电力设计公司数据管理研究

摘要：随着电网飞跃式的发展，电力设计公司海量的配电网规划数据以及搁置的数据信息等待处理。通过研究配电网规划信息管理机制，分析了语义物联对电力设计公司产生的影响，构建了语义物联下的配电网设计工作一体化模型并分析了其运行机理。最后对语义物联视角下的电力设计公司发展提出了具体建议，以实现电力设计公司快速、稳定、可持续发展。

关键词：电力设计公司；语义物联；配电网；规划信息；数据管理；一体化模型

随着社会经济需求的增长以及互联网技术的发展，人与人、物与物之间实现了互联互通。在物联网飞速发展过程中，物联网系统规模日益庞大，不同系统间的关系也越来越复杂。大量的智能设备产生了海量的、多源的、异构的感知数据，形成了数据孤岛，这些数据给系统内和系统间的资源交互、数据关联和推理等带来了极大的困难；另外，电网规划企业在业务中积攒了大量图纸等过程型数据，这些数据被长期搁置，难以实现再次利用。为了满足异构互联以及平台智能化的需求，语义物联的概念应运而生。配电网的规划设计在电网发展中起到引领作用，城市配电网规划设计工作中的数据提取、建模、应用和价值提升一体化十分关键，因此，对语义物联下配电网设计工作的一体化进行研究，提出具体实施方案，对于合理规划配电网、有效支撑供电公司以及电力设计公司快速、稳定、可持续发展有着显著的作用。

1配电网规划信息管理机理综述

配电网规划信息是合理进行配电网规划的先决条件，而配电网规划信息管理是进行配电网规划的基础。分布式电源、电动汽车、储能设备等新设备接入电网，给传统配电网带来了巨大变革［1］；另外，配电网规划涉及的范围越来越大，产生的数据信息多且复杂，规划过程中容易出现数据信息处理不到位的问题，进而引发信息差异和延时，导致配电网规划不合理［2］。新形势下的配电网规划信息管理已经成为电力设计公司进行配电网规划时关注的重点。目前，国内外学者对配电网规划信息管理相关问题的研究很多，包括新能源［3-4］、大数据［5-6］等各个方面，很多研究直接鲜明地指出了配电网整体的问题和症结［7-10］，这些问题已经成为当前国内外电力行业研究的热点。姜巍［11］分析了现阶段配电网规划数据存在的一些问题，提出了配电网规划数据收集及管理办法；孟旸等［12］提出了一种基于地理信息系统（GIS）的配电网优化规划软件包的总体结构；刘文霞等［13］提出了拥有数据管理功能和智能规划功能的配电网智能规划平台。新形势下配网规划信息管理涉及大数据及物联网2个方面。在大数据方面，费思源［14］在阐述大数据技术对于配电网发展的重要意义基础上，总结了配电网技术目前在国内外的应用现状，分析了大数据技术在配电网运行、检修、规划和资产管理4个方面的指导作用；宋毅等［15］梳理了配电网数据现状及存在的问题，提出了基于“内存计算+事件驱动架构+大数据”的数据集成技术架构，构建了一体化配电网规划设计平台；蔡佳铭等［16］提出了配电网规划的数字化技术和建模方法，为配电网规划人员开发基于数字化技术的应用和建模方法提供了借鉴和参考。在物联网方面，肖振锋等［17］对适用于泛在电力物联网形势下的主动配电网规划技术进行了综述，从多方面阐述了新形势下配电网规划技术可能遇到的难点与挑战，归纳评价了多种复杂理论与优化算法，对新形势下主动配电网规划技术的发展进行了展望。综上所述，国内外在配电网规划信息管理研究上已经取得了一定进展并积累了相关经验，但尚未有学者对语义物联视角下的配电网规划管理进行研究。因此，笔者在前人已有的研究基础上，在语义物联的视角下，研究城市配电网规划设计工作中数据提取、建模、应用和价值提升的一体化问题，最终提出语义物联视角下配电网规划设计工作的具体实施策略，旨在完善配电网规划设计管理工作，提高电力设计公司的工作效率，从而适应市场变化以及电网改革，促进电力设计公司向多元化方向发展。

