配電網(wǎng)多源數(shù)據(jù)三維可視化管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、配電網(wǎng)多源數(shù)據(jù)三維可視化管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：針對(duì)目前配電網(wǎng)信息系統(tǒng)信息不全面，效率低，重復(fù)錄入數(shù)據(jù)多，各系 統(tǒng)信息不互通等問題，在通過對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的現(xiàn)狀分析找到現(xiàn)有配電網(wǎng)網(wǎng)架的薄 弱環(huán)節(jié)的分析，在現(xiàn)有的PMS系統(tǒng)，配電網(wǎng)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，圖模系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè) 計(jì)出一套全新的配電網(wǎng)多源數(shù)據(jù)三維可視化管控系統(tǒng)和處理流程，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備 狀態(tài)可視化管控、規(guī)劃大數(shù)據(jù)分析、稽查現(xiàn)場(chǎng)精準(zhǔn)定位、停電快速響應(yīng)等功能。關(guān)鍵字：配電網(wǎng)規(guī)劃；配電網(wǎng);多源數(shù)據(jù)；信息融合；設(shè)備可視化The research and design of 3D Visial Management System for Multi-source Da

2、ta in Distribution NetworkAbstract: Low efficiency,duplicate data entry, and unshared information of diffrrent systems result in a variety of the problems of the current distribution network information system. Based on the analysis of PMS system,the big data system of the distribution network, and

3、the pattern system, a new three-dimensional visualization management system and processing process for the distribution network was designed ,which is merit in the visual control of the equipment status,planning bigdata analysis, accurate location inspection quick response to power outages and other

4、 functions.Key words:Distribution Network,multisource data,information fusion配電網(wǎng)存在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備種類繁多、數(shù)量龐大、運(yùn)行方式多變以及抗 災(zāi)害能力差等特點(diǎn)，其管理的高效性直接影響用戶用電體驗(yàn)。湖南地形復(fù)雜，大 量配網(wǎng)線路穿越高山地形，局部微地形微氣象造成配電網(wǎng)易發(fā)生頻繁停電現(xiàn)象， 影響供電質(zhì)量。PMS系統(tǒng)、圖模系統(tǒng)等系統(tǒng)在電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用，有效提高 了設(shè)備管理效率1-4。但在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)還有如下亟待解決的問題：（1）圖模系統(tǒng)無法顯示線路所通過地理特征以及設(shè)備所在區(qū)域自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等 級(jí)，難以獲得線路所經(jīng)地形、自

5、然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等信息。PMS系統(tǒng)雖然保存有豐富的 設(shè)備臺(tái)賬信息，但無法實(shí)現(xiàn)臺(tái)賬信息的直觀可視化展示5-7。（2）目前運(yùn)檢、營銷、發(fā)建、供指等部門數(shù)據(jù)未實(shí)現(xiàn)有效貫通，各部門存在大 量數(shù)據(jù)重復(fù)錄入和數(shù)據(jù)矛盾現(xiàn)象，這些現(xiàn)象使得數(shù)據(jù)難以得到統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以 這些數(shù)據(jù)在電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)營中難以發(fā)揮充分的作用。由于目前D類地區(qū)配網(wǎng)柱上斷路均采用無線公網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程信號(hào)傳輸，現(xiàn)有大部 分配電網(wǎng)柱上斷路器均采用短信控制模塊與設(shè)備主人手機(jī)進(jìn)行綁定實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和操 作，對(duì)于停復(fù)電管理層級(jí)無法有效掌控，違規(guī)操作只能事后追責(zé)不能事前控制， 存在安全管控風(fēng)險(xiǎn)。配電網(wǎng)設(shè)備點(diǎn)多線長(zhǎng)面廣，稽查人員一般按作業(yè)信息發(fā)布位置到達(dá)鄉(xiāng)鎮(zhèn)或 村一級(jí)后，

6、給把關(guān)人或工作負(fù)責(zé)人打電話安排人員帶路實(shí)施稽查，不能確保實(shí)效 性和現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)及流程針對(duì)目前運(yùn)行中存在的的現(xiàn)場(chǎng)需求，末端融合PMS、營銷系統(tǒng)、規(guī)劃系統(tǒng)， 基于三維GIS軟件開發(fā)出一套配電網(wǎng)多源數(shù)據(jù)可視化管控系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要基于 互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的原理，提取出在配電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)中的多源數(shù)據(jù)，然后對(duì) 這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、融合和綜合可視化展示等操作，使之具備設(shè)備狀態(tài)可視化管 控、稽查現(xiàn)場(chǎng)精準(zhǔn)定位、規(guī)劃大數(shù)據(jù)分析及突發(fā)停電的解決能力，以及挖掘出這 些數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值，最終實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行管理水平的提高。系統(tǒng)包含物理層、數(shù) 據(jù)處理層、業(yè)務(wù)展示層等4個(gè)層面，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。圖1平臺(tái)總體架構(gòu)系統(tǒng)

