“復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目自主創(chuàng)新紀(jì)實

電網(wǎng)信息具有天然的時空特征，全面數(shù)字化與信息化的時空電網(wǎng)是建設(shè)數(shù)字中國和智慧社會的基礎(chǔ)。與歐美國家相比，我國擁有全球規(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)可靠運行與高效管理帶來了巨大困難，如何為其提供全面、即時和準(zhǔn)確的時空信息服務(wù)是一個世界性難題，也沒有先例可循。

由國家電網(wǎng)公司、武漢大學(xué)等共同組成的“復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目組經(jīng)多年攻關(guān)，突破了復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)：創(chuàng)建了雙空間一體化電網(wǎng)時空信息模型;提出了復(fù)雜大電網(wǎng)時空拓?fù)涞拿爰墝崟r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產(chǎn)權(quán)的復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺，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)。

項目成果已應(yīng)用于國家電網(wǎng)總部、27個省級電力公司及其所有地市、縣、鄉(xiāng)共3.5萬多個單位，建立了由27個省級主干節(jié)點、1000余個地市服務(wù)節(jié)點、10萬余個班組操作節(jié)點構(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，日均時空信息服務(wù)調(diào)用1000余萬次，實現(xiàn)了對國家電網(wǎng)15.2億余臺電網(wǎng)設(shè)備全時態(tài)信息的全在線管理。

近3年，項目所產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益達79余億元，由第三方測評機構(gòu)估算項目對提供應(yīng)用證明的部分單位所產(chǎn)生的間接經(jīng)濟效益約129余億元。項目成果還應(yīng)用于臺風(fēng)、地震、冰災(zāi)等重大自然災(zāi)害處置及歷年國家重大活動的保供電工作，提升了電網(wǎng)應(yīng)急響應(yīng)及處置能力，取得了重大的社會效益。部分成果已推廣應(yīng)用到國內(nèi)能源相關(guān)行業(yè)，并在“一帶一路”沿線部分國家得到推廣，實現(xiàn)了自主核心技術(shù)產(chǎn)品的國際化輸出。

項目獲得發(fā)明專利45項、軟件著作權(quán)58項，出版專著7部，制定各類標(biāo)準(zhǔn)16項，發(fā)表論文121篇。獲中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會、中國電機工程學(xué)會等省部級一等獎5項，項目四項應(yīng)用成果獲中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會優(yōu)秀工程金獎。

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

我國亟須突破復(fù)雜大電網(wǎng)時空數(shù)據(jù)模型、拓?fù)溆嬎惴椒?、信息更新技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，實現(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)的可靠運行與高效管理。

首先，多層次、多類型、多語義的時空信息，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)一時空信息模型。

其次，我國存在受限信息下復(fù)雜大電網(wǎng)拓?fù)湫畔⑷W(wǎng)實時重構(gòu)的性能瓶頸問題。電網(wǎng)中少量節(jié)點的電氣變化將觸發(fā)大規(guī)模節(jié)點的狀態(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。非實時重構(gòu)將給電網(wǎng)拓?fù)浞治?、?fù)荷轉(zhuǎn)供等業(yè)務(wù)帶來巨大風(fēng)險，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)的實時重構(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、安全隱患等問題，導(dǎo)致電網(wǎng)資源信息質(zhì)量差和現(xiàn) 勢性低，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)運維檢修與調(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)時空信息服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目主要負(fù)責(zé)人國家電網(wǎng)公司信息通信部主任王繼業(yè)介紹，針對這些難題和需求，項目組在國家科技計劃等支持下，歷時多年攻關(guān)，對復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息平臺關(guān)鍵技術(shù)進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)的一體化時空信息平臺，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)項目組介紹，該項目共有四個突出的創(chuàng)新點——

創(chuàng)建了雙空間一體化電網(wǎng)時空信息模型

電網(wǎng)時空信息同時分布于地理空間和電氣空間，具有多源異構(gòu)、動態(tài)拓?fù)?、相互映射等?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。項目創(chuàng)建了雙空間一體化電網(wǎng)時空信息模型，實現(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，突破了復(fù)雜大電網(wǎng)巨量異源時空信息的關(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，支撐了國家電網(wǎng)近2000類實體、共15.2億臺電網(wǎng)設(shè)備的全局時空一致建模。

提出了復(fù)雜大電網(wǎng)時空拓?fù)涞拿爰墝崟r重構(gòu)技術(shù)

