王继业教授等：复杂大电网时空信息服务平台关键技术与应用

0   引　言

我国拥有全球规模最大、结构最复杂、变化最频繁、用户最多的复杂大电网，如何为其提供全面、即时和准确的时空信息服务是一个世界性难题，也没有任何先例可循。异构的电网空间、瞬变的电网状态、多源的信息更新及繁多的业务类型给复杂大电网的安全可靠、稳定运行与高效管理带来了巨大挑战，造成全业务要素难以统一表达、动态电网拓扑难以实时重构、异源信息难以及时接入与更新，使得电网信息化仅能在电气空间开展，严重阻碍了物理电网向全信息化数字电网的转变。亟需突破复杂大电网时空数据模型、拓扑计算方法、信息更新技术等关键难题，实现地理信息技术与电网核心业务系统深度融合，支撑复杂大电网的可靠运行与高效管理。为此，国网公司开展了“复杂大电网时空信息服务平台关键技术与应用”项目。

1  系统总体架构

项目研发了具有完全自主知识产权的复杂大电网时空信息服务平台，构建了全球规模最大、覆盖面最广的电网地理信息服务网络，研制了全面支撑“输电、变电、配电、用电及调度”等核心业务的GIS应用系统，其总体架构如图1所示。

系统总体架构主要包含云GIS资源管理中心、云计算中心、云存储中心、云安全管理体系四部分。各部分功能如下：

(1).云GIS资源管理中心：云应用的用户接口，实现在线的功能及云系统的管理工作；

(2).云计算中心：GIS基础服务和大数据分析服务的集中体现，集中提供各种分析运算的服务；

(3).云存储中心：分布式的云存储中心，集中存储管理基础地理信息数据和电网资源数据；

(4).云安全管理体系：主要负责云GIS系统的安全管理，包括用户管理和故障管理等。

2  创新点

本项目在国家科技计划、国家电网公司重大项目等支持下，进行了拓展性与集成性创新，主要如下：

(1).创建了双空间一体化电网时空信息模型，实现了地理空间与电气空间深度融合的全要素全业务统一建模表达，突破了复杂大电网巨量异源时空信息的关联映射难题，提高了电气空间业务的空间决策能力，支撑了国家电网近2000 类实体、共15.2 亿台电网设备的全局时空一致建模。

(2).提出了复杂大电网时空拓扑的秒级实时重构技术，突破了分布式拓扑计算的性能瓶颈，构建了动静态服务自适应调度的高并发时空信息计算引擎，将停电决策分析、负荷转供等电网拓扑分析业务处理时间由国外同类技术的分钟级缩短到秒级，提高了电网调度控制、应急抢修等业务的安全性与效率。

(3).构建了基于北斗系统的电网资源信息可信高效更新技术体系，创建了电网资源信息“一次采录，一体更新”的全过程自主模式，攻克了跨内外网的数据安全高效交换难题，将电网资源信息更新效率提升了约10倍，消除了电网资源信息更新滞后导致数字电网与实际电网不一致带来的调度安全隐患。

3  应用情况

项目组历经十余年研发，全面解决了国内电网GIS平台被国外产品垄断、集成层次浅、实用化程度低、扩展性差、时空信息孤岛化等问题，有效支撑了国家电网公司智能电网建设，实现了地理信息技术与电网规划设计、生产管理、防灾减灾、应急指挥、保供电服务等核心业务深度融合。具体体现在：

(1).实现了国家电网GIS平台的全面自主可控

复杂大电网时空信息服务平台提供了电网资源管理、电网时空数据计算、电网拓扑分析等1000多个服务，性能全面优于国内外同类系统，已全面应用到各级电网企业，打破了长期以来国外GIS平台在国家电网的垄断局面。

(2).形成了全球规模最大的电网时空信息服务网络

建立了由27个主干节点，1000余台服务器，10万余个操作节点构成的电网时空信息服务网络；率先在电力行业构建了基于CGCS2000时空基准的“全时空一张网、全过程一套图”，实现了国家电网15.2亿台设备时空信息的全在线管理，并服务于3.5亿供电客户/智能电表；管理了300TB栅格地图数据和矢量地图数据、60TB电网时空数据，日均在线用户数峰值70余万，日均接受GIS相关请求1000余万次，电网拓扑状态重构计算日均2万次，电网模拟分析计算日均10万次，是国家电网核心信息服务网络，也是世界上规模最大的公用事业时空信息服务网络。

(3).开展了基于电网时空信息服务平台的一系列创新应用

项目成果支撑了电网规划、基建勘测、协同设计、安全生产、运维检修、调度运行、配网抢修、电力营销、集约化客服中心、防灾减灾、应急指挥、保供电、地下电缆管理、车辆管理、电力通信网管理、电动汽车充换电服务等36个核心业务，实现了电网时空信息服务平台与电网全部核心业务的深度融合，满足了世界最大规模电网对时空信息的全面、准确、即时服务需求。相关应用成果如图2-5所示：