7、具體介紹和分析如下：1）物理層。指數(shù)據(jù)底層提供和各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，獲取系統(tǒng)需要的數(shù) 據(jù)，以每個(gè)設(shè)備的PMS身份證（PMS ID）為首要字段，精確匹配打破各系統(tǒng)間信 息壁壘，實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)，然后將互聯(lián)的數(shù)據(jù)清洗、融合和挖掘，并構(gòu)建新的動(dòng)態(tài) 數(shù)據(jù)庫供數(shù)據(jù)處理層使用。2）數(shù)據(jù)處理層。該層有可靠性分析、負(fù)荷預(yù)測(cè)、負(fù)載率分析、規(guī)劃方案分析 等核心算法，是本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐。3）業(yè)務(wù)展示層。此層是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將電網(wǎng)運(yùn)行的數(shù) 據(jù)通過計(jì)算機(jī)圖形顯示技術(shù)的方式展現(xiàn)出來，使電力運(yùn)維人員可以更方便直觀地 了解當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，從而使采取更加有效和針對(duì)性的運(yùn)行控制措施。3）管理層。根據(jù)配電網(wǎng)數(shù)

8、據(jù)分析結(jié)果，自動(dòng)生成報(bào)表供供電服務(wù)指揮中心、 配網(wǎng)部和發(fā)展建設(shè)部等部門使用。配電大數(shù)據(jù)擁有豐富的數(shù)據(jù)源，包括配電自動(dòng)化、氣象信息、地理信息、用 電信息采集、配電負(fù)荷監(jiān)測(cè)、95598客戶服務(wù)和其他系統(tǒng)8-9?？傮w數(shù)據(jù)源如表 1所示表1 配電大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)源來源系統(tǒng)功能模塊該配電網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)基于多源數(shù)據(jù)的為基礎(chǔ)的多元化系統(tǒng)。其包含了現(xiàn)狀分析、 負(fù)荷預(yù)測(cè)、薄弱環(huán)節(jié)分析、規(guī)劃方案設(shè)計(jì)等功能。模塊分析如下：1）設(shè)備可視化管控模塊實(shí)現(xiàn)桿塔、變壓器、斷路器等設(shè)備在三維地形圖上的三維展示；點(diǎn)擊桿塔可 實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)全壽命周期信息和巡視照片的直觀展示；對(duì)建議正常巡視分段的路徑進(jìn) 行標(biāo)注，指導(dǎo)監(jiān)察巡視和交叉巡視的開展；實(shí)現(xiàn)

9、設(shè)備是否存在異常狀態(tài)、狀態(tài)評(píng) 價(jià)信息、配變歷史數(shù)據(jù)狀態(tài)信息、供帶戶數(shù)等數(shù)據(jù)的集中展示。2）規(guī)劃大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)桿塔、變壓器、斷路器等設(shè)備在三維地形圖上的三維展示；點(diǎn)擊桿塔可 實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)全壽命周期信息和巡視照片的直觀展示；對(duì)建議正常巡視分段的路徑進(jìn) 行標(biāo)注，指導(dǎo)監(jiān)察巡視和交叉巡視的開展；實(shí)現(xiàn)設(shè)備是否存在異常狀態(tài)、狀態(tài)評(píng) 價(jià)信息、配變歷史數(shù)據(jù)狀態(tài)信息、供帶戶數(shù)等數(shù)據(jù)的集中展示。3）稽查現(xiàn)場(chǎng)精準(zhǔn)定位短信平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與柱上斷路器的雙向數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)柱上斷路器狀態(tài)的實(shí)時(shí)告警 和柱上斷路器的集中管控。4）停電快速響應(yīng)短信平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與柱上斷路器的雙向數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)柱上斷路器狀態(tài)的實(shí)時(shí)告警 和柱上斷路器的集中管控。3、

10、系統(tǒng)與應(yīng)用此系統(tǒng)已經(jīng)在國家電網(wǎng)湖南省懷化市沅陵縣供電公司投入試運(yùn)行，在通過研究 分析沅陵縣配電網(wǎng)的現(xiàn)狀后，對(duì)該配電網(wǎng)系統(tǒng)的各個(gè)方面進(jìn)行了全面的規(guī)劃，并 且細(xì)化了其中的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，得到可靠的量化評(píng)價(jià)。實(shí)際應(yīng)用證明，該系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)了以下四個(gè)設(shè)計(jì)功能（1）基于三維地形圖對(duì)配網(wǎng)線路進(jìn)行逐個(gè)設(shè)備進(jìn)行三維建模，開展多源數(shù)據(jù) 的集中錄入和定期更新和隱患設(shè)備的差異化展示，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備狀態(tài)、巡視記錄及 照片、用戶信息、地形地貌等信息的集中統(tǒng)一管理，用不同的顏色區(qū)分，在此系 統(tǒng)中，黃色表示設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)，綠色表示列入網(wǎng)改的臺(tái)區(qū)設(shè)備，紅色表示 存在缺陷的設(shè)備，用如圖2所示，選中設(shè)備，即可清楚的看到相應(yīng)的本體信息，

