“復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空信息服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目自主創(chuàng)新紀(jì)實(shí)

電網(wǎng)信息具有天然的時(shí)空特征，全面數(shù)字化與信息化的時(shí)空電網(wǎng)是建設(shè)數(shù)字中國(guó)和智慧社會(huì)的基礎(chǔ)。與歐美國(guó)家相比，我國(guó)擁有全球規(guī)模最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、用戶最多的復(fù)雜大電網(wǎng)。異構(gòu)的電網(wǎng)空間、瞬變的電網(wǎng)狀態(tài)、多源的信息更新及繁多的業(yè)務(wù)類型給復(fù)雜大電網(wǎng)可靠運(yùn)行與高效管理帶來(lái)了巨大困難，如何為其提供全面、即時(shí)和準(zhǔn)確的時(shí)空信息服務(wù)是一個(gè)世界性難題，也沒(méi)有先例可循。

由國(guó)家電網(wǎng)公司、武漢大學(xué)等共同組成的“復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空信息服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目組經(jīng)多年攻關(guān)，突破了復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空信息服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)：創(chuàng)建了雙空間一體化電網(wǎng)時(shí)空信息模型;提出了復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空拓?fù)涞拿爰?jí)實(shí)時(shí)重構(gòu)技術(shù);構(gòu)建了基于北斗系統(tǒng)的電網(wǎng)資源信息可信高效更新技術(shù)體系;研發(fā)了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空信息服務(wù)平臺(tái)，構(gòu)建了全球規(guī)模最大、覆蓋最廣的電網(wǎng)地理信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

項(xiàng)目成果已應(yīng)用于國(guó)家電網(wǎng)總部、27個(gè)省級(jí)電力公司及其所有地市、縣、鄉(xiāng)共3.5萬(wàn)多個(gè)單位，建立了由27個(gè)省級(jí)主干節(jié)點(diǎn)、1000余個(gè)地市服務(wù)節(jié)點(diǎn)、10萬(wàn)余個(gè)班組操作節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的全球最大的公用事業(yè)地理信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，日均在線用戶數(shù)70余萬(wàn)，日均時(shí)空信息服務(wù)調(diào)用1000余萬(wàn)次，實(shí)現(xiàn)了對(duì)國(guó)家電網(wǎng)15.2億余臺(tái)電網(wǎng)設(shè)備全時(shí)態(tài)信息的全在線管理。

近3年，項(xiàng)目所產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)79余億元，由第三方測(cè)評(píng)機(jī)構(gòu)估算項(xiàng)目對(duì)提供應(yīng)用證明的部分單位所產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益約129余億元。項(xiàng)目成果還應(yīng)用于臺(tái)風(fēng)、地震、冰災(zāi)等重大自然災(zāi)害處置及歷年國(guó)家重大活動(dòng)的保供電工作，提升了電網(wǎng)應(yīng)急響應(yīng)及處置能力，取得了重大的社會(huì)效益。部分成果已推廣應(yīng)用到國(guó)內(nèi)能源相關(guān)行業(yè)，并在“一帶一路”沿線部分國(guó)家得到推廣，實(shí)現(xiàn)了自主核心技術(shù)產(chǎn)品的國(guó)際化輸出。

項(xiàng)目獲得發(fā)明專利45項(xiàng)、軟件著作權(quán)58項(xiàng)，出版專著7部，制定各類標(biāo)準(zhǔn)16項(xiàng)，發(fā)表論文121篇。獲中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)等省部級(jí)一等獎(jiǎng)5項(xiàng)，項(xiàng)目四項(xiàng)應(yīng)用成果獲中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)優(yōu)秀工程金獎(jiǎng)。

砥礪創(chuàng)新，突破復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空信息服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)

我國(guó)亟須突破復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空數(shù)據(jù)模型、拓?fù)溆?jì)算方法、信息更新技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地理信息技術(shù)與電網(wǎng)核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)深度融合，支撐復(fù)雜大電網(wǎng)的可靠運(yùn)行與高效管理。

