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摘要：隨著電網飛躍式的發展，電力設計公司海量的配電網規劃數據以及擱置的數據信息等待處理。通過研究配電網規劃信息管理機制，分析了語義物聯對電力設計公司產生的影響，構建了語義物聯下的配電網設計工作一體化模型并分析了其運行機理。最后對語義物聯視角下的電力設計公司發展提出了具體建議，以實現電力設計公司快速、穩定、可持續發展。

關鍵詞：電力設計公司；語義物聯；配電網；規劃信息；數據管理；一體化模型

隨著社會經濟需求的增長以及互聯網技術的發展，人與人、物與物之間實現了互聯互通。在物聯網飛速發展過程中，物聯網系統規模日益龐大，不同系統間的關系也越來越復雜。大量的智能設備產生了海量的、多源的、異構的感知數據，形成了數據孤島，這些數據給系統內和系統間的資源交互、數據關聯和推理等帶來了極大的困難；另外，電網規劃企業在業務中積攢了大量圖紙等過程型數據，這些數據被長期擱置，難以實現再次利用。為了滿足異構互聯以及平臺智能化的需求，語義物聯的概念應運而生。配電網的規劃設計在電網發展中起到引領作用，城市配電網規劃設計工作中的數據提取、建模、應用和價值提升一體化十分關鍵，因此，對語義物聯下配電網設計工作的一體化進行研究，提出具體實施方案，對于合理規劃配電網、有效支撐供電公司以及電力設計公司快速、穩定、可持續發展有著顯著的作用。

1配電網規劃信息管理機理綜述

配電網規劃信息是合理進行配電網規劃的先決條件，而配電網規劃信息管理是進行配電網規劃的基礎。分布式電源、電動汽車、儲能設備等新設備接入電網，給傳統配電網帶來了巨大變革［1］；另外，配電網規劃涉及的范圍越來越大，產生的數據信息多且復雜，規劃過程中容易出現數據信息處理不到位的問題，進而引發信息差異和延時，導致配電網規劃不合理［2］。新形勢下的配電網規劃信息管理已經成為電力設計公司進行配電網規劃時關注的重點。目前，國內外學者對配電網規劃信息管理相關問題的研究很多，包括新能源［3-4］、大數據［5-6］等各個方面，很多研究直接鮮明地指出了配電網整體的問題和癥結［7-10］，這些問題已經成為當前國內外電力行業研究的熱點。姜巍［11］分析了現階段配電網規劃數據存在的一些問題，提出了配電網規劃數據收集及管理辦法；孟旸等［12］提出了一種基于地理信息系統（GIS）的配電網優化規劃軟件包的總體結構；劉文霞等［13］提出了擁有數據管理功能和智能規劃功能的配電網智能規劃平臺。新形勢下配網規劃信息管理涉及大數據及物聯網2個方面。在大數據方面，費思源［14］在闡述大數據技術對于配電網發展的重要意義基礎上，總結了配電網技術目前在國內外的應用現狀，分析了大數據技術在配電網運行、檢修、規劃和資產管理4個方面的指導作用；宋毅等［15］梳理了配電網數據現狀及存在的問題，提出了基于“內存計算+事件驅動架構+大數據”的數據集成技術架構，構建了一體化配電網規劃設計平臺；蔡佳銘等［16］提出了配電網規劃的數字化技術和建模方法，為配電網規劃人員開發基于數字化技術的應用和建模方法提供了借鑒和參考。在物聯網方面，肖振鋒等［17］對適用于泛在電力物聯網形勢下的主動配電網規劃技術進行了綜述，從多方面闡述了新形勢下配電網規劃技術可能遇到的難點與挑戰，歸納評價了多種復雜理論與優化算法，對新形勢下主動配電網規劃技術的發展進行了展望。綜上所述，國內外在配電網規劃信息管理研究上已經取得了一定進展并積累了相關經驗，但尚未有學者對語義物聯視角下的配電網規劃管理進行研究。因此，筆者在前人已有的研究基礎上，在語義物聯的視角下，研究城市配電網規劃設計工作中數據提取、建模、應用和價值提升的一體化問題，最終提出語義物聯視角下配電網規劃設計工作的具體實施策略，旨在完善配電網規劃設計管理工作，提高電力設計公司的工作效率，從而適應市場變化以及電網改革，促進電力設計公司向多元化方向發展。