11、 配變信息，通道照片，當(dāng)設(shè)備有缺陷時(shí)，還能看到具體的缺陷信息告警，如圖3 所示。（2）雷電傷害是一種常見的自然災(zāi)害，它會(huì)給人類帶來傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。據(jù) 可靠數(shù)據(jù)記載每年死于雷擊的人員大約有幾千人，而受傷人員更達(dá)到了這個(gè)數(shù)據(jù) 的5到10倍之多。雷電傷害主要源于具有大電流、高電壓、強(qiáng)電磁輻射特征的 閃電。雷電傷害已在聯(lián)合國頒發(fā)的最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害名單中10-12。沅陵 縣位于湖南西北部，北有武陵山脈，南有雪峰山脈，沅水從西南入境向東北流出， 縱貫全境，年均雷暴日數(shù)為48.4天，為多雷暴區(qū)，近年來，雷擊較為頻繁,因此， 對(duì)沅陵地區(qū)配電網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)供電能力和質(zhì)量提出了更高要求。本設(shè)計(jì)將雷電大數(shù) 據(jù)，風(fēng)速

12、大數(shù)據(jù)，配網(wǎng)絕緣污穢大數(shù)據(jù)，電網(wǎng)災(zāi)害分布圖有效集成，建立災(zāi)害預(yù)警 體制；搭建一個(gè)包含各種自然災(zāi)害預(yù)報(bào)和管理的綜合信息服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害數(shù) 據(jù)的共享。如圖四所示。除去自然災(zāi)害大數(shù)據(jù)疊加，系統(tǒng)還可以根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析運(yùn)行指標(biāo)，主要包 括線路負(fù)載率、臺(tái)區(qū)變壓器負(fù)載率、n-1通過率、線路連接方式、可靠性分析、 供電半徑、規(guī)劃計(jì)算結(jié)果綜合分析、多方案指標(biāo)比較等對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行多維度分 析，有效指導(dǎo)差異化檢修和精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)考慮地形的快速規(guī)劃和投資估算的快 速計(jì)算，合理避免迂回供電，輔助設(shè)計(jì)人員規(guī)劃選點(diǎn)，如圖5所示。圖5規(guī)劃經(jīng)濟(jì)性分析 (3)直觀顯示三維地圖中斷路器所帶用戶數(shù)、用戶臺(tái) 帳等信息。當(dāng)發(fā)生線路

13、故障后，通過對(duì)柱上斷路器運(yùn)行狀態(tài)通過短信模板實(shí)現(xiàn)外 部數(shù)據(jù)的“即時(shí)獲取后，顯示斷路器運(yùn)行狀態(tài)，幫助供指人員有效指導(dǎo)運(yùn)檢人員 分析故障范圍，實(shí)時(shí)開展搶修工作。通過自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能，自動(dòng)列出因故障導(dǎo)致停 運(yùn)的臺(tái)區(qū)明細(xì)和用戶明細(xì)，便于供指錄入故障信息后的用戶通知和服務(wù)工作。通過可視化系統(tǒng)可按信息發(fā)布平臺(tái)的線路名稱和桿號(hào)位置生成稽查派工 單，稽查人員可直接導(dǎo)航至施工地點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)稽查。圖7精準(zhǔn)推送施工位置3、結(jié)語此配電網(wǎng)多源數(shù)據(jù)三維可視化管控系統(tǒng)，針對(duì)配電網(wǎng)相關(guān)工作人員的需求， 集成與共享電力、氣象、經(jīng)濟(jì)等多領(lǐng)域信息，預(yù)測(cè)了這些多維數(shù)據(jù)的趨勢(shì)、規(guī)律 和價(jià)值，直觀顯示了配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，在實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)模、電量

14、、缺陷、降雨 量等多維信息的可視化的基礎(chǔ)上，通過特征分析和相關(guān)性分析，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了在 線故障分析的高級(jí)功能，從而提高了配電網(wǎng)的可靠性。本研究下一步將會(huì)進(jìn)一步 整合配網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和智能運(yùn)維等新的理論和方法，繼續(xù)優(yōu)化此系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)楊鳳鳴.GIS在配電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用研究D .鄭州：鄭州大學(xué)，2005.黃國楠.配電網(wǎng)規(guī)劃分析與輔助決策支持系統(tǒng)的研究D .北京：華北電力 大學(xué)，2015.陳雪.王偉.葉琳浩，魏長(zhǎng)春基于多源數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)研究J.安徽電力 2018，35 (1)： 47-48肖明偉.朱邦國.李佩.楊樂新.謝茜琳基于大數(shù)據(jù)的配電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用J 廣東電力 2017

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