電網(wǎng)有限節(jié)點的改變會導(dǎo)致拓?fù)錉顟B(tài)和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，高頻時變特征對信息服務(wù)的實時性和重構(gòu)能力提出了極高要求，常規(guī)拓?fù)浞治龇椒ㄐ瘦^低，無法滿足電網(wǎng)拓?fù)鋵崟r重構(gòu)的需求。項目提出了復(fù)雜大電網(wǎng)時空拓?fù)涞拿爰墝崟r重構(gòu)技術(shù)，突破了分布式拓?fù)溆嬎愕男阅芷款i，構(gòu)建了動靜態(tài)服務(wù)自適應(yīng)調(diào)度的高并發(fā)時空信息計算引擎，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)處理時間由國外同類技術(shù)的分鐘級縮短到秒級，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)更新維護方法存在獲取流程繁瑣、更新滯后、位置失準(zhǔn)等問題，且過于依賴GPS，缺乏安全防護，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)開展;同時，內(nèi)外網(wǎng)之間存在多種數(shù)據(jù)交互方式，且具有低時延、高并發(fā)等需求。項目構(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)與實際電網(wǎng)不一致帶來的調(diào)度安全隱患。

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

長期以來，國內(nèi)電網(wǎng)GIS平臺被國外產(chǎn)品壟斷，集成層次淺、實用化程度低、擴展性差、時空信息孤島化嚴(yán)重，完全無法滿足全信息化數(shù)字電網(wǎng)的建設(shè)需要。項目研發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺， 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)，實現(xiàn)了國家電網(wǎng)GIS平臺與應(yīng)用的全面自主可控，有力支撐了國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)。

廣泛應(yīng)用，成果實現(xiàn)27個省級單位、336個地市全覆蓋

“復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目，其覆蓋范圍、應(yīng)用規(guī)模、技術(shù)難度和工程復(fù)雜度等均超過國內(nèi)外類似系統(tǒng)。

“復(fù)雜大電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項目已在國家電網(wǎng)公司全面應(yīng)用三年以上，支撐了36個電網(wǎng)核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)全面信息化。實現(xiàn)了地理信息技術(shù)與電網(wǎng)規(guī)劃、勘測設(shè)計、調(diào)度運行、運維檢修、營銷客服、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。

項目成果實現(xiàn)了27個省級單位、336個地市和1764個縣級單位、3.5萬多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)供電所和營業(yè)廳全覆蓋。在系統(tǒng)運行上，工作日日均在線用戶數(shù)72萬;電網(wǎng)GIS支撐相關(guān)信息系統(tǒng)平均可用率達到99.96%。在應(yīng)用水平上，服務(wù)網(wǎng)絡(luò)共管理了15.2億臺設(shè)備， 服務(wù)于70萬行業(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)過第三方測評機構(gòu)通過對國網(wǎng)福建省電力有限公司、國網(wǎng)上海市電力公司、國網(wǎng)湖南省電力公司這三家示范建設(shè)單位應(yīng)用項目成果后對主營業(yè)務(wù)貢獻率進行分析測算，項目對主營業(yè)務(wù)貢獻率約0.32%，按照該比例來測算項目成果對北京、江蘇、浙江、安徽、湖北等這14家單位近三年主營業(yè)務(wù)貢獻所產(chǎn)生的間接經(jīng)濟效益，測算結(jié)果約129余億元。

王繼業(yè)介紹，項目成果在國家電網(wǎng)27個省級電力公司全面推廣應(yīng)用，實現(xiàn)了地理信息技術(shù)與電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、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。

實現(xiàn)GIS完全自主可控，保障國家安全。項目打破了長期以來由國外GIS平臺對電力行業(yè)的壟斷，實現(xiàn)了國家電網(wǎng)GIS全面國產(chǎn)化;率先統(tǒng)一應(yīng)用我國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)定的時空基準(zhǔn)，保障了國家電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的信息安全。

保障大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，提高用電服務(wù)質(zhì)量。項目提高了電網(wǎng)防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)急指揮的可視化、精細化管理水平，保障了電網(wǎng)安全高效運行。為2017年杭州G20、廈門金磚會議，全國“兩會”等國家重大活動保供電提供了技術(shù)保障。項目在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，實現(xiàn)部分核心技術(shù)出口。項目研發(fā)了完全自主知識產(chǎn)權(quán)基于云計算的電網(wǎng)時空信息服務(wù)平臺，實現(xiàn)了跨行業(yè)技術(shù)深度融合，提升了電網(wǎng)GIS科技水平。項目成果已在國內(nèi)電力相關(guān)行業(yè)應(yīng)用，并在“一帶一路”沿線部分國家得到推廣，實現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)的出口，提高了國際影響力。

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