2语义物联视角下电力设计公司面临的冲击

电网的不断发展产生了海量的数据，而语义物联网可以实现异构系统中数据的一致性并消除数据孤岛，将电力公司、发电企业、供应商、电力用户以及各个设备连接起来，实现数据的共享共用，为电力公司、发电企业、供应商以及电力用户提供更加优质的服务。语义物联以电网为枢纽，在发挥其作用的同时，为全行业提供了更大的发展机会，但也带来了巨大的挑战。2.1配电网规划新影响因素。2.1.1新能源比例加大。随着能源互联网的构建，分布式风电、分布式光伏、储能、电动汽车等技术日益成熟，这些具有广阔发展前景的新能源技术给电力设计公司的发展带来了新的机遇和挑战。新能源在电网中的比例不断加大，会产生海量的数据，这些数据存在不确定性及异构性等特性，需要通过语义技术进行信息的交互和协同，这就使得电力设计公司需要针对当前情况采取可行措施。电网近几年发生了翻天覆地的变化，市场的竞争性显著增强，而电力设计公司更要适应环境变化，紧跟改革潮流。2.1.2业务高度耦合。语义物联下电力设计公司业务及业务流程发生变化，之前的电网是相对闭塞的，综合能源、能源互联之类的项目一般规模较小，也未能和其他项目进行综合联系，始终做不到大电网层面。电力公司可以在大电网层面上开展新业务，为电网公司和电力企业提出规划建议及计划。在业务上电力设计公司可以从规模上与其他项目进行联系，业务之间实现高度耦合，从大电网层面上进行电网规划设计、线路图设计、可行性分析及工程预算。2.1.3移动物联网全面发展。2020年5月，工信部了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》，指出移动物联网是新型基础设施建设的重要组成部分，因此，配电网规划设计工作要适应移动物联网的全面发展。基于深入发展移动物联网以及语义物联的理念，将所有与电网相关的人、事和设备连接起来，实现语义物联理念下的“数据一个源、电网一张图、业务一条线”的具体要求。未来的综合能源、能源互联项目规模较大且要与其他项目进行综合联系，业务流程中每项工作完成后都要存储进不同的数据库，每项工作都要与各自的档案库和数据库进行连接，因此，可以充分利用搁置的项目图纸及外部数据，将相关数据进行集成、融合与分析，深度挖掘数据的内在价值，适应移动物联网的发展，实现语义物联网下的配电网规划设计。语义物联视角下的电力设计公司业务信息转换如图1所示。2.2语义物联视角下电力设计公司的变化。2.2.1业务流程变化。为了快速掌握配电网规划设计的最新数据及信息（包括规划中新加入用户负荷情况和电力资产情况），电力设计公司应全方位采集配电网规划设计信息，充分、全面发掘市场信息。电力设计公司获取数据的路径与方式主要分为3种（如图2所示）：一是主动与政府规划管理部门进行长期合作，通过政府官方的信息公开平台及时获得配电网规划信息；二是从社会上获取信息，如各大工业园区及新建用电项目，及时掌握社会新增用电需求；三是从供电公司获取信息，挖掘供电公司潜在的有效信息，迅速掌握配电网规划的最新数据。电力设计公司将采集的数据与搁置数据进行融合处理，进而获得有效数据。首先，电力设计公司可以针对不同的配电网规划业务对有效数据进行提取，针对性地开展配电网规划业务；其次，电力设计公司可以对有效数据进行观测，分析整体规划上存在的缺陷，提出意见和建议，并对存在缺陷的地方进行二次规划；最后，电力设计公司还可以对有效数据进行整理与挖掘，为其他业务提供数据服务。2.2.2数据流程变化。语义物联的构建形成跨专业数据的共享，电力设计公司的大量数据被整合收集，实现整个电力行业数据的流通与共享。电力设计公司在进行电网规划、电网检修等主要业务时会产生大量的数据，这些数据一般存在于设计图纸、设计方案文档以及各项业务的数据文档中，规划完成后这些数据就被搁置，难以实现再次利用，造成极大的数据资源浪费；另外，电力设计公司与政府、社会及客户的联动也会产生大量的数据信息。语义物联可以利用大数据技术充分挖掘这些海量数据的内在价值，更好地为电网服务。电力设计公司数据流通如图3所示。电力设计公司在语义物联的作用下产生了全新的数据流通方式，数据流程也发生了巨大的变化，如图4所示。

