摘要:当今社会,电网建设规模持续扩大,进入了电力大数据时代。分析了数字电网发展现状,讨论了电网建设现状与存在问题,提出数字电网平台设计方案,同时介绍数字电网平台业务、技术、数据与应用,为数字电网、智能电网建设提供参考。
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。
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。
参考文献:
[1]杨漾,敖知琪,刘佳,等.面向数字电网的基于容器技术的边缘计算数据处理机制[J].南方电网技术,2021,15(5):98-103.
[2]陈丰.发挥大数据价值,支撑数字化转型——南方电网公司数字电网建设探索与实践[J].软件和集成电路,2021,28(5):61-62.
[3]艾子楹.浅谈基于大数据背景下的数字经济发展——以数字电网为例[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2021,10(4):40-41.
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[5]庞彩霞.优化能源配置打造智慧能源产业链南方电网提出数字电网建设新思路[J].班组天地,2020,26(12):80-81.
[6]郭玮,刘瑛,王国仕,等.面向大数据的数字电网平台架构设计方案探讨——以海南为例[J].科技创新导报,2019,16(24):126-128.
文章来源:秦焕鑫.面向大数据的数字电网平台架构设计方案探讨[J].科技与创新,2022,(08):82-84.
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期刊名称:电力科学与工程
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