2語義物聯視角下電力設計公司面臨的沖擊

電網的不斷發展產生了海量的數據，而語義物聯網可以實現異構系統中數據的一致性并消除數據孤島，將電力公司、發電企業、供應商、電力用戶以及各個設備連接起來，實現數據的共享共用，為電力公司、發電企業、供應商以及電力用戶提供更加優質的服務。語義物聯以電網為樞紐，在發揮其作用的同時，為全行業提供了更大的發展機會，但也帶來了巨大的挑戰。2.1配電網規劃新影響因素。2.1.1新能源比例加大。隨著能源互聯網的構建，分布式風電、分布式光伏、儲能、電動汽車等技術日益成熟，這些具有廣闊發展前景的新能源技術給電力設計公司的發展帶來了新的機遇和挑戰。新能源在電網中的比例不斷加大，會產生海量的數據，這些數據存在不確定性及異構性等特性，需要通過語義技術進行信息的交互和協同，這就使得電力設計公司需要針對當前情況采取可行措施。電網近幾年發生了翻天覆地的變化，市場的競爭性顯著增強，而電力設計公司更要適應環境變化，緊跟改革潮流。2.1.2業務高度耦合。語義物聯下電力設計公司業務及業務流程發生變化，之前的電網是相對閉塞的，綜合能源、能源互聯之類的項目一般規模較小，也未能和其他項目進行綜合聯系，始終做不到大電網層面。電力公司可以在大電網層面上開展新業務，為電網公司和電力企業提出規劃建議及計劃。在業務上電力設計公司可以從規模上與其他項目進行聯系，業務之間實現高度耦合，從大電網層面上進行電網規劃設計、線路圖設計、可行性分析及工程預算。2.1.3移動物聯網全面發展。2020年5月，工信部了《關于深入推進移動物聯網全面發展的通知》，指出移動物聯網是新型基礎設施建設的重要組成部分，因此，配電網規劃設計工作要適應移動物聯網的全面發展。基于深入發展移動物聯網以及語義物聯的理念，將所有與電網相關的人、事和設備連接起來，實現語義物聯理念下的“數據一個源、電網一張圖、業務一條線”的具體要求。未來的綜合能源、能源互聯項目規模較大且要與其他項目進行綜合聯系，業務流程中每項工作完成后都要存儲進不同的數據庫，每項工作都要與各自的檔案庫和數據庫進行連接，因此，可以充分利用擱置的項目圖紙及外部數據，將相關數據進行集成、融合與分析，深度挖掘數據的內在價值，適應移動物聯網的發展，實現語義物聯網下的配電網規劃設計。語義物聯視角下的電力設計公司業務信息轉換如圖1所示。2.2語義物聯視角下電力設計公司的變化。2.2.1業務流程變化。為了快速掌握配電網規劃設計的最新數據及信息（包括規劃中新加入用戶負荷情況和電力資產情況），電力設計公司應全方位采集配電網規劃設計信息，充分、全面發掘市場信息。電力設計公司獲取數據的路徑與方式主要分為3種（如圖2所示）：一是主動與政府規劃管理部門進行長期合作，通過政府官方的信息公開平臺及時獲得配電網規劃信息；二是從社會上獲取信息，如各大工業園區及新建用電項目，及時掌握社會新增用電需求；三是從供電公司獲取信息，挖掘供電公司潛在的有效信息，迅速掌握配電網規劃的最新數據。電力設計公司將采集的數據與擱置數據進行融合處理，進而獲得有效數據。首先，電力設計公司可以針對不同的配電網規劃業務對有效數據進行提取，針對性地開展配電網規劃業務；其次，電力設計公司可以對有效數據進行觀測，分析整體規劃上存在的缺陷，提出意見和建議，并對存在缺陷的地方進行二次規劃；最后，電力設計公司還可以對有效數據進行整理與挖掘，為其他業務提供數據服務。2.2.2數據流程變化。語義物聯的構建形成跨專業數據的共享，電力設計公司的大量數據被整合收集，實現整個電力行業數據的流通與共享。電力設計公司在進行電網規劃、電網檢修等主要業務時會產生大量的數據，這些數據一般存在于設計圖紙、設計方案文檔以及各項業務的數據文檔中，規劃完成后這些數據就被擱置，難以實現再次利用，造成極大的數據資源浪費；另外，電力設計公司與政府、社會及客戶的聯動也會產生大量的數據信息。語義物聯可以利用大數據技術充分挖掘這些海量數據的內在價值，更好地為電網服務。電力設計公司數據流通如圖3所示。電力設計公司在語義物聯的作用下產生了全新的數據流通方式，數據流程也發生了巨大的變化，如圖4所示。