3语义物联下的电力设计公司管理机制

基于语义物联理念，电力设计公司实现了数据的全方位流通融合，并通过数据采集挖掘、分析处理，最终实现了有效数据的存储应用，发挥了实时数据的最大效用；另外，语义物联将打破电力公司各业务之间的壁垒，使数据信息可以在各部门及各业务之间流通，实现全业务数据信息的共享共用。3.1数据管理工作一体化模型。语义物联下的配电网数据管理工作一体化模型是规划设计有效运行的基础和保证，如图5所示。本文基于语义物联理念，研究城市配电网规划设计工作中数据提取、建模、应用和价值提升的一体化问题。3.1.1配电网现状诊断分析。配电网规划设计工作涉及的数据来自多个不同领域的信息系统，数据量大且数据类型繁杂；另外，对外部系统的信息进行集成时，数据之间的关系十分复杂，数据流也十分繁琐。基于语义物联理念中“数据一个源、电网一张图、业务一条线”的要求，分析配电网规划设计工作中的业务流程和数据流程，确定核心业务数据集，明晰数据来源和使用场景，重点解决数据未有效贯通、人工录入出错、数据质量不高、目标不协同和操作不规范等问题。3.1.2配电网规划编制。根据需求从外部各平台、各数据库进行数据抽取，抽取过程中应保证外部数据的正确性和完整性。对内部核心数据集的年度电网规划报告、规划设计图集、项目清单和专项规划报告等进行数据建模和抽取；对抽取后的内外部数据进行深度分析，剔除冗余数据、错误数据，保证数据的准确性，构建合适的数据结构，统一数据格式和数据接口并进行深度融合；将融合后的数据进行脱敏处理，成为数据资产源；通过对数据进行深度分析，产生分析报告，并针对性地编制配电网规划。3.1.3规划可研评审管理。融合设备管理系统（PMS）、能量管理系统（EMS）等多个信息系统的数据，整合各部门、各业务之间的数据信息，将规划信息与GIS相结合并进行诊断分析，进而根据诊断分析结果对配电网规划设计方案进行评估；对规划方案的技术经济性进行计算评选，提升配电网规划的精准度；根据仿真计算的诊断结果来指导配电网规划设计工作，并对规划的成效进行评估。3.1.4配电网规划后评估。在配电网规划完成后，对其进行规划后评估。一方面，基于语义物联的理念，实现数据的融合和集成，使数据标准化，打通专业壁垒。打造数据中心，建设企业级主数据管理体系，支撑多维精益管理体系变革，实现配电网规划设计工作上下游业务的无缝对接。另一方面，根据根据规划评估结果，提出配电网设计公司的工作建议，积极拓展新业务，实现企业增效增值。3.2运行机理。配电网规划设计工作核心数据集抽取和建模流程如图6所示（图中：ETL为提取、转换、加载）。3.2.1分析配电网规划设计的数据需求。分析配电网规划设计工作的数据需求要以配电网规划设计工作为出发点，重点研究语义物联理念，解决需要哪些数据、这些数据怎么使用的问题；同时，要以具体的电力设计分公司为调研对象，分析企业数据管理现状与泛在物联战略要求的具体差距，明确语义物联下配电网规划设计所涉及数据的来源和预期应用场景，研究语义物联理念下规划数据采集、存储、处理、分析的统一规范，数据口径以及数据来源。3.2.2抽取配电网规划核心数据集并建模。首先对外部数据的接入与筛选进行集成，使接入数据可以统一规范。深度分析外部数据的接入方式，统一对外部数据的数据接口、数据格式以及数据类型的集成方式。接入技术的选择要保证外部接入数据的正确性和完整性。其次对内部数据源进行整合和优化建模，利用大数据技术对内部数据进行数据清洗与数据转换，并构建合理的数据模型。最后实现内外部数据的融合和语义物联。系统外部数据接入配电网规划数据库后，按照配电网规划设计的需要，提取数据库中的内部数据与外部数据，通过数据挖掘、数据对应以及融合计算等多种方式对数据进行深度融合，使融合后的数据自上而下贯穿于整个配电网规划设计工作，实现对目标数据的精准定位。3.2.3实现配电网规划全景分析和仿真系统开发。首先，利用大数据可视化的特点结合GIS展示区域配电网规划特征，通过对数据进行多维度筛选和深度挖掘，发掘出对配电网规划评审、诊断分析有意义的数据和信息并进行有效整合；然后，基于GIS，将地理信息数据和配电网规划数据相结合，实现规划数据与图形集成融合，根据诊断分析结论针对性地制定配电网规划方案；最后，实现配电网潮流与短路计算、电力系统无功优化计算、高压配电网理论线损计算、中压配电网理论线损计算、配电线路无功优化配置的仿真计算。3.2.4配电网规划设计的具体策略。首先进行内部信息生态化管理策略研究。大数据、物联网等新型技术逐渐应用到配电网规划工作中，使得以往的配电网规划设计工作使用一种全新的、包含全过程的规划设计数据信息的配电网规划设计方式，实现内外部数据集成、融合以及挖掘和统一管理。其次，进行行业内业务协同具体方法研究，优化调整配电网规划设计工作的全业务流程，在开展新业务、调整原有业务的同时，形成高效统一的配电网规划工作体系。最后进行外部增值业务挖掘研究。对外部数据进行收集和融合，针对规划设计工作需求，对外部数据信息进行筛选和集成，形成完整的配电网规划设计数据信息库。适应新形势下的社会形态，积极开创新形势下的管理方法和策略，开展新业务，增加新的利润增长点。支撑“三型”能源互联网企业建设，开拓数字经济这一巨大蓝海市场。

