提供電力系統(tǒng)中相應電力設備的運行狀態(tài)信息、電力技術信息、電力生產和管理信息以及電力傳輸應用過程中的山川、河流、城鎮(zhèn)、環(huán)境等等一系列的電力系統(tǒng)信息與自然地理環(huán)境信息集中于一體，通過查詢GIS系統(tǒng)相關數(shù)據(jù)、照片、圖像和技術參數(shù)等信息就可以實時掌握電力系統(tǒng)運行的狀態(tài)，在電力系統(tǒng)的維護和管理中有著十分重要的作用。

1．2傳輸速度的穩(wěn)定性精確可靠。由于電力系統(tǒng)的運行復雜，信息量大，對于實時性和動態(tài)變化的監(jiān)測有更高的要求，所以，如果想要達到進行實時的收集、傳輸、分析、響應和處理，就需要系統(tǒng)的存儲能力傳輸速度達到較高的要求，GIS系統(tǒng)的開放性和先進性都能滿足這方面的要求，GIS系統(tǒng)的應用更加高效和快速。其次，在對于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量較大時，它的穩(wěn)定性和可靠性要求較高，電力企業(yè)在電力系統(tǒng)的搭建和維護過程中通常會使系統(tǒng)具有更好的可維護性，結合GIS系統(tǒng)的開放性特點，可以使用實時數(shù)據(jù)的單次輸入和多次輸出，再通過進行層次的保護和數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理的方式，從而確保數(shù)據(jù)信息的一致性，使系統(tǒng)參數(shù)的傳統(tǒng)和分析更加精確和可靠。

2 地理信息系統(tǒng)結合大數(shù)據(jù)在電網中的應用分析

2．1數(shù)據(jù)相關性分析與聚類分析。通過數(shù)據(jù)的相關性分析和聚類分析，可了解配電網目前運行情況、輕載區(qū)域和重載區(qū)域狀態(tài)以及根據(jù)負荷變化情況預計區(qū)域負載率變化情況，通過實際配電網接線和運行方式分析，及時調整網絡運行方式;同時根據(jù)天氣數(shù)據(jù)預測分布式能源出力曲線，結合負荷預測曲線，綜合網絡結構情況和不同時間段各類負荷的互補性分析，可得到配電網實時接納分布式能源的方案，包括接入點信息及其接入量曲線;還可以模擬配電網重載區(qū)域出現(xiàn)擾動后網絡運行方式調整預案，為調度人員提前準備應對措施等等。

2．2提升電網規(guī)劃水平。大數(shù)據(jù)在配電網運行中的指導作用基于大數(shù)據(jù)的配電網規(guī)劃方法，首先需要利用區(qū)域經濟數(shù)據(jù)集成短、中、長期負荷預測結果，結合GIS關于設備空間、地理空間、拓撲空間和電物理空間的分析得到負荷空間分布，同時重點考慮所在區(qū)域分布式能源的發(fā)展情況(中長期預測結果)，然后綜合負荷空間分布結果和分布式能源發(fā)展情況得到配電網網架結構規(guī)劃結果，最后核實驗證網架結構方案的靈活性、科學性和可擴展性。

基于大數(shù)據(jù)的配電網規(guī)劃方法利用豐富的數(shù)據(jù)信息，如歷史電力數(shù)據(jù)、工業(yè)數(shù)據(jù)、經濟數(shù)據(jù)、市政數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)等，融合先進的設計理念，將更完善的地理信息系統(tǒng)、更復雜多元化的分布式供電理念、更先進全面的可靠性理念注入配電網規(guī)劃思路中，從單一目標規(guī)劃轉變到多元目標優(yōu)化規(guī)劃，為進一步提升配電網規(guī)劃水平和建設一流智能配電網起到促進作用。

2．3保障電網數(shù)據(jù)可靠性。我國配電網規(guī)模大、設備眾多，所以數(shù)據(jù)量非?？捎^，但也存在諸多挑戰(zhàn):從時間、空間標識的角度來看，配電網數(shù)據(jù)具有分散性;從測量工況復雜的角度來看，數(shù)據(jù)具有模糊性;此外數(shù)據(jù)還具有冗余性、高維性等特征;即使合理地利用智能終端實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的獲取，各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的篩選與辨識仍然存在困難，——解決數(shù)據(jù)的可信性問題正是大數(shù)據(jù)工作的核心部分之一。

2．4利用數(shù)據(jù)，分析狀態(tài)。合理利用智能終端實現(xiàn)設備和網絡運行數(shù)據(jù)以及其他外部環(huán)境數(shù)據(jù)可獲取，大數(shù)據(jù)技術(人工智能、群體智能、深度學習、機器學習等)基于獲取的豐富海量的數(shù)據(jù)能進一步分析設備個體運行狀態(tài)(找出反映設備健康狀態(tài)的關鍵特征量，從而降低數(shù)據(jù)維度，提高效率)，判斷設備是否還能正常工作或者建立設備和網絡整體的正常工作區(qū)間(大數(shù)據(jù)實現(xiàn)狀態(tài)估計)，同時結合專家經驗修正相關模型，實現(xiàn)經驗分析和數(shù)據(jù)分析相結合，傳承資產管理中的專家知識，提高模型的可解釋性和泛化能力。

綜上所述，隨著我國電力系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)以及大數(shù)據(jù)技術的快速發(fā)展，可以有效的提升配電網的運行效率和可靠性，充分發(fā)揮配電網的功能，盡可能減少停電時間和范圍，給廣大用戶提供一個高質量的用電服務。