3語義物聯下的電力設計公司管理機制

基于語義物聯理念，電力設計公司實現了數據的全方位流通融合，并通過數據采集挖掘、分析處理，最終實現了有效數據的存儲應用，發揮了實時數據的最大效用；另外，語義物聯將打破電力公司各業務之間的壁壘，使數據信息可以在各部門及各業務之間流通，實現全業務數據信息的共享共用。3.1數據管理工作一體化模型。語義物聯下的配電網數據管理工作一體化模型是規劃設計有效運行的基礎和保證，如圖5所示。本文基于語義物聯理念，研究城市配電網規劃設計工作中數據提取、建模、應用和價值提升的一體化問題。3.1.1配電網現狀診斷分析。配電網規劃設計工作涉及的數據來自多個不同領域的信息系統，數據量大且數據類型繁雜；另外，對外部系統的信息進行集成時，數據之間的關系十分復雜，數據流也十分繁瑣。基于語義物聯理念中“數據一個源、電網一張圖、業務一條線”的要求，分析配電網規劃設計工作中的業務流程和數據流程，確定核心業務數據集，明晰數據來源和使用場景，重點解決數據未有效貫通、人工錄入出錯、數據質量不高、目標不協同和操作不規范等問題。3.1.2配電網規劃編制。根據需求從外部各平臺、各數據庫進行數據抽取，抽取過程中應保證外部數據的正確性和完整性。對內部核心數據集的年度電網規劃報告、規劃設計圖集、項目清單和專項規劃報告等進行數據建模和抽取；對抽取后的內外部數據進行深度分析，剔除冗余數據、錯誤數據，保證數據的準確性，構建合適的數據結構，統一數據格式和數據接口并進行深度融合；將融合后的數據進行脫敏處理，成為數據資產源；通過對數據進行深度分析，產生分析報告，并針對性地編制配電網規劃。3.1.3規劃可研評審管理。融合設備管理系統（PMS）、能量管理系統（EMS）等多個信息系統的數據，整合各部門、各業務之間的數據信息，將規劃信息與GIS相結合并進行診斷分析，進而根據診斷分析結果對配電網規劃設計方案進行評估；對規劃方案的技術經濟性進行計算評選，提升配電網規劃的精準度；根據仿真計算的診斷結果來指導配電網規劃設計工作，并對規劃的成效進行評估。3.1.4配電網規劃后評估。在配電網規劃完成后，對其進行規劃后評估。一方面，基于語義物聯的理念，實現數據的融合和集成，使數據標準化，打通專業壁壘。打造數據中心，建設企業級主數據管理體系，支撐多維精益管理體系變革，實現配電網規劃設計工作上下游業務的無縫對接。另一方面，根據根據規劃評估結果，提出配電網設計公司的工作建議，積極拓展新業務，實現企業增效增值。3.2運行機理。配電網規劃設計工作核心數據集抽取和建模流程如圖6所示（圖中：ETL為提取、轉換、加載）。3.2.1分析配電網規劃設計的數據需求。分析配電網規劃設計工作的數據需求要以配電網規劃設計工作為出發點，重點研究語義物聯理念，解決需要哪些數據、這些數據怎么使用的問題；同時，要以具體的電力設計分公司為調研對象，分析企業數據管理現狀與泛在物聯戰略要求的具體差距，明確語義物聯下配電網規劃設計所涉及數據的來源和預期應用場景，研究語義物聯理念下規劃數據采集、存儲、處理、分析的統一規范，數據口徑以及數據來源。3.2.2抽取配電網規劃核心數據集并建模。首先對外部數據的接入與篩選進行集成，使接入數據可以統一規范。深度分析外部數據的接入方式，統一對外部數據的數據接口、數據格式以及數據類型的集成方式。接入技術的選擇要保證外部接入數據的正確性和完整性。其次對內部數據源進行整合和優化建模，利用大數據技術對內部數據進行數據清洗與數據轉換，并構建合理的數據模型。最后實現內外部數據的融合和語義物聯。系統外部數據接入配電網規劃數據庫后，按照配電網規劃設計的需要，提取數據庫中的內部數據與外部數據，通過數據挖掘、數據對應以及融合計算等多種方式對數據進行深度融合，使融合后的數據自上而下貫穿于整個配電網規劃設計工作，實現對目標數據的精準定位。3.2.3實現配電網規劃全景分析和仿真系統開發。首先，利用大數據可視化的特點結合GIS展示區域配電網規劃特征，通過對數據進行多維度篩選和深度挖掘，發掘出對配電網規劃評審、診斷分析有意義的數據和信息并進行有效整合；然后，基于GIS，將地理信息數據和配電網規劃數據相結合，實現規劃數據與圖形集成融合，根據診斷分析結論針對性地制定配電網規劃方案；最后，實現配電網潮流與短路計算、電力系統無功優化計算、高壓配電網理論線損計算、中壓配電網理論線損計算、配電線路無功優化配置的仿真計算。3.2.4配電網規劃設計的具體策略。首先進行內部信息生態化管理策略研究。大數據、物聯網等新型技術逐漸應用到配電網規劃工作中，使得以往的配電網規劃設計工作使用一種全新的、包含全過程的規劃設計數據信息的配電網規劃設計方式，實現內外部數據集成、融合以及挖掘和統一管理。其次，進行行業內業務協同具體方法研究，優化調整配電網規劃設計工作的全業務流程，在開展新業務、調整原有業務的同時，形成高效統一的配電網規劃工作體系。最后進行外部增值業務挖掘研究。對外部數據進行收集和融合，針對規劃設計工作需求，對外部數據信息進行篩選和集成，形成完整的配電網規劃設計數據信息庫。適應新形勢下的社會形態，積極開創新形勢下的管理方法和策略，開展新業務，增加新的利潤增長點。支撐“三型”能源互聯網企業建設，開拓數字經濟這一巨大藍海市場。