4建议与展望

4.1加强信息共享。新形势下的配电网规划设计工作依赖海量数据信息，仅靠内部数据无法满足设计需要，要从外部获取数据，明确数据来源。另外，外部数据大多为多源异构数据，内部数据的数据模型也未统一，需要统一内外部数据的数据模型，实现内外部数据的融合和语义物联。经过处理后的数据达到统一的数据结构，可以贯穿于整个配电网规划设计工作，实现全过程、全方位的数据信息共享。4.2加强与政府沟通。政府对于电力设计公司来说不仅仅是管理者，也是信息者，更是潜在的大客户，配电网规划设计工作需要根据政府的有关经济社会发展规划信息做出调整。语义物联下的配电网规划设计更是离不开政府部门的数据信息，所以电力设计公司要加强与政府的沟通，保证及时获取第一手数据信息。4.3加速挖掘语义物联价值。语义物联对于电力设计公司不仅是一个挑战，更是一个机遇。通过整合、分析、挖掘等步骤，将语义物联视角下的数据信息形成统一共享的数据资源。电力设计公司不仅可以根据配电网规划设计来充分使用这些数据，还可以深度挖掘这些数据背后的价值。4.4加快数据业务创新。优化调整配电网规划设计工作的全业务流程，基于语义物联的理念，通过整合、分析、挖掘等步骤最终形成统一共享的数据资源，打造一个标准化的数据中心，打通专业壁垒，提供数据服务，加快数据业务的创新。开拓新业务不仅可以使电力设计公司更快地适应新形势下的社会形态，还可以增加新的利润增长点，满足市场需求。

5结束语

目前，语义物联视角下的配电网规划设计还处于探索阶段，可借鉴的经验较少且存在许多不确定性和挑战，需要对其进行不断的创新和探索。笔者完善了电力设计公司的数据资产管理工作，并实现了配电网规划数据的深度融合与挖掘，但电力设计公司数据资产管理仍有较大的提升空间，这些是今后的研究方向。

作者:姚海燕 吴金荣 徐辉 崔金栋 崔天赢 单位:1.杭州市电力设计院有限公司余杭分公司 2.东北电力大学经济管理学院