首先，多層次、多類型、多語(yǔ)義的時(shí)空信息，其組成模式不同、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)迥異，存在復(fù)雜業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)，造成電網(wǎng)時(shí)空信息在兩種空間及多類業(yè)務(wù)中的分割分裂，迫切需要發(fā)展兼顧地理空間與電氣空間的統(tǒng)一時(shí)空信息模型。

其次，我國(guó)存在受限信息下復(fù)雜大電網(wǎng)拓?fù)湫畔⑷W(wǎng)實(shí)時(shí)重構(gòu)的性能瓶頸問(wèn)題。電網(wǎng)中少量節(jié)點(diǎn)的電氣變化將觸發(fā)大規(guī)模節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)與結(jié)構(gòu)瞬變，導(dǎo)致數(shù)字電網(wǎng)與物理電網(wǎng)的狀態(tài)與結(jié)構(gòu)不一致。非實(shí)時(shí)重構(gòu)將給電網(wǎng)拓?fù)浞治觥⒇?fù)荷轉(zhuǎn)供等業(yè)務(wù)帶來(lái)巨大風(fēng)險(xiǎn)，迫切需要發(fā)展復(fù)雜大電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和狀態(tài)的實(shí)時(shí)重構(gòu)技術(shù)。

第三，復(fù)雜大電網(wǎng)資源信息的高效可信更新問(wèn)題突出。多源多態(tài)電網(wǎng)資源信息獲取存在位置失準(zhǔn)、更新滯后、安全隱患等問(wèn)題，導(dǎo)致電網(wǎng)資源信息質(zhì)量差和現(xiàn) 勢(shì)性低，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)運(yùn)維檢修與調(diào)度安全，迫切需要發(fā)展電網(wǎng)資源信息的高效可信更新技術(shù)。

據(jù)“復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空信息服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人國(guó)家電網(wǎng)公司信息通信部主任王繼業(yè)介紹，針對(duì)這些難題和需求，項(xiàng)目組在國(guó)家科技計(jì)劃等支持下，歷時(shí)多年攻關(guān)，對(duì)復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空信息平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了拓展性與集成性創(chuàng)新，建立了服務(wù)于復(fù)雜大電網(wǎng)的一體化時(shí)空信息平臺(tái)，研制了覆蓋電網(wǎng)所有核心業(yè)務(wù)的一系列應(yīng)用系統(tǒng)。

據(jù)項(xiàng)目組介紹，該項(xiàng)目共有四個(gè)突出的創(chuàng)新點(diǎn)——

創(chuàng)建了雙空間一體化電網(wǎng)時(shí)空信息模型

電網(wǎng)時(shí)空信息同時(shí)分布于地理空間和電氣空間，具有多源異構(gòu)、動(dòng)態(tài)拓?fù)洹⑾嗷ビ成涞葟?fù)雜特征，嚴(yán)重阻礙了復(fù)雜大電網(wǎng)雙空間的信息集成與業(yè)務(wù)協(xié)同。項(xiàng)目創(chuàng)建了雙空間一體化電網(wǎng)時(shí)空信息模型，實(shí)現(xiàn)了地理空間與電氣空間深度融合的全要素全業(yè)務(wù)統(tǒng)一建模表達(dá)，突破了復(fù)雜大電網(wǎng)巨量異源時(shí)空信息的關(guān)聯(lián)映射難題，提高了電氣空間業(yè)務(wù)的空間決策能力，支撐了國(guó)家電網(wǎng)近2000類實(shí)體、共15.2億臺(tái)電網(wǎng)設(shè)備的全局時(shí)空一致建模。

提出了復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空拓?fù)涞拿爰?jí)實(shí)時(shí)重構(gòu)技術(shù)