4建議與展望

4.1加強信息共享。新形勢下的配電網規劃設計工作依賴海量數據信息，僅靠內部數據無法滿足設計需要，要從外部獲取數據，明確數據來源。另外，外部數據大多為多源異構數據，內部數據的數據模型也未統一，需要統一內外部數據的數據模型，實現內外部數據的融合和語義物聯。經過處理后的數據達到統一的數據結構，可以貫穿于整個配電網規劃設計工作，實現全過程、全方位的數據信息共享。4.2加強與政府溝通。政府對于電力設計公司來說不僅僅是管理者，也是信息者，更是潛在的大客戶，配電網規劃設計工作需要根據政府的有關經濟社會發展規劃信息做出調整。語義物聯下的配電網規劃設計更是離不開政府部門的數據信息，所以電力設計公司要加強與政府的溝通，保證及時獲取第一手數據信息。4.3加速挖掘語義物聯價值。語義物聯對于電力設計公司不僅是一個挑戰，更是一個機遇。通過整合、分析、挖掘等步驟，將語義物聯視角下的數據信息形成統一共享的數據資源。電力設計公司不僅可以根據配電網規劃設計來充分使用這些數據，還可以深度挖掘這些數據背后的價值。4.4加快數據業務創新。優化調整配電網規劃設計工作的全業務流程，基于語義物聯的理念，通過整合、分析、挖掘等步驟最終形成統一共享的數據資源，打造一個標準化的數據中心，打通專業壁壘，提供數據服務，加快數據業務的創新。開拓新業務不僅可以使電力設計公司更快地適應新形勢下的社會形態，還可以增加新的利潤增長點，滿足市場需求。

5結束語

目前，語義物聯視角下的配電網規劃設計還處于探索階段，可借鑒的經驗較少且存在許多不確定性和挑戰，需要對其進行不斷的創新和探索。筆者完善了電力設計公司的數據資產管理工作，并實現了配電網規劃數據的深度融合與挖掘，但電力設計公司數據資產管理仍有較大的提升空間，這些是今后的研究方向。

作者:姚海燕 吳金榮 徐輝 崔金棟 崔天贏 單位:1.杭州市電力設計院有限公司余杭分公司 2.東北電力大學經濟管理學院