電網(wǎng)有限節(jié)點(diǎn)的改變會(huì)導(dǎo)致拓?fù)錉顟B(tài)和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，高頻時(shí)變特征對(duì)信息服務(wù)的實(shí)時(shí)性和重構(gòu)能力提出了極高要求，常規(guī)拓?fù)浞治龇椒ㄐ瘦^低，無(wú)法滿足電網(wǎng)拓?fù)鋵?shí)時(shí)重構(gòu)的需求。項(xiàng)目提出了復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空拓?fù)涞拿爰?jí)實(shí)時(shí)重構(gòu)技術(shù)，突破了分布式拓?fù)溆?jì)算的性能瓶頸，構(gòu)建了動(dòng)靜態(tài)服務(wù)自適應(yīng)調(diào)度的高并發(fā)時(shí)空信息計(jì)算引擎，將停電決策分析、負(fù)荷轉(zhuǎn)供等電網(wǎng)拓?fù)浞治鰳I(yè)務(wù)處理時(shí)間由國(guó)外同類技術(shù)的分鐘級(jí)縮短到秒級(jí)，提高了電網(wǎng)調(diào)度控制、應(yīng)急搶修等業(yè)務(wù)的安全性與效率。

構(gòu)建了基于北斗系統(tǒng)的電網(wǎng)資源信息可信高效更新技術(shù)體系

電網(wǎng)設(shè)備規(guī)模龐大、資源信息變化頻繁，傳統(tǒng)更新維護(hù)方法存在獲取流程繁瑣、更新滯后、位置失準(zhǔn)等問(wèn)題，且過(guò)于依賴GPS，缺乏安全防護(hù)，難以保證大規(guī)模電網(wǎng)資源信息的高效可信更新與交換，嚴(yán)重制約了電網(wǎng)核心業(yè)務(wù)的精準(zhǔn)開(kāi)展;同時(shí)，內(nèi)外網(wǎng)之間存在多種數(shù)據(jù)交互方式，且具有低時(shí)延、高并發(fā)等需求。項(xiàng)目構(gòu)建了基于北斗系統(tǒng)的電網(wǎng)資源信息可信高效更新技術(shù)體系，創(chuàng)建了電網(wǎng)資源信息“一次采錄，一體更新”的全過(guò)程自主模式，攻克了跨內(nèi)外網(wǎng)的數(shù)據(jù)安全高效交換難題，將電網(wǎng)資源信息更新效率提升了約10倍，消除了電網(wǎng)資源信息更新滯后導(dǎo)致數(shù)字電網(wǎng)與實(shí)際電網(wǎng)不一致帶來(lái)的調(diào)度安全隱患。

研發(fā)了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空信息服務(wù)平臺(tái)

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)GIS平臺(tái)被國(guó)外產(chǎn)品壟斷，集成層次淺、實(shí)用化程度低、擴(kuò)展性差、時(shí)空信息孤島化嚴(yán)重，完全無(wú)法滿足全信息化數(shù)字電網(wǎng)的建設(shè)需要。項(xiàng)目研發(fā)了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空信息服務(wù)平臺(tái)， 構(gòu)建了全球規(guī)模最大、覆蓋最廣的電網(wǎng)地理信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，研制了全面支撐“輸電、變電、配電、用電及調(diào)度”等核心業(yè)務(wù)的電網(wǎng)GIS應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)家電網(wǎng)GIS平臺(tái)與應(yīng)用的全面自主可控，有力支撐了國(guó)家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)。

廣泛應(yīng)用，成果實(shí)現(xiàn)27個(gè)省級(jí)單位、336個(gè)地市全覆蓋

“復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空信息服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目，其覆蓋范圍、應(yīng)用規(guī)模、技術(shù)難度和工程復(fù)雜度等均超過(guò)國(guó)內(nèi)外類似系統(tǒng)。

“復(fù)雜大電網(wǎng)時(shí)空信息服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目已在國(guó)家電網(wǎng)公司全面應(yīng)用三年以上，支撐了36個(gè)電網(wǎng)核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)全面信息化。實(shí)現(xiàn)了地理信息技術(shù)與電網(wǎng)規(guī)劃、勘測(cè)設(shè)計(jì)、調(diào)度運(yùn)行、運(yùn)維檢修、營(yíng)銷客服、防災(zāi)減災(zāi)與應(yīng)急指揮、保供電等電網(wǎng)核心業(yè)務(wù)的深度融合。

項(xiàng)目成果實(shí)現(xiàn)了27個(gè)省級(jí)單位、336個(gè)地市和1764個(gè)縣級(jí)單位、3.5萬(wàn)多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)供電所和營(yíng)業(yè)廳全覆蓋。在系統(tǒng)運(yùn)行上，工作日日均在線用戶數(shù)72萬(wàn);電網(wǎng)GIS支撐相關(guān)信息系統(tǒng)平均可用率達(dá)到99.96%。在應(yīng)用水平上，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)共管理了15.2億臺(tái)設(shè)備， 服務(wù)于70萬(wàn)行業(yè)專業(yè)管理用戶和3.5億供電客戶/智能電表，服務(wù)了11億人口。

經(jīng)過(guò)第三方測(cè)評(píng)機(jī)構(gòu)通過(guò)對(duì)國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司、國(guó)網(wǎng)上海市電力公司、國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司這三家示范建設(shè)單位應(yīng)用項(xiàng)目成果后對(duì)主營(yíng)業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)率進(jìn)行分析測(cè)算，項(xiàng)目對(duì)主營(yíng)業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)率約0.32%，按照該比例來(lái)測(cè)算項(xiàng)目成果對(duì)北京、江蘇、浙江、安徽、湖北等這14家單位近三年主營(yíng)業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)所產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益，測(cè)算結(jié)果約129余億元。

王繼業(yè)介紹，項(xiàng)目成果在國(guó)家電網(wǎng)27個(gè)省級(jí)電力公司全面推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了地理信息技術(shù)與電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理、防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)急指揮、保供電服務(wù)等核心業(yè)務(wù)深度融合。

實(shí)現(xiàn)GIS完全自主可控，保障國(guó)家安全。項(xiàng)目打破了長(zhǎng)期以來(lái)由國(guó)外GIS平臺(tái)對(duì)電力行業(yè)的壟斷，實(shí)現(xiàn)了國(guó)家電網(wǎng)GIS全面國(guó)產(chǎn)化;率先統(tǒng)一應(yīng)用我國(guó)CGCS2000坐標(biāo)系、建設(shè)電力北斗精準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng)《為電網(wǎng)資源信息更新提供統(tǒng)一、連續(xù)穩(wěn)定的時(shí)空基準(zhǔn)，保障了國(guó)家電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的信息安全。

保障大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高用電服務(wù)質(zhì)量。項(xiàng)目提高了電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)急指揮的可視化、精細(xì)化管理水平，保障了電網(wǎng)安全高效運(yùn)行。為2017年杭州G20、廈門金磚會(huì)議，全國(guó)“兩會(huì)”等國(guó)家重大活動(dòng)保供電提供了技術(shù)保障。項(xiàng)目在95598座席快速答復(fù)客戶、發(fā)送精準(zhǔn)停電通知、輔助電網(wǎng)搶修、縮短停電時(shí)間等方面發(fā)揮了支撐作用，持續(xù)提高用電服務(wù)質(zhì)量。

提升行業(yè)科技水平，實(shí)現(xiàn)部分核心技術(shù)出口。項(xiàng)目研發(fā)了完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)基于云計(jì)算的電網(wǎng)時(shí)空信息服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了跨行業(yè)技術(shù)深度融合，提升了電網(wǎng)GIS科技水平。項(xiàng)目成果已在國(guó)內(nèi)電力相關(guān)行業(yè)應(yīng)用，并在“一帶一路”沿線部分國(guó)家得到推廣，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)的出口，提高了國(guó)際影響力。

構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，培養(yǎng)大批復(fù)合型人才。項(xiàng)目建立和完善了產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，在人力資源管理、多類型創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)管理方面進(jìn)行了制度創(chuàng)新，發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研合作優(yōu)勢(shì)，項(xiàng)目培養(yǎng)了2000多名跨學(xué)科、復(fù)合型高科技人才。